虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì)

前言

　　虛擬儀器技術(shù)是現(xiàn)代儀器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)中的核心技術(shù)之一。它的出現(xiàn)導(dǎo)致傳統(tǒng)儀器的結(jié)構(gòu)、概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)都發(fā)生了巨大的變革，代表著儀器發(fā)展的最新方向和潮流?！　√摂M儀器利用計(jì)算機(jī)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析、數(shù)據(jù)處理和顯示等多種功能，突破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義功能，用戶無(wú)法改變的固定模式。虛擬儀器具有組建靈活、研制周期短、成本低、易維護(hù)、擴(kuò)展方便和軟件資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，“軟件即是儀器”最本質(zhì)地刻畫出虛擬儀器的特征?！　∶绹?guó)國(guó)家儀器公司（NI）在20世紀(jì)80年代最早提出了虛擬儀器（VirtualInstrument，VI）的概念。近30年來(lái)，虛擬儀器這種計(jì)算機(jī)操縱的模塊化儀器系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)已得到了廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用。近幾年來(lái)，我國(guó)對(duì)虛擬儀器應(yīng)用的需求開(kāi)始急劇增長(zhǎng)，虛擬儀器的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。特別是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，高性能的計(jì)算機(jī)推動(dòng)了以軟件作為核心的虛擬儀器技術(shù)的快速發(fā)展。虛擬儀器技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于軍事、科研、測(cè)量、檢測(cè)、計(jì)量、測(cè)控等眾多領(lǐng)域?！　”緯牡?版自2007年出版以來(lái)，得到了讀者的鼓勵(lì)和鞭策，并提出了許多寶貴意見(jiàn)，編者十分感謝。這次再版結(jié)合虛擬儀器技術(shù)的最新發(fā)展在內(nèi)容方面進(jìn)行了相應(yīng)的增刪，并對(duì)第1版中出現(xiàn)的印刷錯(cuò)誤進(jìn)行了修訂。　　本次再版以美國(guó)國(guó)家儀器公司最新推出的LabVIEW2010圖形化編程語(yǔ)言為虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)，介紹虛擬儀器的基本原理與設(shè)計(jì)方法，并給出大量的虛擬儀器設(shè)計(jì)實(shí)例，其目的是通過(guò)理論與實(shí)例結(jié)合的方式，圖文并茂，深入淺出地介紹虛擬儀器的設(shè)計(jì)方法和技巧?！　∪珪譃?章。第1章簡(jiǎn)要介紹虛擬儀器的基本概念和組成；第2章介紹GPIB，VXI，PXI，LXI等幾種目前用于虛擬儀器的專用總線；第3章講述程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令（SCPI）、虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)（VISA）、虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序等虛擬儀器軟件標(biāo)準(zhǔn)；第4章介紹圖形化編　　程語(yǔ)言LabVIEW的基本特性以及LabVIEW2010的編程環(huán)境與虛擬儀器的創(chuàng)建步驟和調(diào)　　試方法；第5章介紹程序結(jié)構(gòu)，字符串、數(shù)組和簇，局部變量和全局變量，文件操作，圖　　形顯示等幾種LabVIEW編程中常用的控件和函數(shù)的用法；第6章結(jié)合實(shí)例，介紹在LabVIEW　　中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號(hào)產(chǎn)生、信號(hào)分析與處理的方法和技巧；第7章介紹串行通信，TCP/U　　DP網(wǎng)絡(luò)通信，NI的DataSocket通信，共享變量，IrDA無(wú)線數(shù)據(jù)通信的LabVIEW實(shí)現(xiàn)方法；第8章從工程實(shí)用的角度出發(fā)，結(jié)合實(shí)例，介紹虛擬儀器的工程設(shè)計(jì)。　　本書配有電子課件等教輔資料，讀者可以登錄電子工業(yè)出版社華信教育資源　　網(wǎng)下載。　　本書在編寫過(guò)程中，南京理工大學(xué)的朱曉華教授對(duì)書稿進(jìn)行了詳盡的審閱，提出了許多寶貴意見(jiàn)。南京理工大學(xué)電子工程系的老師們對(duì)本書的編寫給予了大力的支持與幫助。在此，謹(jǐn)向他們表示最誠(chéng)摯的謝意?！　