LabVIEW虛擬儀器設(shè)計及應(yīng)用——程序設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、硬件控制與信號處理
定 價：69 元
叢書名：高等學(xué)校電子信息類專業(yè)系列教材
- 作者：郝麗、趙偉
- 出版時間：2018/11/1
- ISBN：9787302506515
- 出 版 社：清華大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TP311.56
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書以LabVIEW 2017為基礎(chǔ)，講述LabVIEW圖形化編程語言的原理，以及如何利用LabVIEW完成虛擬儀器設(shè)計。
全書共15章，分為兩篇，分別是基礎(chǔ)知識篇（第1~13章）和實際應(yīng)用篇（第14、15章）。第1章，綜述虛擬儀器技術(shù)的構(gòu)建思想和方法論。第2~7章，講述LabVIEW圖形化編程語言的基本原理以及編程方法，內(nèi)容包括LabVIEW入門、基本數(shù)據(jù)類型、程序結(jié)構(gòu)、復(fù)合數(shù)據(jù)類型、文件I/O、圖形顯示及其他技巧。第8~12章，闡述如何利用LabVIEW去控制儀器硬件以實現(xiàn)對被測信號的數(shù)據(jù)采集，內(nèi)容包括選擇專用的數(shù)據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)采集； 利用計算機自帶的聲卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集； 利用攝像頭完成圖像采集； 儀器控制和控制單片機。第13章，講述用LabVIEW實現(xiàn)儀器應(yīng)用的若干算法和信號分析處理的相關(guān)知識。第14、15章，介紹利用LabVIEW完成有實際應(yīng)用背景的兩個虛擬儀器項目，分別是用LabVIEW構(gòu)建函數(shù)發(fā)生器和頻率計。
本書可以作為大專院校虛擬儀器技術(shù)及相關(guān)課程的教材或教學(xué)參考書，也可供從事計算機化測量儀器及系統(tǒng)構(gòu)建工作的工程技術(shù)人員使用。
教學(xué)資源
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前言
虛擬儀器技術(shù)誕生于20世紀80年代，經(jīng)過30多年的不斷發(fā)展和進步，目前已廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)和領(lǐng)域。
清華大學(xué)電機系虛擬儀器教學(xué)組，從1995年起開始研究虛擬儀器的原理、技術(shù)及應(yīng)用，2000年建成了虛擬儀器教學(xué)實驗室，為全校多個院系的本科生和研究生開設(shè)了多門設(shè)計型的虛擬儀器技術(shù)實驗課程。例如基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計課程，就是在夏季學(xué)期面向電機系三年級本科生開設(shè)的。本書第一作者從2008年起一直在系統(tǒng)講授該課程。該課程的教學(xué)采用基于項目、應(yīng)完成設(shè)計的學(xué)習(xí)模式，每年有30多名學(xué)生選修，集中授課兩星期。
盡管作者所在虛擬儀器教學(xué)組先后已出版了《LabVIEW 7.1編程與虛擬儀器設(shè)計》《虛擬儀器設(shè)計基礎(chǔ)教程》和《虛擬儀器設(shè)計教程》3本教材，但在如何更好地開展更有針對性的教學(xué)實踐中作者感到，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識，更好地進行虛擬儀器教學(xué)，編寫一本新的虛擬儀器教材仍十分必要。歸納起來，有以下兩個主要原因： 一是近年來，隨著虛擬儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，為學(xué)生布置課程作業(yè)的選題逐年更新，無疑涉及有關(guān)虛擬儀器的新知識，鑒于此，在教材中十分有必要增加最新的虛擬儀器技術(shù)，以及這些新技術(shù)的典型應(yīng)用案例； 二是在多年的教學(xué)實踐中，作者發(fā)現(xiàn)了一些學(xué)生學(xué)習(xí)用LabVIEW進行虛擬儀器編程中常犯的錯誤，并通過教學(xué)實踐和研究，對這些共性問題進行了梳理和總結(jié)，其中有些相關(guān)研究結(jié)果已發(fā)表在教學(xué)研究刊物上，將它們寫入新教材，無疑會對學(xué)生更深入、全面地體會相關(guān)教學(xué)內(nèi)容起到針對性更強的啟發(fā)和幫助作用。同時，在新教材的編寫上，作者還將自己多年的教學(xué)體會和積累的教學(xué)經(jīng)驗等融匯其中，編寫出若干個新的更具典型性、啟發(fā)性的教學(xué)示例。
對初學(xué)者而言，建議在學(xué)習(xí)虛擬儀器相關(guān)知識過程中，對本書中提供的示例，要根據(jù)相關(guān)的講解及說明等，自己動手，將相應(yīng)的虛擬儀器程序編寫出來，并且對每一章最后提供的練習(xí)題也都做一做，以檢驗自己對相關(guān)知識的掌握程度。實踐出真知。在學(xué)習(xí)本書第2~7章有關(guān)利用LabVIEW編寫虛擬儀器程序時，一定要多動手、多實踐，即要強化自己主動多編寫相關(guān)程序的意識； 在學(xué)習(xí)第8~12章有關(guān)利用LabVIEW控制儀器硬件的相關(guān)知識時，更要多動手、多練習(xí)，并且不僅要多編寫虛擬儀器程序，還要進行必要的硬件連線等。
