虚拟仪器设计PDF电子书下载

第1章 虚拟仪器概述 1

1.1虚拟仪器的基本概念 1

1.1.1虚拟仪器的定义 1

1.1.2虚拟仪器的特点 2

1.2虚拟仪器的形成和发展 4

1.2.1虚拟仪器形成的背景 4

1.2.2虚拟仪器的提出 9

1.2.3虚拟仪器技术应用 10

1.2.4虚拟仪器的发展与展望 11

1.3虚拟仪器的系统结构 12

1.3.1虚拟仪器的系统组成和基本功能 12

1.3.2虚拟仪器的通用仪器硬件平台 13

1.4虚拟仪器的软件系统 17

1.4.1虚拟仪器的软件层次结构 17

1.4.2虚拟仪器的软件开发环境 18

第2章 虚拟仪器软件LabVIEW编程基础 22

2.1 LabVIEW编程初步 22

2.1.1 LabVIEW的基本VI介绍 22

2.1.2 LabVIEW的基本开发环境 23

2.1.3 LabVIEW的模板 27

2.1.4 LabVIEW的数据类型 32

2.1.5控件的属性设定 33

2.1.6创建VI程序 38

2.1.7 LabVIEW的项目管理器 42

2.1.8使用LabVIEW的帮助 45

2.2 LabVIEW的程序结构 47

2.2.1 For循环 47

2.2.2 While循环 50

2.2.3条件结构 51

2.2.4顺序结构 53

2.2.5事件结构 55

2.2.6公式节点 58

2.2.7 VI子程序 59

2.2.8局部变量和全局变量 63

2.3数组、簇和字符串 65

2.3.1数组 65

2.3.2簇 76

2.3.3字符串 79

2.4图形化数据显示 85

2.4.1图形控件模板 85

2.4.2波形图表 85

2.4.3波形图 89

2.4.4 XY图 92

2.5文件操作 93

2.5.1基本概念 93

2.5.2文件I/O函数 95

2.5.3文本文件的读写 98

2.5.4电子表格文件的读写 100

2.5.5二进制文件的写入和读取 102

第3章 LabVIEW扩展编程 107

3.1人机界面交互设计 107

3.1.1对话框 107

3.1.2菜单 109

3.1.3容器控件 112

3.1.4自定义控件 119

3.2属性节点及调用节点的应用 130

3.2.1属性节点、调用节点概述 130

3.2.2控件的属性节点及调用节点 131

3.2.3 VI的属性节点及调用节点 133

3.2.4综合示例 135

3.3与外部程序的接口技术 139

3.3.1 DLL技术 139

3.3.2 ActiveX技术 144

3.4多语言的实现技术 151

3.4.1多语言实现概述 151

3.4.2基于INI文件的方法 152

3.4.3基于DLL文件的方法 155

3.5程序安装包的制作技术 159

3.5.1程序安装包制作概述 159

3.5.2生成应用程序 161

3.5.3基于LabVIEW平台的安装包制作 165

第4章 虚拟仪器数据采集技术 171

4.1数据采集（DAQ）及数据采集系统（DAS） 172

4.1.1数据采集的基本概念 172

4.1.2数据采集系统基本组成 172

4.1.3数据采集系统的主要性能指标 174

4.2信号获取与信号调理技术 175

4.2.1信号获取方法和途径 175

4.2.2采集信号调理的主要功能 176

4.2.3模拟开关 176

4.2.4测量放大电路 177

4.2.5模拟量（激励信号）输出 178

4.3采样保持与A/D转换技术 180

4.3.1采样保持器 180

4.3.2 A/D转换器的分类和指标 182

4.3.3高速A/D转换器的原理 185

4.4多通道的组建方案 189

4.4.1不带采样/保持器的A/D转换通道 189

4.4.2带采样/保持器的A/D转换通道 190

4.5多功能数据采集卡 193

4.6数据采集DAQ软件概述 195

4.6.1数据采集软件的组成 195

4.6.2 LabVIEW DAQ数据采集软件 197

4.7 NI MAX硬件资源管理软件 198

4.7.1 NI MAX概述 198

4.7.2创建资源 199

4.7.3测试面板 200

4.7.4创建任务 200

4.8 DAQmx中的DAQ函数 202

4.8.1创建虚拟通道函数 202

4.8.2定时和触发函数 203

4.8.3读取和写入函数 204

4.8.4基础任务处理函数 205

4.8.5属性节点 206

4.9 DAQ编程实例 207

4.9.1模拟电压输入 207

4.9.2模拟电压输出 208

4.9.3数字I/O 209

4.9.4计数器 210

4.10 DAQ助手及任务引用 211

4.10.1使用DAQ助手创建任务 211

4.10.2任务引用 214

第5章 虚拟仪器的测试信号分析与处理技术 217

5.1测试信号分析处理的概述 217

5.1.1测试信号的基本类型 217

5.1.2测试信号的描述 218

5.1.3虚拟仪器测试信号分析处理程序的基本内容 222

5.1.4 LabVIEW中的测试信号分析处理函数库简介 223

5.2测试信号产生 226

5.2.1测试信号产生途径和波形数据表示 226

5.2.2仿真信号产生函数概述 228

5.2.3产生常规波形仿真信号 230

5.2.4多谐信号附加噪声的波形发生器 233

5.2.5公式波形函数产生仿真信号 234

5.2.6产生任意波形的仿真信号 236

5.3信号波形的时域测量和处理 238

5.3.1信号的幅值特征值 238

