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第1章 绪论 1

1.1 虚拟仪器简介 1

1.1.1 虚拟仪器的概念 1

1.1.2 虚拟仪器的特点 2

1.1.3 虚拟仪器的应用 2

1.1.4 虚拟仪器的形成和发展方向 3

1.2 虚拟仪器的基本模型及其分类方法 5

1.2.1 虚拟仪器的基本模型 5

1.2.2 虚拟仪器的分类 7

1.3 虚拟仪器应用软件的开发平台 7

1.4 虚拟仪器的设计原则和方法 8

1.4.1 虚拟仪器的设计原则 8

1.4.2 虚拟仪器的设计方法 9

习题 10

第2章 数据采集基础知识 11

2.1 数据采集系统的概念及其结构 11

2.2 输入信号的类型及其检测 14

2.3 模拟信号的数字化 16

2.3.1 模拟信号数字化概述 16

2.3.2 采样过程及采样定理 17

2.3.3 量化与量化误差 21

2.3.4 编码 25

2.4 信号调理 27

2.4.1 信号调理的基本概念 27

2.4.2 常用信号调理类型 27

2.4.3 信号调理时要注意的五个问题 29

2.5 放大器 30

2.5.1 测量放大器 32

2.5.2 隔离放大器 35

2.5.3 可编程增益放大器 38

2.5.4 电荷放大器 40

2.5.5 斩波自稳零放大器 41

2.6 多路模拟开关及采样／保持器 42

2.6.1 多路模拟开关 42

2.6.2 采样／保持器 43

2.6.3 采样／保持器的工作原理 43

2.6.4 采样／保持器的类型和主要性能参数 44

2.6.5 系统采集速度与采样／保持器的关系 47

2.6.6 采样／保持器使用中应注意的问题 49

2.7 A/D、D/A转换技术 51

2.7.1 A/D转换器的原理 51

2.7.2 D/A转换器的原理 53

2.7.3 A/D和D/A转换器的技术指标 56

2.7.4 典型D/A转换器与微处理器的接口 56

2.8 数据采集设备 57

2.8.1 数据采集设备的基本构成及其评价指标 57

2.8.2 多通道的采样方式选择 61

2.8.3 触发原理及触发方式选择 61

2.8.4 缓存 63

2.9 信号调理设备与数据采集设备之间的通信方法 63

2.10 被测信号与数据采集设备的连接方式 64

习题 67

第3章 虚拟仪器总线接口技术 68

3.1 总线接口技术简介 68

3.1.1 采用总线技术的必要性 68

3.1.2 总线的概念 68

3.1.3 总线的性能指标 70

3.2 GPIB总线接口技术 70

3.2.1 GPIB总线概述 70

3.2.2 GPIB总线的特性 70

3.2.3 GPIB总线的信号定义及数据传输机制 71

3.2.4 基于GPIB总线的系统结构 72

3.3 PCI总线接口技术 74

3.3.1 PCI总线概述 74

3.3.2 PCI总线的特性 74

3.3.3 PCI总线的系统结构 75

3.3.4 PCI总线信号的定义及其数据传输机制 75

3.3.5 PCI总线接口设计 78

3.3.6 基于PCI总线的系统结构 78

3.4 VXI总线接口技术 81

3.4.1 VXI总线概述 81

3.4.2 VXI总线的特性 81

3.4.3 VXI总线的系统结构 81

3.4.4 VXI总线的工作方式和连接方法 82

3.5 PXI总线接口技术 85

3.5.1 PXI总线概述 85

3.5.2 PXI的系统结构 86

3.5.3 PXI系统的组成 90

3.6 LXI总线接口技术 91

3.6.1 LXI总线概述 91

3.6.2 LXI总线的特点 94

3.6.3 LXI总线的关键技术 95

3.6.4 LXI总线的系统结构 96

3.7 串行总线接口技术 97

3.7.1 串行通信技术简介 97

3.7.2 RS-232标准的提出 98

3.7.3 RS-485总线的特性 101

3.7.4 USB总线及其在虚拟仪器系统中的应用 101

3.7.5 IEEE-1394总线 105

3.8 GPRS-无线传输技术 108

3.8.1 GPRS概述 108

3.8.2 GPRS的逻辑体系结构 110

3.8.3 GPRS的协议 111

3.8.4 GPRS的主要功能与技术特点 111

3.8.5 GPRS技术在数据采集中的应用 113

3.9 ZigBee个域网传输技术 115

3.9.1 ZigBee技术简介 115

3.9.2 Z-Stack协议栈 116

3.9.3 ZigBee网络分类与网络组建 117

3.10 网络化总线技术 118

3.10.1 网络化总线技术概述 118

3.10.2 网络化测试系统的分布式体系结构 119

3.10.3 网络体系结构与网络协议 120

3.10.4 网络化虚拟仪器系统的组网模式 124

3.10.5 网络化虚拟仪器系统的实现方法 126

3.11 不同总线及其连接方式的选择方法 129

习题 130

第4章 虚拟仪器驱动程序的设计方法 132

4.1 虚拟仪器驱动程序的概念 132

4.1.1 虚拟仪器系统中引入驱动程序的必要性 132

4.1.2 虚拟仪器驱动程序的定义 132

4.1.3 虚拟仪器驱动程序的发展历史 133

4.2 SCPI的使用方法 134

4.2.1 SCPI仪器模型 134

4.2.2 SCPI命令句法 135

4.2.3 常用SCPI命令简介 138

4.3 VISA标准及其使用方法 140

4.3.1 VISA体系结构 140

4.3.2 VXI Plug＆Play与VISA 141

4.3.3 VISA的结构 142

4.3.4 VISA函数 144

4.3.5 利用VISA函数操作仪器的步骤 147

4.3.6 基于VISA库函数的驱动程序的设计方法 147

4.4 IVI体系结构及其应用方法 155

