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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VISA141

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