虚拟仪器技术分析与设计（第4版）

　　虚拟仪器是现代仪器技术与计算机技术相结合的产物，代表着仪器发展的**方向和潮流，是信息技术的一个重要领域。 本书系统地介绍虚拟仪器的相关技术与设计方法，内容包括虚拟仪器的总线接口技术、图形化编程语言LabVIEW 2019、虚拟仪器数据采集、虚拟仪器信号分析与处理、虚拟仪器通信技术等。从工程实用的角度出发，详细论述虚拟仪器的综合设计。本书内容丰富，理论联系实际，通过大量的实例，深入浅出地介绍虚拟仪器的设计技巧。为了适合教学需要，各章末均附有思考题和习题，并配有电子课件。 本书可作为高等院校“虚拟仪器”课程的教材或教学参考书，也可作为工程技术人员开发设计虚拟仪器的参考书。

　　张重雄，男，南京理工大学电子工程与光电技术学院教授，多年来一直从事现代信号处理、智能测试与通信技术、虚拟仪器技术等方面的教学和科研工作。

第1章 虚拟仪器概述 1
1．1 虚拟仪器的基本概念 1
1．2 虚拟仪器的组成 2
1．2．1 虚拟仪器的硬件结构 2
1．2．2 虚拟仪器的软件结构 5
1．2．3 虚拟仪器系统 6
1．3 虚拟仪器的特点 6
1．4 虚拟仪器的应用 7
1．5 虚拟仪器技术发展趋势 8
本章小结 9
思考题和习题1 9
第2章 虚拟仪器总线接口技术 10
2．1 GPIB总线 10
2．1．1 GPIB总线的基本特性 10
2．1．2 GPIB器件及接口功能 11
2．1．3 GPIB总线结构 13
2．1．4 GPIB仪器系统 16
2．2 VXI总线 17
2．2．1 VXI总线的特点 17
2．2．2 VXI器件、模块与主机箱 18
2．2．3 VXI总线组成及功能 21
2．2．4 VXI总线的通信协议 25
2．2．5 VXI总线系统资源 28
2．2．6 VXI总线系统 29
2．3 PXI 总线 30
2．3．1 PXI总线的特点 31
2．3．2 PXI总线规范 31
2．3．3 PXI仪器系统 38
2．4 LXI总线 41
2．4．1 LXI总线的特点和优势 41
2．4．2 LXI总线规范 42
2．4．3 LXI仪器系统 45
本章小结 48
思考题和习题2 48
第3章 虚拟仪器软件开发平台LabVIEW
3．1 LabVIEW概述 50
3．1．1 LabVIEW的含义 50
3．1．2 LabVIEW的特点 50
3．1．3 LabVIEW的发展 51
3．1．4 LabVIEW的应用 53
3．1．5 LabVIEW的安装和启动 53
3．2 LabVIEW 2019编程环境 55
3．2．1 LabVIEW程序的基本构成 55
3．2．2 LabVIEW 2019的操作选板 57
3．2．3 LabVIEW 2019的菜单和工具栏 61
3．2．4 LabVIEW 2019的数据类型 63
3．3 LabVIEW 2019的初步操作 65
3．3．1 创建和编辑VI 65
3．3．2 运行和调试VI 67
3．3．3 创建和调用子VI 69
3．3．4 VI创建举例――虚拟温度计 71
3．4 在LabVIEW中管理项目 73
3．4．1 新建项目 73
3．4．2 管理项目 74
3．5 获取LabVIEW帮助 77
3．5．1 显示即时帮助 77
3．5．2 LabVIEW帮助 77
3．5．3 LabVIEW编程范例 78
3．5．4 LabVIEW网络资源 79
本章小结 79
思考题和习题3 79
第4章 虚拟仪器设计基础 80
4．1 程序结构 80
4．1．1 循环结构 81
4．1．2 条件结构 84
4．1．3 顺序结构 86
4．1．4 事件结构 88
4．1．5 公式节点 91
4．2 字符串、数组和簇 92
4．2．1 字符串 93
4．2．2 数组 95
4．2．3 簇 98
4．3 局部变量和全局变量 101
4．3．1 局部变量 101
4．3．2 全局变量 103
4．4 文件操作 104
4．4．1 LabVIEW支持的文件类型 104
4．4．2 LabVIEW文件I/O函数 105
4．4．3 文件操作 106
4．5 图形显示 110
