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1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3

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虚拟仪器的发展与展望10

1.3虚拟仪器的系统结构11

1.3.1虚拟仪器的系统组成和基本功能11

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16

1.4.1虚拟仪器的软件层次结构16

1.4.2虚拟仪器软件系统的标准化18

1.4.3VXI总线虚拟仪器的软件框架结构21

1.4.4虚拟仪器的软件开发环境22

1.5虚拟仪器技术应用24

1.5.1虚拟仪器应用概况24

1.5.2虚拟仪器技术在若干领域的应用简介25

习题与思考题26

2虚拟仪器软件开发平台27

2.1虚拟仪器软件开发平台介绍27

2.1.1概述27

2.1.2LabVIEW27

2.1.3LabWindows/CVI29

2.1.4AgilentVEE29

2.2LabVIEW编程初步30

2.2.1LabVIEW的基本VI介绍30

2.2.2LabVIEW的基本开发环境32

2.2.3LabVIEW的模板34

2.2.4LabVIEW的数据类型38

2.2.5控件的属性设定39

2.2.6创建VI程序43

2.2.7VI子程序47

2.3LabVIEW的程序结构50

2.3.1For循环50

2.3.2While循环53

2.3.3Case结构54

2.3.4顺序结构55

2.3.5事件结构57

2.3.6公式节点60

2.3.7局部变量和全局变量61

2.4数组、簇和字符串63

2.4.1数组63

2.4.2簇72

2.5图形化数据显示79

2.5.1图形控件模板79

2.5.2WaveformChart80

2.5.3WaveformGraph84

2.5.4XYGraph和ExpressXYGraph86

2.5.5DigitalWaveformGraph87

2.5.6三维图形显示88

2.6文件操作90

2.6.1LabVIEW的文件类型90

2.6.2文件1/O函数91

2.6.3文本文件的输入和输出98

2.6.4电子表格文件的输入和输出100

2.6.5二进制文件的输入和输出101

2.6.6数据记录文件的输入和输出103

习题与思考题104

3虚拟仪器的测试信号分析与处理技术106

3.1测试信号分析处理概述106

3.1.1测试信号的基本类型106

3.1.2测试信号的描述108

3.1.3虚拟仪器测试信号分析处理程序的基本内容112

3.1.4LabVIEW中的测试信号分析处理函数库简介113

3.2测试信号产生115

3.2.1测试信号产生途径和波形数据表示115

3.2.2仿真信号产生函数117

3.2.3仿真信号发生器Simulate Signal.vi118

3.2.4多谐信号附加噪声的波形发生器TonesandNoiseWaveform.vi120

3.2.5公式节点产生仿真信号122

3.3信号波形的时域测量和处理124

3.3.1信号的幅值特征值124

3.3.2信号的时间特征值128

3.3.3信号的相位特征值129

3.3.4信号运算及LabVIEW实现129

3.3.5波形修整、越限监测和波形操作132

3.4测试信号的相关分析和卷积运算135

3.4.1测试信号的相关分析135

3.4.2卷积积分137

3.4.3在LabVIEW中进行相关分析和卷积运算137

3.5数字滤波器在虚拟仪器中的应用及其软件实现140

3.5.1调用数字滤波器子程序的几个问题140

3.5.2在LabVIEW中应用滤波器141

3.6信号和系统的频率分析技术及其软件实现146

3.6.1离散傅里叶变换146

3.6.2在LabVIEW中的频谱分析VI148

3.6.3功率谱分析及其VI153

3.6.4谐波分析及其LabVIEW实现154

3.7逐点分析库157

3.8虚拟仪器中其他常用数据处理技术158

3.8.1概率和统计函数158

3.8.2曲线拟合159

3.8.3线性代数160

习题与思考题161

4DAQ虚拟仪器硬件技术162

4.1数据采集（DAQ）及数据采集系统（DAS）163

4.1.1数据采集的基本概念163

4.1.2数据采集系统基本组成163

4.1.3数据采集系统的主要性能指标166

4.2信号获取与信号调理技术167

4.2.1信号获取方法和途径167

4.2.2采集信号调理的主要功能168

4.2.3模拟开关169

4.2.4测量放大电路171

4.2.5模拟量（激励信号）输出172

4.3采样保持与A/D转换技术175

4.3.1采样保持器175

4.3.2A/D转换器的分类和指标177

4.3.3高速A/D转换器的原理181

4.4数据存储与数据传输技术185

4.4.1ADC与CPU直接数据传输185

4.4.2基于高速数据缓存技术的数据传输方式187

4.5PCI总线及其接口技术189

4.5.1基于PCI总线数据采集卡的总体设计方案189

4.5.2PCI总线概述190

4.5.3PCI总线接口设计193

4.6多通道的组建方案196

4.6.1不带采样／保持器的A/D转换通道197

4.6.2带采样／保持器的A/D转换通道198

4.7多功能数据采集卡典型实例分析200