本書由郝麗高級工程師編寫，由趙偉教授審閱、修改。
感謝侯國屏教授、黃松嶺教授和王珅老師在虛擬儀器教學(xué)方面給予的幫助。感謝董甲瑞高級工程師幫助解決了虛擬儀器實驗教學(xué)環(huán)境建設(shè)中的很多實際問題。感謝汪芙平老師在信號處理方面提出的寶貴意見。感謝袁建生教授對本書第一作者多年的培養(yǎng)。感謝鄒軍教授的幫助。感謝這些年所教過以及輔導(dǎo)過的學(xué)生。
感謝NI中國有限公司院校合作經(jīng)理劉洋先生的支持和幫助。
感謝DIGILENT公司經(jīng)理李甫成先生的幫助。
感謝本書責(zé)任編輯盛東亮先生的鼓勵和建議。
編者2018年10月于清華園
郝麗 清華大學(xué)高級工程師，從事虛擬儀器教學(xué)10余年。在國內(nèi)核心期刊上已發(fā)表實驗教學(xué)研究成果文章11篇。曾獲得清華大學(xué)教學(xué)成果一等獎、清華大學(xué)實驗技術(shù)成果二等獎和清華大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)軟件二等獎。
趙偉 清華大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，主要從事現(xiàn)代電磁測量技術(shù)及儀器方向的教學(xué)和科研工作；發(fā)表研究成果論文近300篇，其中有關(guān)虛擬儀器教學(xué)研究的成果論文10多篇。曾出版教材《電磁測量》《電工理論基礎(chǔ)（第4版）》（翻譯圖書）、學(xué)術(shù)專著《電子式電能表及其在現(xiàn)代用電管理中的應(yīng)用》《漏磁成像理論與方法》及辭書《新編電氣工程師實用手冊》《現(xiàn)代電氣工程師實用手冊》《電氣工程大典》（參編第一卷中的第4篇）等。
目錄
第1章有用又有趣的虛擬儀器技術(shù)
1.1虛擬儀器技術(shù)的起源與發(fā)展
1.2什么是虛擬儀器
1.3虛擬儀器的構(gòu)成
1.4虛擬儀器的種類
1.5虛擬儀器對測量觀念及技術(shù)的影響
1.6虛擬儀器技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用情況
1.7掌握虛擬儀器技術(shù)需具備的條件和相關(guān)知識
本章習(xí)題
參考文獻
第2章LabVIEW入門
2.1LabVIEW簡介
2.2操作選板
2.3調(diào)試工具
2.4數(shù)據(jù)流的編程機制
2.5LabVIEW的初步操作
2.5.1創(chuàng)建第一個VI
2.5.2建立并調(diào)用子VI
2.5.3生成應(yīng)用程序
2.5.4程序調(diào)試技術(shù)
2.6常用技巧
2.7本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第3章基本數(shù)據(jù)類型
3.1數(shù)值
3.1.1數(shù)值控件
3.1.2數(shù)值的數(shù)據(jù)類型
3.1.3數(shù)值函數(shù)
3.2字符串
3.2.1字符串控件
3.2.2字符串的顯示方式
3.2.3字符串函數(shù)
3.3布爾量
3.4枚舉與下拉列表
3.5路徑
3.6本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第4章程序結(jié)構(gòu)
4.1順序結(jié)構(gòu)
4.2條件結(jié)構(gòu)
4.2.1條件選擇器為布爾型
4.2.2條件選擇器為非布爾型
4.2.3輸入和輸出隧道
4.2.4選擇函數(shù)
4.3循環(huán)結(jié)構(gòu)
4.3.1While循環(huán)
4.3.2For循環(huán)
4.3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)外的數(shù)據(jù)交換
4.3.4自動索引
4.3.5移位寄存器
4.3.6反饋節(jié)點
4.3.7綜合示例及補充
4.4事件結(jié)構(gòu)
4.5局部變量
4.6屬性節(jié)點
4.7公式節(jié)點
4.8MathScript節(jié)點
4.9MATLAB腳本節(jié)點
4.10本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第5章復(fù)合數(shù)據(jù)類型
5.1數(shù)組
5.1.1數(shù)組的創(chuàng)建
5.1.2數(shù)組的索引
5.1.3數(shù)組函數(shù)
5.1.4利用循環(huán)結(jié)構(gòu)創(chuàng)建數(shù)組
5.1.5函數(shù)的多態(tài)化功能
5.2簇
5.2.1簇的創(chuàng)建
5.2.2簇的順序
5.2.3簇函數(shù)
5.2.4錯誤簇
5.3波形
5.3.1什么是波形
5.3.2波形函數(shù)
5.4DDT
5.5本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第6章文件I/O
6.1文件I/O的基本概念
6.2底層文件I/O
6.3高層文件I/O
6.4本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第7章圖形顯示及其他技巧
7.1圖形顯示