∮捎谔摂M儀器技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，限于編者水平，缺點(diǎn)錯(cuò)誤在所難免，歡迎　　讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　《普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材·測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)規(guī)劃教材：虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì)（第2版）》是現(xiàn)代儀器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，代表著儀器發(fā)展的最新方向和潮流，是信息技術(shù)的一個(gè)重要領(lǐng)域?！　　镀胀ǜ叩冉逃笆濉币?guī)劃教材·測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)規(guī)劃教材：虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì)（第2版）》系統(tǒng)地介紹了虛擬儀器的相關(guān)技術(shù)與設(shè)計(jì)方法，內(nèi)容包括虛擬儀器的總線接口技術(shù)，軟件標(biāo)準(zhǔn)，圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境LabVIEW2010，數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理，通信技術(shù)。從工程實(shí)用的角度出發(fā)，詳細(xì)論述了虛擬儀器的綜合設(shè)計(jì)。本書內(nèi)容豐富，理論聯(lián)系實(shí)際，通過(guò)大量的實(shí)例，深入淺出地介紹了虛擬儀器的設(shè)計(jì)技巧。為了適合教學(xué)需要，各章末均附有思考題和習(xí)題，并配有電子課件。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 虛擬儀器的基本概念1.2 虛擬儀器的組成1.2.1 虛擬儀器的硬件結(jié)構(gòu)1.2.2 虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)1.2.3 虛擬儀器系統(tǒng)1.3 虛擬儀器的特點(diǎn)1.4 虛擬儀器的應(yīng)用1.5 虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)本章小結(jié)思考題和習(xí)題第2章 虛擬儀器總線接口技術(shù)2.1 GPIB總線2.1.1 GPIB的基本特性2.1.2 GPIB器件及接口功能2.1.3 GPIB總線結(jié)構(gòu)2.1.4 GPIB儀器系統(tǒng)2.2 VXI總線2.2.1 VXI總線的特點(diǎn)2.2.2 VXI器件、模塊與主機(jī)箱2.2.3 VXI總線組成及功能2.2.4 VXI總線的通信協(xié)議2.2.5 VXI總線系統(tǒng)資源2.2.6 VXI總線儀器系統(tǒng)2.3 PXI總線2.3.1 PXI總線的特點(diǎn)2.3.2 PXI總線規(guī)范2.3.3 PXI儀器系統(tǒng)2.4 LXI總線2.4.1 LXI的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)2.4.2 LXI總線規(guī)范2.4.3 LXI儀器系統(tǒng)本章小結(jié)思考題和習(xí)題第3章 虛擬儀器軟件標(biāo)準(zhǔn)3.1 可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令（SCPI）3.1.1 SCPI的目標(biāo)3.1.2 SCPI儀器模型3.1.3 SCPI命令句法3.1.4 常用SCPI命令簡(jiǎn)介3.1.5 SCPI編程方法3.2 虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)（VISA）3.2.1 VISA的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)3.2.2 VISA的現(xiàn)狀3.2.3 VISA的資源結(jié)構(gòu)3.2.4 VISA的應(yīng)用3.3 虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序3.3.1 VPP儀器驅(qū)動(dòng)程序3.3.2 IVI儀器驅(qū)動(dòng)程序本章小結(jié)思考題和習(xí)題第4章 虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW4.1 LabVIEW概述4.1.1 LabVIEW的含義4.1.2 LabVIEW的特點(diǎn)4.1.3 LabVIEW的發(fā)展4.1.4 LabVIEW 2010的安裝與運(yùn)行4.2 LabVIEW 2010編程環(huán)境4.2.1 LabVIEW 2010的基本開(kāi)發(fā)平臺(tái)4.2.2 LabVIEW 2010的操作選板4.2.3 LabVIEW 2010的菜單和工具欄4.2.4 LabVIEW 