4．5．1 波形图和波形图表 111
4．5．2 XY图 113
4．5．3 强度图和强度图表 114
4．5．4 数字波形图 116
4．5．5 三维图形 117
本章小结 120
思考题和习题4 120
第5章 虚拟仪器数据采集 123
5．1 数据采集系统概述 123
5．1．1 数据采集系统的含义 123
5．1．2 数据采集系统的构成 124
5．1．3 数据采集的基本原理 127
5．1．4 数据采集系统的主要性能指标 128
5．2 数据采集卡的选用与配置 129
5．2．1 数据采集卡类型及选用 129
5．2．2 典型数据采集卡产品介绍 130
5．2．3 数据采集卡的安装配置 135
5．3 基于LabVIEW的数据采集过程 140
5．4 数据采集编程实例 141
5．4．1 NI-DAQmx简介 141
5．4．2 DAQ助手的使用 143
5．4．3 DAQmx编程实例 145
本章小结 153
思考题和习题5 153
第6章 虚拟仪器信号分析与处理 155
6．1 信号分析与处理概述 155
6．1．1 信号分析与处理的基本内容 155
6．1．2 LabVIEW中信号分析与处理实现 156
6．2 信号产生 157
6．2．1 数字信号的产生与数字化频率的概念 157
6．2．2 信号生成 158
6．2．3 波形生成 160
6．3 信号的时域分析 165
6．3．1 周期信号的幅值特征分析 166
6．3．2 卷积运算 168
6．3．3 相关分析 169
6．4 信号的频域分析 173
6．4．1 快速傅里叶变换（FFT） 173
6．4．2 频谱分析 177
6．5 数字滤波器 184
6．5．1 使用数字滤波器应注意的问题 185
6．5．2 LabVIEW中的数字滤波器 186
6．5．3 数字滤波器应用举例 186
6．6 窗函数 188
6．6．1 LabVIEW中的窗函数 189
6．6．2 加窗处理举例 190
6．7 曲线拟合 192
6．7．1 LabVIEW中的曲线拟合函数 192
6．7．2 曲线拟合应用举例 193
本章小结 197
思考题和习题6 197
第7章 虚拟仪器通信技术 198
7．1 串行通信 198
7．1．1 串行通信的基本概念 198
7．1．2 LabVIEW的串行通信节点 200
7．1．3 串行通信应用举例 202
7．2 TCP通信 204
7．2．1 TCP简介 205
7．2．2 LabVIEW的TCP节点 205
7．2．3 TCP通信举例 206
7．2．4 TCP通信说明 208
7．3 UDP通信 209
7．3．1 UDP简介 209
7．3．2 LabVIEW的UDP节点 209
7．3．3 UDP通信举例 210
7．3．4 UDP通信说明 212
7． 4 DataSocket通信 212
7．4．1 DataSocket技术 212
7．4．2 DataSocket Server配置 213
7．4．3 LabVIEW的DataSocket节点 214
7．4．4 DataSocket通信举例 215
7．5 IrDA无线数据通信 216
7．5．1 IrDA概述 217
7．5．2 LabVIEW的IrDA节点 217
7．5．3 IrDA通信举例 218
本章小结 219
思考题和习题7 219
第8章 虚拟仪器设计实例 220
8．1 虚拟仪器的设计原则 220
8．1．1 总体设计原则 220
8．1．2 硬件设计的基本原则 220
8．1．3 软件设计的基本原则 221
8．2 虚拟仪器的设计步骤 221
8．3 虚拟仪器软面板设计技术 222
8．3．1 虚拟仪器软面板的设计思想 223
8．3．2 虚拟仪器软面板的设计原则 223
8．4 虚拟仪器设计实例 225
8．4．1 虚拟数字电压表 226
8．4．2 虚拟示波器 230
8．4．3 基于声卡的数据采集与分析系统 237
8．4．4 基于NI myDAQ的音频信号处理系统 245
8．4．5 基于虚拟仪器的电能质量监测系统 250
本章小结 262
思考题和习题8 263
参考文献 264