精通LabVIEW教程——由浅入深的范例学习（第二版）

*通过动手学习的方法来获得在日常实验中基于计算机的编程技巧。
*通过使用强大的实验工具来实现有趣的项目，引导读者逐步掌握LabVIEW。
*本书的内容可以灵活选择阅读，这样读者可以根据自己需要来选择学习的范围和深度。 

本书是一本”围绕练习来学习”的图书，特别适合作为大专院校的实验教材或者是自学用书。全书涉及的内容除了LabVIEW的基本编程概念和方法之外，还有大量的章节讨论DAQ的使用及LabVIEW的应用。全书共分13章，内容包括while循环与波形图、for循环与波形图、MathScript模型与XY图、DAQ辅助数据采集、数据文件与字符串、移位寄存器、case结构、数据独立性与序列结构、vi分析、使用DAQmx vi的数据采集与生成、PID温度控制项目、独立仪器控制等。

邓科，副教授，1996年获西北工业大学工业管理工程专业学士学位，1999年获西安交通大学通信与信息系统专业硕士学位； 2004年获西安交通大学通信与信息系统专业博士学位；2007年被聘为副教授。多年来一直从事移动通信、阵列信号处理、智能天线技术和移动通信系统等方面的科研工作。近年来主持国家自然科学基金2项，陕西省自然科学基金1项，参与了国家“863”课题5项，其中有3项评为Ab，1项评为Aa(特优)。申请者作为论文作者共发表学术论文17篇，其中有10余篇被SCI/EI收录。 John Essick是里德学院的David W. Brauer物理教授。从1993年开始，他就在讲授《使用LabVIEW的基于计算机的实验》这一课程，它也作为里德高级实验课程的一部分。

目录
第1章While循环和波形图表
1.1LabVIEW编程环境
1.2使用While循环和波形图表绘制正弦波
1.3编辑程序框图
1.4LabVIEW帮助窗口
1.5前面板编辑
1.6快捷菜单
1.7完成编程
1.8程序执行
1.9程序改进
1.10数据类型的表示
1.11自动生成特征
1.12保存程序
自己动手
习题

第2章For循环和波形图
2.1For循环基础
2.2使用For循环和波形图绘制正弦波
2.3波形图
2.4所属标签和自由标签
2.5使用For循环创建正弦波
2.6复制程序框图的图标
2.7自动索引功能
2.8运行VI
2.9波形图x轴的校准
2.10使用While循环和波形图绘制正弦波
2.11数组显示控件和探针观察窗口
自己动手
习题

第3章MathScript节点和XY图
3.1MathScript节点基础
3.2MathScript节点使用示例：绘制正弦波
3.3根据错误列表调试
3.4运用MathScript节点和XY图进行波形仿真
3.5创建一个xy簇
3.6运行VI
3.7MathScript交互窗口
3.8为WaveformSimulator添加形状选项
3.9枚举类型控件
3.10完成程序框图
3.11运行VI
3.12控件和指示簇
3.13用图标编辑器创建一个图标
3.14设计图标
3.15接线端分配
自己动手
习题

第4章使用DAQ助手实现数据采集
4.1数据采集VI
4.2数据采集硬件
4.3模拟输入模式
4.4范围与分辨率
4.5采样频率与混叠效应
4.6测量及自动化浏览器（MAX）
4.7在直流电压下简单地模拟输入操作
4.8数字示波器
4.9模拟输出
4.10直流电压源
4.11软件定时的正弦波发生器
4.12硬件定时的波形发生器
4.13在框图上放置一个定制的VI
4.14完成并执行WaveformGenerator（Express）
4.15改进的波形发生器
自己动手
习题

第5章数据文件与字符串
5.1ASCII文本与二进制数据文件
5.2在电子数据表格的格式文件中存储数据
5.3存储一维数据数组
5.4转置选项
5.5存储二维数据数组
5.6控制存储数据格式
5.7路径常量与平台可移植性
5.8基本文件I/O VI
5.9为一个电子表格文件添加文本标签
5.10反斜杠码（转义码）
自己动手
习题

第6章移位寄存器
6.1移位寄存器
6.2快速移位寄存器示例：整数相加
6.3使用移位寄存器的数值积分和微分
6.4幂函数模拟器VI
6.5使用梯形法则的数值积分
6.6使用单个寄存器的梯形法则VI
6.7梯形法则的收敛性
6.8使用多个移位寄存器的数值微分
6.9模块化和自动子VI创建
自己动手
习题