4.7.1多功能数据采集卡概述200

4.7.2PCI-1200的组成原理及技术性能202

4.7.3模拟输入信号的连接207

4.7.4PCI-1200卡的功能单元212

4.7.5数据采集的工作原理220

习题与思考题226

5 DAQ虚拟仪器软件编程227

5.1DAQ软件的组成227

5.1.1数据采集卡的驱动软件227

5.1.2PC-DAQ仪器的应用软件编程228

5.2LabVIEW的DAQ软件概述229

5.2.1引言229

5.2.2传统DAQ库VI230

5.3模拟输入231

5.3.1模拟输入VI的分类231

5.3.2初级模拟输入VI232

5.3.3中级模拟输入VI234

5.3.4设计示例——连续信号采集与显示仪235

5.4模拟输出236

5.4.1模拟输出的分类236

5.4.2初级模拟输出VI236

5.4.3中级模拟输出VI238

5.5数字I/O和计数器240

5.5.1数字I/O VI240

5.5.2计数器VI241

5.6DAQmx——新版DAQ库244

5.6.1引言244

5.6.2DAQAssistant244

5.6.3DAQmx的应用246

5.6.4共用传统DAQ和DAQmx247

5.7非NI公司的数据采集卡DAQ编程248

5.7.1直接端口读／写方式（I/O方式）248

5.7.2调用C语言源代码的方式（CIN方式）249

5.7.3调用动态链接库的方式（CLF方式）249

习题与思考题257

6虚拟仪器通用测试平台及应用258

6.1概述258

6.1.1虚拟仪器通用测试平台的组成258

6.1.2虚拟仪器通用测试平台的应用9

6.2高速多功能DAQ主板259

6.2.1高速数据采集技术概况259

6.2.2高速数据采集的关键技术260

6.2.3高速多功能DAQ主板的方案261

6.3模拟输入信号的调理262

6.3.1模拟输入通道的组成和量程设计262

6.3.2前级调理电路的设计263

6.3.3后级驱动放大器的设计265

6.4高速采集及存储系统设计266

6.4.1采集和存储系统方案设计266

6.4.2采集系统核心器件——AD9288268

6.4.3ADC设计的几点考虑269

6.4.4采集存储器的读写控制272

6.5时序控制逻辑设计272

6.5.1关于采集速率的设计272

6.5.2触发电路的设计273

6.5.3基于FPGA的时序逻辑拉制电路276

6.6DDS信号源的设计278

6.6.1DDS信号源概述278

6.6.2DDS信号发生模块的原理和设计280

6.7模拟输出信号的调理技术288

6.7.1模拟输出通道的组成框图288

6.7.2输出频率288

6.7.3输出幅度调节289

6.7.4直流偏置的调节291

6.7.5放大器选择291

6.8虚拟仪器的软件设计292

6.9数字存储示波器的软件设计293

6.9.1功能和要求293

6.9.2前面板设计294

6.9.3框图程序设计297

6.10频率特性测试仪的软件设计298

6.10.1频率特性测试仪原理298

6.10.2频率特性测试仪前面板299

6.10.3框图程序设计300

习题与思考题301

7虚拟仪器系统集成的总线技术303

7.1总线概述303

7.1.1总线的定义和分类303

7.1.2总线标准与标准总线305

7.1.3测控总线307

7.2GPIB总线310

7.2.1GPIB总线概述310

7.2.2GPIB总线的主要特征3

7.2.3GPIB接口功能313

7.2.4GPIB接口总线组成314

7.2.5三线通信联络过程317

7.2.6GPIB系统的LabVIEW编程318

7.3VXI总线321

7.3.1VXI总线概述321

7.3.2VXI总线的结构323

7.3.3VXI总线系统控制方案327

7.3.4VXI系统的LabVIEW编程330

7.4PXI总线333

7.4.1PXI总线概述333

7.4.2PXI的机械结构335

7.4.3PXI的电气结构337

7.4.4PXI的软件结构339

7.4.5并行测控总线性能分析对比343

7.5网络化总线技术346

7.5.1引言346

7.5.2测试系统的分布式体系结构347

7.5.3网络体系结构及网络协议348

7.5.4网络型测试系统的组网模式351

7.5.5网络型测试系统的实现技术352

7.5.6LXI总线363

习题与思考题371

8仪器驱动器设计373

8.1虚拟仪器软件结构VISA373

8.1.1VISA的基本概念373

8.1.2VISA的组成原理376

8.1.3VISA编程及应用实例380

8.1.4VISA在LabVIEW中的实现385

8.2VPP仪器驱动程序390

8.2.1仪器驱动器概述390

8.2.2VPP仪器驱动器的结构模型393

8.2.3仪器驱动程序函数简介396

8.2.4仪器驱动程序功能面板398

8.3基于IVI规范的互换型驱动器400

8.3.1IVI概述400

8.3.2IVI驱动器的类型402

8.3.3IVI函数库406

8.3.4IVI特定驱动程序的开发408

8.4VPP仪器驱动程序设计410

8.4.1VPP仪器驱动程序设计概要410

8.4.2VPP仪器驱动程序的设计实例414

8.5LabVIEW仪器驱动程序423

8.5.1仪器驱动程序的获得与安装423

8.5.2验证仪器驱动软件424

习题与思考题425

参考文献426