7.1.1波形圖
7.1.2XY圖
7.1.3波形圖表
7.1.4強度圖
7.2其他技巧
7.3本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第8章數(shù)據(jù)采集
8.1基礎(chǔ)知識
8.1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成
8.1.2測量系統(tǒng)的信號輸入方式
8.1.3采樣定理
8.1.4數(shù)據(jù)采集卡
8.2LabVIEW中數(shù)據(jù)采集的基本概念
8.2.1任務(wù)和虛擬通道
8.2.2基本環(huán)節(jié)
8.2.3兩種途徑
8.2.4定時
8.2.5任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換
8.3數(shù)據(jù)采集卡的連接和測試
8.4模擬輸入
8.4.1單點模入
8.4.2有限模入(N個樣本)
8.4.3連續(xù)模入
8.5模擬輸出
8.5.1單點模出
8.5.2有限模出(N個樣本)
8.5.3連續(xù)模出
8.6本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第9章利用聲卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集
9.1聲卡簡介
9.1.1工作原理
9.1.2硬件結(jié)構(gòu)
9.1.3基本參數(shù)
9.1.4聲卡測試
9.2LabVIEW環(huán)境下利用聲卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集
9.2.1基本環(huán)節(jié)
9.2.2有關(guān)聲卡的函數(shù)
9.3模擬輸入
9.3.1有限模入（N個樣本）
9.3.2連續(xù)模入
9.4模擬輸出
9.4.1有限模出（N個樣本）
9.4.2連續(xù)模出
9.5專用數(shù)據(jù)采集卡與聲卡的比較
9.6本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第10章利用攝像頭實現(xiàn)圖像采集
10.1基本原理
10.1.1圖像采集的基本過程
10.1.2數(shù)字圖像的表示
10.1.3圖像采集參數(shù)
10.2LabVIEW中有關(guān)圖像采集的基本概念
10.2.1利用攝像頭實現(xiàn)圖像采集的基本環(huán)節(jié)
10.2.2圖像采集相關(guān)函數(shù)
10.3利用MAX檢測攝像頭的功能
10.4圖像采集的實現(xiàn)
10.4.1采集單幅圖像
10.4.2采集N幅圖像
10.4.3連續(xù)采集圖像
10.5圖像和視頻的保存與讀取
10.5.1圖像和視頻的保存
10.5.2圖像和視頻的讀取
10.6本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第11章儀器控制
11.1儀器控制的基本原理
11.1.1硬件通路
11.1.2通信協(xié)議
11.2LabVIEW中儀器控制的基本概念
11.2.1總體介紹
11.2.2基本環(huán)節(jié)
11.2.3VISA函數(shù)
11.3利用MAX檢測要通信的儀器
11.4儀器控制示例
11.4.1利用計算機控制串口儀器
11.4.2利用計算機控制USB口儀器
11.5跨界儀器(儀器控制 數(shù)據(jù)采集卡)
11.5.1一臺具體功能的儀器
11.5.2儀器控制
11.5.3數(shù)據(jù)采集卡
11.6本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第12章利用LabVIEW控制單片機
12.1基本概念
12.1.1單片機及其開發(fā)板
12.1.2接口或引腳
12.1.3將單片機與計算機相連
12.1.4開發(fā)板的使用步驟
12.2軟件環(huán)境
12.2.1Arduino IDE
12.2.2LabVIEW中相關(guān)的函數(shù)
12.3示例
12.4本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第13章算法及信號處理
13.1程序的靈魂算法
13.1.1算法的效率
13.1.2LabVIEW中的算法函數(shù)
13.2信號處理
13.2.1仿真信號的生成
13.2.2波形測量
13.3本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第14章實際應(yīng)用1函數(shù)發(fā)生器
14.1概述
14.2算法介紹
14.3程序說明
14.4函數(shù)發(fā)生器VI的使用說明及功能測試
14.5本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
第15章實際應(yīng)用2頻率計
15.1概述
15.2算法介紹
15.2.1時域方法
15.2.2頻域方法
15.3程序說明
15.4算法測試與結(jié)果分析
15.4.1利用仿真信號進行分析
15.4.2對實采波形進行測量
15.5本章小結(jié)
本章習(xí)題
參考文獻
附錄ALabVIEW軟件和驅(qū)動程序的安裝說明
附錄BDIGILENT chipKIT WF32驅(qū)動及LINX的安裝步驟
附錄C在LabVIEW中如何運行MakerHub
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