2010中的數(shù)據(jù)類型4.3 LabVIEW 2010的初步操作4.3.1 創(chuàng)建虛擬儀器4.3.2 調(diào)試虛擬儀器4.3.3 創(chuàng)建和調(diào)用子VI4.3.4 虛擬儀器創(chuàng)建舉例--虛擬溫度計(jì)本章小結(jié)思考題和習(xí)題第5章 虛擬儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)5.1 程序結(jié)構(gòu)5.1.1 循環(huán)結(jié)構(gòu)5.1.2 條件結(jié)構(gòu)5.1.3 順序結(jié)構(gòu)5.1.4 事件結(jié)構(gòu)5.1.5 公式節(jié)點(diǎn)5.2 字符串、數(shù)組和簇5.2.1 字符串5.2.2 數(shù)組5.2.3 簇5.3 局部變量和全局變量5.3.1 局部變量5.3.2 全局變量5.4 文件操作5.4.1 LabVIEW支持的文件類型5.4.2 文件操作函數(shù)5.4.3 文件操作舉例5.5 圖形顯示5.5.1 波形圖和圖表5.5.2 XY圖5.5.3 強(qiáng)度圖和圖表5.5.4 數(shù)字波形圖5.5.5 三維圖形本章小結(jié)思考題和習(xí)題第6章 虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理6.1 數(shù)據(jù)采集6.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的含義6.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6.1.3 數(shù)據(jù)采集卡的選用與配置6.1.4 基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集過(guò)程6.1.5 基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集VI設(shè)計(jì)6.2 信號(hào)產(chǎn)生6.2.1 數(shù)字信號(hào)的產(chǎn)生與數(shù)字化頻率的概念6.2.2 信號(hào)生成6.2.3 波形生成6.3 信號(hào)的時(shí)域分析6.3.1 卷積運(yùn)算6.3.2 相關(guān)分析6.3.3 微積分運(yùn)算6.4 信號(hào)的頻域分析6.4.1 快速傅里葉變換（FFT）6.4.2 頻譜分析6.4.3 頻率響應(yīng)分析6.4.4 諧波分析6.5 數(shù)字濾波器6.5.1 調(diào)用數(shù)字濾波器子程序應(yīng)注意的問(wèn)題6.5.2 LabVIEW中的數(shù)字濾波器6.5.3 窗函數(shù)6.5.4 數(shù)字濾波器應(yīng)用舉例6.6 曲線擬合6.6.1 LabVIEW的曲線擬合函數(shù)6.6.2 曲線擬合舉例本章小結(jié)思考題和習(xí)題第7章 虛擬儀器通信技術(shù)7.1 串行通信7.1.1 串行通信的概念7.1.2 串行通信節(jié)點(diǎn)7.1.3 串行通信應(yīng)用舉例7.2 網(wǎng)絡(luò)通信7.2.1 TCP通信7.2.2 UDP通信7.2.3 DataSocket通信7.3 共享變量7.3.1 創(chuàng)建項(xiàng)目文件7.3.2 創(chuàng)建共享變量7.3.3 共享變量的使用7.3.4 共享變量用于網(wǎng)絡(luò)通信7.4 IrDA無(wú)線數(shù)字通信7.4.1 IrDA概述7.4.2 IrDA節(jié)點(diǎn)7.4.3 IrDA通信編程舉例本章小結(jié)思考題和習(xí)題第8章 虛擬儀器設(shè)計(jì)實(shí)例8.1 虛擬儀器的設(shè)計(jì)原則8.1.1 總體設(shè)計(jì)原則8.1.2 硬件設(shè)計(jì)的基本原則8.1.3 軟件設(shè)計(jì)的基本原則8.2 虛擬儀器的設(shè)計(jì)步驟8.3 虛擬儀器軟面板設(shè)計(jì)技術(shù)8.3.1 虛擬儀器軟面板的設(shè)計(jì)思想8.3.2 虛擬儀器軟面板的設(shè)計(jì)原則8.4 虛擬儀器設(shè)計(jì)實(shí)例8.4.1 虛擬數(shù)字電壓表8.4.2 虛擬示波器8.4.3 基于LabVIEW和聲卡的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8.4.4 基于虛擬儀器的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本章小結(jié)思考題和習(xí)題參考文獻(xiàn)

編輯推薦

　　《普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材·測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)規(guī)劃教材：虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì)（第2版）》可作為高等院校“虛擬儀器”課程的教材或教學(xué)參考書，也可作為工程技術(shù)人員開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)虛擬儀器的參考書。

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