5.3.2信号的时间特征值 241

5.3.3信号的相位特征值 243

5.3.4信号运算及LabVIEW实现 244

5.3.5波形修整、越限监测和波形操作 246

5.4信号频谱分析技术及其软件实现 249

5.4.1离散傅里叶变换 250

5.4.2在LabVIEW中的频谱分析VI 252

5.4.3功率谱分析及其VI 257

5.4.4谐波分析及其LabV IE W实现 258

5.5数字滤波器在虚拟仪器中的应用及其软件实现 261

5.5.1使用数字滤波器的几个问题 261

5.5.2在LabVIEW中应用滤波器 262

5.6测试信号的相关分析和卷积运算 267

5.6.1测试信号的相关分析 267

5.6.2卷积积分 268

5.6.3在LabVIEW中进行相关分析和卷积运算 269

5.7常用的LabVIEW中的数学分析函数 271

5.7.1概述 271

5.7.2初等与特殊函数 272

5.7.3微积分与微分方程 273

5.7.4线性代数 275

5.7.5概率与统计函数 277

5.7.6拟合与插值 281

第6章 虚拟仪器系统集成总线与网络通信技术 288

6.1系统集成总线技术 288

6.1.1总线的定义和分类 288

6.1.2总线标准与标准总线 291

6.1.3测控总线 292

6.2网络测试系统概述 296

6.2.1引言 296

6.2.2测试系统的分布式体系结构 296

6.2.3网络体系结构及网络协议 297

6.2.4网络测试系统的组网模式 302

6.2.5网络型测试系统的实现技术 303

6.3 TCP网络通信技术 303

6.3.1 IP地址及端口号 303

6.3.2 TCP通信基础 304

6.3.3 TCP节点函数 304

6.3.4 TCP通信实例 306

6.3.5 TCP通信说明 310

6.4 UDP网络通信技术 310

6.4.1 UDP通信基础 310

6.4.2 UDP节点函数 311

6.4.3 UDP通信实例 312

6.4.4 UDP通信说明 314

6.5 DataSocket通信技术 314

6.5.1 DataSocket基础 314

6.5.2 DataSocket服务器 315

6.5.3 DataSocket节点函数 317

6.5.4 DataSocket通信实例 318

6.6远程面板通信技术 321

6.6.1远程面板通信基础 321

6.6.2 LabVIEW Web服务器的配置 321

6.6.3通过LabVIEW Run-Time引擎连接远程VI面板 321

6.6.4通过网页连接远程VI面板 323

6.7共享变量网络通信技术 326

6.7.1共享变量通信基础 326

6.7.2共享变量的创建及使用方法 327

6.7.3通过DataSocket函数访问共享变量的方法 330

第7章 虚拟仪器设计实例 333

7.1虚拟仪器硬件设计概述 333

7.1.1虚拟仪器通用硬件平台的组成 333

7.1.2虚拟仪器通用测试平台的应用 334

7.2高速多功能DAQ主板 334

7.2.1高速数据采集的关键技术 334

7.2.2多功能DAQ硬件平台的方案设计 335

7.2.3 DAQ主板的主要指标 336

7.3模拟输入信号的调理 336

7.3.1模拟输入通道的组成和量程设计 336

7.3.2前级调理电路的设计 338

7.3.3后级驱动放大器的设计 340

7.4高速采集及存储系统设计 341

7.4.1采集和存储系统方案设计 341

7.4.2采集系统核心器件——AD9288 342

7.4.3 ADC设计的几点考虑 343

7.4.4采集存储器的读写控制 345

7.5时序控制逻辑设计 345

7.5.1关于采集速率的设计 345

7.5.2触发电路的设计 346

7.5.3基于FPGA的时序逻辑控制电路设计 349

7.6 DDS信号源的设计 351

7.6.1 DDS信号源概述 351

7.6.2 DDS信号发生模块的原理和设计 352

7.7模拟输出信号的调理技术 360

7.7.1模拟输出通道的组成框图 360

7.7.2输出频率 361

7.7.3输出幅度调节 362

7.7.4直流偏置的调节 363

7.7.5放大器选择 364

7.8低速采集通道的硬件设计 364

7.8.1低速采集通道组成 364

7.8.2程控增益放大器的设计 365

7.9虚拟仪器的软件设计概述 368

7.9.1虚拟仪器的设计方法与实现步骤 368

7.9.2虚拟仪器的软件设计原则 369

7.9.3虚拟仪器软面板的设计 369

7.9.4测试功能软件 370

7.10数字存储示波器的软件设计 371

7.10.1功能和要求 371

7.10.2前面板设计 371

7.10.3框图程序设计 375

7.11频率特性测试仪的软件设计 376

7.11.1频率特性测试仪原理 376

7.11.2频率特性测试仪前面板 376

7.11.3框图程序设计 377

7.12虚拟直流电压表的设计 379

7.12.1设计要求和原理 379

7.12.2前面板设计 381

7.12.3框图程序设计 382

7.13虚拟电子秤设计实验 383

7.13.1设计要求和工作原理 383

7.13.2前面板设计 385

7.13.3程序框图的设计 386

7.14温度检测与控制设计 386

7.14.1温度检测和控制的原理 387

7.14.2前面板的设计 388

7.14.3程序框图的设计 388

参考文献 391