第7章条件结构
7.1条件结构的基础知识
7.2有关快速条件结构的示例：使用属性节点的运行时选项
7.3使用条件结构的数值积分
7.4基于辛普森准则的数值积分
7.5使用布尔条件结构的校验因子
7.6使用数值条件结构的部分和之和程序
7.7使用布尔条件结构的梯形法则贡献
7.8顶层的VI——Simpson＇sRule
7.9梯形法则和辛普森准则之间的对比
自己动手
习题

第8章数据依赖性和顺序结构
8.1数据依赖性和顺序结构基础
8.2使用顺序结构的事件计时器
8.3使用数据依赖性的事件计时器
8.4高亮执行
自己动手
习题

第9章分析VI：曲线拟合
9.1热敏电阻阻抗温度数据文件
9.2使用热敏电阻的温度测量
9.3线性小二乘法
9.4使用前面板控件将数据输入到VI
9.5通过从磁盘读取文件将数据输入到VI
9.6切分多维数组
9.7使用线性小二乘法的曲线拟合
9.8残差图
自己动手
习题

第10章分析VI:快速傅里叶变换
10.1傅里叶变换
10.2离散采样和奈奎斯特频率
10.3离散傅里叶变换
10.4快速傅里叶变换
10.5频率计算器VI
10.6正弦信号的FFT
10.7将FFT应用到多种正弦输入
10.8复值幅度的模
10.9观察（频谱）泄漏
10.10泄漏的分析
10.11使用卷积理论描述泄漏
10.12加窗
10.13估计频率和幅度
10.14混叠
自己动手
习题

第11章数据采集与使用DAQmxVI产生数据
11.1DAQmxVI
11.2直流电压下简单的模拟输入操作
11.3数字示波器
11.4ExpressVI自动代码生成
11.5ExpressVI的限制
11.6使用状态机架构来改善数字示波器
11.7模拟输出操作
11.8波形发生器
自己动手
习题

第12章PID温度控制项目
12.1电热设备的基于电压控制的双向电流驱动
12.2PID温度控制算法
12.3PID温度控制系统第13章独立仪器的控制
13.1使用VISAVI来进行仪器控制
13.2VISA会话
13.3IEEE488.2标准
13.4通用的命令
13.5状态报告
13.6设备特有的命令
13.7本章所用的特有硬件
13.8测量及自动化浏览器（MAX）
13.9简单的基于VISA的查询操作
13.10消息结束
13.11使用属性节点来获得和设置通信属性
13.12在接口总线上测量
13.13同步方法
13.14基于串行池方法的测量VI
13.15基于服务请求方法的测量VI
13.16创建一个仪器驱动
13.17使用仪器驱动来编写一个应用程序
自己动手
习题