4.4.1 IVI体系结构 155

4.4.2 IVI驱动程序的特点 157

4.4.3 IVI的互换原理 157

4.4.4 IVI-COM仪器驱动程序的体系结构 158

4.4.5 IVI-COM仪器驱动程序的设计流程 162

习题 169

第5章 虚拟仪器应用软件开发平台LabVIEW介绍 170

5.1 LabVIEW概述 170

5.1.1 LabVIEW的概念与创新 170

5.1.2 LabVIEW的特点 172

5.1.3 LabVIEW的应用 172

5.2 LabVIEW程序的组成 173

5.2.1 LabVIEW的前面板 173

5.2.2 流程框图 173

5.2.3 LabVIEW的操作模板 175

5.2.4 LabVIEW的程序运行方式 179

5.3 VI的创建、运行方法 179

5.3.1 VI的创建与运行 179

5.3.2 VI的编辑 180

5.3.3 子VI的创建与调用 181

5.3.4 VI的层次结构 185

5.4 VI的调试方法 186

5.4.1 查找错误的方法 186

5.4.2 设置执行程序高亮运行 186

5.4.3 断点设置与单步执行 187

5.4.4 探针工具 187

5.5 数据表达 187

5.5.1 数据类型介绍 187

5.5.2 数据类型的区分方法 188

5.5.3 数值 188

5.5.4 布尔量 192

5.5.5 数组 194

5.5.6 簇 198

5.5.7 字符串 201

5.5.8 局部变量 210

5.5.9 全局变量 212

5.6 程序结构 214

5.6.1 循环结构 214

5.6.2 选择结构 221

5.6.3 顺序结构 222

5.6.4 事件结构 224

5.6.5 公式节点 227

5.7 文件操作 227

5.7.1 LabVIEW支持的文件类型 228

5.7.2 构建路径的方法 228

5.7.3 文件输入／输出操作 229

5.8 菜单的设计 235

5.9 动态调用VI的方法 237

5.10 动态链接库函数的调用方法 240

5.11 LabVIEW与其他应用程序的接口 245

5.11.1 ActiveX技术的应用 246

5.11.2 ActiveX控件的调用过程 246

5.11.3 ActiveX文档 249

5.11.4 ActiveX自动化 250

5.11.5 LabVIEW与Windows的链接 252

5.11.6 LabVIEW与数据库的链接 257

5.12 网络通信 268

5.12.1 DataSocket技术 268

5.12.2 Web发布和远程面板技术 272

5.13 制作安装程序的方法 279

5.13.1 生成可执行文件 279

5.13.2 制作安装程序 289

习题 289

第6章 虚拟仪器的工程应用案例 291

6.1 虚拟仪器应用软件的设计流程 291

6.1.1 软件工程的基本概念 291

6.1.2 软件的基本开发模型 291

6.1.3 界面和程序设计方法介绍 294

6.1.4 虚拟仪器系统的总体设计方法 295

6.1.5 虚拟仪器软面板的设计 297

6.2 基于C/S模式的测控装备故障诊断系统 299

6.2.1 系统需求分析 299

6.2.2 系统总体设计 300

6.2.3 运行结果 302

6.3 基于B/S模式的网络测控实验室 303

6.3.1 系统需求分析 303

6.3.2 系统总体设计 303

6.3.3 运行结果 305

6.4 基于PXI总线的CPU模块调试测试设备 306

6.4.1 系统需求分析 306

6.4.2 系统总体设计 307

6.4.3 运行结果 308

6.5 基于C/S模式的远程测控系统 310

6.5.1 系统需求分析 310

6.5.2 系统总体设计 310

6.5.3 运行结果 313

6.6 天线远场测试系统 314

6.6.1 系统需求分析 314

6.6.2 系统总体设计 314

6.6.3 运行结果 316

6.7 基于以太网的结构热强度测试系统 318

6.7.1 系统需求分析 318

6.7.2 系统总体设计 318

6.7.3 运行结果 322

6.8 基于PCI总线的多通道数据记录仪 324

6.8.1 系统需求分析 324

6.8.2 系统总体设计 324

6.8.3 运行结果 325

6.9 基于ZigBee的温湿度监测系统 327

6.9.1 系统需求分析 327

6.9.2 系统总体设计 327

6.9.3 运行结果 332

6.10 基于ZigBee的车辆定位系统 333

6.10.1 系统需求分析 333

6.10.2 系统总体设计 334

6.10.3 运行结果 336

6.11 基于LXI总线的便携式多功能测试仪 336

6.11.1 系统需求分析 336

6.11.2 系统总体设计 337

6.11.3 运行结果 337

6.12 基于串行总线的环境参数监控系统 341

6.12.1 系统需求分析 341

6.12.2 系统总体设计 341

6.12.3 运行结果 343

6.13 基于信息网的烟厂能源计量系统 344

6.13.1 系统需求分析 344

6.13.2 系统总体设计 344

6.13.3 运行结果 347

6.14 GIS在人员定位软件中的实现方法 348

6.14.1 系统需求分析 348

6.14.2 系统总体设计 348

6.14.3 运行结果 351

6.15 基于LXI总线的通用电缆测试仪 351

6.15.1 系统需求分析 351

6.15.2 系统总体设计 352

6.15.3 运行结果 353

6.16 基于GPIB总线的EMC测试系统 355

6.16.1 系统需求分析 355

6.16.2 系统总体设计 355

6.16.3 运行结果 358

习题 359

参考文献 360