附录A温度控制系统的构建
附录B程序交叉索引表

译者序
LabVIEW是开发虚拟仪器的主要的开发环境，它在智能仪器、自动控制及其他数据采集分析处理系统中都有广泛的应用。使用LabVIEW开发虚拟仪器，相比传统的开发工具和开发方法，其开发速度快，编码过程简洁流畅，而且简单易学。关于本书的指导思想、使用对象及内容安排，作者在前言中已经有详细的介绍，这里就不再重复了。
本书的主要特色有三点：其一是作者手把手地教你一步一步进行LabVIEW编程，基本上重要的步骤都有详细的附图。这个特点非常适合读者自学，而且作者还以非常亲切的话语来引导你进行思考，很像一位老朋友在和你谈心，并和你进行愉快的交流。其二是本书所涵盖的内容非常广泛，除了一般LabVIEW教材所涉及的数据采集之外，本书还涉及了数据分析及独立仪器控制。本书还讲授了一个温度控制系统的制作，这对于培养学生的兴趣及扩大学生的视野和知识等方面是很有帮助的。其三是书中介绍了大量的LabVIEW编程技巧。LabVIEW本身有一些缺陷，但也有一些应对的技巧。本书给出了很多这种技巧，如MathScript节点、使用数据依赖的顺序结构等，这对于以后将从事LabVIEW编程工作的人来说是很重要的。
以下硕士生参与了本书的翻译工作，他们是陈若昱、王昭、崔建飞、高苗、李丹阳、惠小珏、柳震洋。在这里对他们辛勤的工作表示诚挚的感谢。后向本书策划编辑冯小贝表示衷心的感谢，没有她的帮助，本书将难以完成。
英文原书中的绝大部分图形没有编号，为了方便读者阅读，我们在翻译版中增加了相关的编号。原书的大部分图形都没有引用出处，为了便于阅读，在某些段落后面增加了引用，表示图形应该出现的位置。原书所使用的LabVIEW为英文版，为了便于读者阅读，我们将中文版对应的术语和菜单等放在英文版后面的括号中。另外，由于本书涉及的知识面非常广泛，限于译者的水平和不可避免的主观片面性，翻译不当或者表述不清楚之处在所难免，恳请广大读者及专家不吝赐教，提出修改意见，我们将不胜感激。
前言
本书提供了一种通过动手学习的方法来获得在日常实验中基于计算机的编程技巧。这本书并不是一本LabVIEW手册，它通过使用这个强大的实验工具实现有趣并相关的项目来引导读者掌握LabVIEW。本书假定读者并不具备计算机编程的经验或LabVIEW背景，通过前几页的阅读就可以编写出有意义的程序。
本书可以作为大学相关实验课程的指导教材，也可以作为科研人员的自学读物。这本书设计成可以灵活使用，这样读者可以根据自己意愿来选择阅读的范围和深度。开始的4章奠定了学习的基础，这些内容适合所有的读者，主要围绕LabVIEW编程的基础和使用NI（美国国家仪器有限公司）的DAQ（数据采集）设备来进行基于计算机的实验而展开的。这些章节可用于讲解基于LabVIEW的数据采集课程（3周左右的时间）。后面的章节则尽可能独立，以使教师或自学者按照需求来组织教学与学习过程。通过学习本书，可以使读者在基于计算机的数据采集和分析方面达到中级水平。
本书包括如下的主题：
●第1章~第3章：LabVIEW图形编程语言基础。LabVIEW的核心特性包括控制循环结构、图形显示、数学函数及基于文本的MathScript命令，并且完成一个数字化波形的仿真程序。
●第4章：基本的数据采集。包括：数字采样的概念，如分辨率、采样频率及混叠；接着使用LabVIEW的高层ExpressVI，在NIDAQ设备上编写并运行了模数变换、数模变换、数字输入/输出程序；建立了基于计算机的仪器，例如DC（直流）电压计、数字示波器、DC电压源、波形发生器及闪烁的LED阵列。
●第5章~第8章：更多的LabVIEW编程基础。包括：数据文件的输入/输出实现、局部存储、条件分支，同时完成了一些有用的程序，例如电子表格存储，数字积分和微分；还学习了用于计算机编程的LabVIEW控制流方法。
●第9章~第10章：数据分析。研究了LabVIEW的曲线拟合和快速傅里叶变换的合理使用。使用ExpressVI来控制一个DAQ设备，建立了两个基于计算机的仪器——一个数字温度计和一个频谱分析仪。
●第11章：中级的数据采集。使用传统的DAQmx编写了模数变换、数模变换、数字计数器的程序。与之前的高层ExpressVI相比，这种底层的方法可以利用DAQ设备的所有特性。建立了一个DC电压计、DC电压源、频率计，还基于状态机构架建立了一个复杂的数字示波器。
●第12章：温度控制项目。使用了大量的从本书获得的LabVIEW技巧构造了一个比例积分微分(PID)温度控制系统。附录A给出了一个本项目所需的硬件设计。
●第13章：独立仪器的控制。使用LabVIEW的VISA驱动，研究通过GPIB（通用仪器总线）和USB控制一个独立仪器。使用一台Agilent34410A数字万用表演示了在PC和独立仪器之间的接口总线通信的基本概念。本书的关键特性包括：强调解决现实世界的问题；方便地介绍数据采集硬件的使用；每章结束都有一个DIY项目；每章都有适当的练习。
现实世界的问题解决：每章的主题和练习都提供了科学家和工程师在实验室中是如何解决经常碰到的问题的示例。在解决这些问题的过程中介绍了LabVIEW的特性及相关的数学背景，所提供的“实用”的策略（比如模块化和数据独立性）使读者可以化他们的LabVIEW应用。
贯穿始终的数据采集应用：LabVIEW的ExpressVI使得涉及DAQ硬件的练习可以比较早且规律地出现在本书中。ExpressVI将常用的测量任务打包在一个单一的图标中，这样读者可以用少的付出就可以写出程序。紧跟着本书开始仅使用软件的有关LabVIEW基础的三章，第4章使用了DAQ设备进行数据采集。对于一个仅愿意花大约3周时间来了解基于计算机的数据采集的教师或自学者来说，第1章~第4章提供了所需的全部内容。对于那些计划更深入学习LabVIEW的读者来说，基于ExpressVI分别在第9章和第10章构建了一个基于计算机的数字温度计和频谱分析仪。第11章介绍了使用更高级的DAQmx图标来控制一个DAQ设备。与ExpressVI相比，DAQmx图标可以使用户利用DAQ设备的所有特性。在第12章中，读者使用一个DAQ设备精确地控制一个铝块的温度。在第13章，通过GPIB和USB接口总线，从一个远端的独立仪器中获取数据。
自己动手项目：为了让读者可以确定他对本书内容的了解程度，每章的末尾都有一个自己动手项目。每一个项目都提出了一个有趣的问题，并粗略地指导读者应用本章的材料去找到一个解法。在某些章节中，这个项目包括编写一个模拟秒表的程序（第1章），或者测量一个人的反应时间（第8章）；在其他章节中，读者需要构造一个基于计算机的仪器，如数字温度计（第9章）、频谱分析仪（第10章）和频率计（第11章）。
每章结束前的习题：每章结束前都有一些作业式的练习，这样有兴趣的读者可以进一步加强他们的LabVIEW技巧。在一些习题中，读者通过将本章的主题应用到其他领域（如伯德图）来测试他们的理解程度。在其他习题中，读者需要编写程序来探究重要的实验要点（如FFT的频率分辨率）。后，很多习题将给读者介绍一些本书没有涵盖的LabVIEW相关特性（如二进制的数据存储）。
第二版的新特性
新版本包含如下的提升之处：
●所有的章节都更新到LabVIEW的版本。这一版解释了新的探针观察窗口(ProbeWatchWindow，第2章)和图标编辑器(第3章)的功能。
●覆盖了MathScript节点的在线帮助，以及基于数据类型的自动整理格式功能（第3章）。
●强调使用低成本的DAQ硬件，它通常用于指导性的实验和自学中，包括USB6009、myDAQ、PCI6251和ELVISII（第4章）。
●每章开始的“快速举例”小节简单地介绍了MathScript节点、移位寄存器和条件结构（第3、6、7章）。
●在早期的章节中介绍了属性节点（第7章）。
●使用的Agilent34410A数字计数器来实现GPIB和USB的仪器控制。这种控制方法也适用于老的Agilent34401A数字计数器（第13章）。
●作为对老师设计课程的一个帮助，本书提供了一个将以前的程序变成一个例程的引用部分（附录B）。
●在有每章习题的偶数题目的答案，对采用本书作为教材的教师，全部习题答案可以从牛津大学出版社获取教辅获取方式请联系。。本书对于LabVIEW的完全版和学生版都是适用的。教师可以考虑引导学生购买低成本的学生版软件（学生版可以用很低的价格买到，不需要购买非常昂贵的一个软件包）。有了自己的LabVIEW软件，学生可以在计算机上完成与硬件无关章节的学习和作为课外作业的章节习题。
非常欢迎读者对本书提出任何建议和错误更正，请将它们发送到JohnEssick,ReedColledge,3203SEWoodstockBoulevard,Portland,OR97202,USA或者。
本书的更新、FAQ以及辅助性的材料可以从上获取。
在准备本书的过程中，感谢牛津大学出版社的JohnChallice、CarolineDiTullio、ClaireSullivan和DanPepper及NI公司的MarkWalters和AdamFoster的建议与帮助。还要感谢如下评论者提供的有帮助的建议：GeoffreyBrooks,佛罗里达州立大学
EricLandahl,德保罗大学
MarkBudnik,瓦尔帕莱索大学
JedMarquart,北俄亥俄大学
ShannonCiston,纽黑文大学
CaseyMiller,南佛罗里达大学
JuanI.Collar,芝加哥大学
DavidRoach,