譯者序
LabVIEW是科學研究和工程領域最主要的圖形編程開發環境，廣泛應用於仿真、數據采集儀器控制、測量分析和數據顯示及嵌入式應用繫統的開發。在大學實驗室中，LabVIEW的應用遍及許多學科領域，典型的應用領域包括：電子和計算機工程、機械工程、物理學、生物學/生理學、化學和化學工程、Internet連通性、數學函數等。
本書以美國NI公司LabVIEW 2009軟件為基礎，指導讀者循序漸進地了解它。書中所述的內容基本適用於該軟件的後續版本。本書作者是美國得克薩斯大學奧斯汀分校的Robert H. Bishop 教授。為了便於學生使用本書，作者專門開發了一組虛擬儀器示例，這些虛擬儀器將作為本書的補充材料。在多數情況下，我們要求學生按照書中的指導自己開發虛擬儀器，然後與作者提供的答案進行比較，通過在計算機上的同步練習，學習效率將大大提高。課後閱讀示例展示了如何使用LabVIEW解決實際問題。本書新增了如何獲得LabVIEW認證用戶的有關信息，幫助用戶獲得職業提升和就業機會。
本書由西安交通大學電子與信息工程學院喬瑞萍、東華大學林欣翻譯。李振安在翻譯中
給予了技術支持與指導，林輝、胡宇平和劉慧龍參與了部分章節的翻譯及校對工作，在此表示感謝。
翻譯工作是細致而艱辛的工作，需要字斟句酌，譯者根椐軟件與書中所述進行了同步操作，為翻譯工作做出了最大的努力，但因時間緊迫，加之譯者水平有限，難免有錯漏之處，懇請讀者批評指正。

前言
本書是美國National Instruments（NI）公司LabVIEW軟件的配套書籍，包含了LabVIEW的新特性和技術，能夠幫助讀者掌握圖形環境下編程的基礎知識，並將這些編程概念應用到學術界和工業界的實際應用中。理解和使用界面直觀且功能強大的LabVIEW軟件比以前更容易。當讀者通讀本書並運行示例時，希望你們能夠感覺到本書是比軟件手冊內容更豐富的個人學習指南。
LabVIEW圖形開發環境是針對工程領域和科學研究的應用程序平臺，通過已預先設計的固有函數，大大降低了在信號處理、控制、通信、電子等領域中設計和仿真的開發時間。本書廣泛考慮了設計、測試、測量、自動化和控制應用方面的工業標準，便於讀者學習。LabVIEW對科學研究和工程應用來說是很理想的工具，學生可以使用它設計課堂習題和實驗的圖形程序解決方案，提高自學和獨立項目開發能力。本書的目標是幫助學生獨立學習使用LabVIEW。全書共配有400 多幅插圖，增強了本書的藝術性。每一部分都安排了從典型的LabVIEW會話中的截圖。為了使學生易於理解，圖中還對LabVIEW截圖添加了標注。
使用本書最有效的方法就是按照書中步驟在計算機上進行LabVIEW的同步練習。為了便於學生使用本書，作者專門開發了虛擬儀器目錄，可以從上獲得，這些虛擬儀器將作為本書的補充材料（登錄華信教育資源網（）可注冊下載本書部分相關資料）。在多數情況下，要求學生先按照書中的指導自己開發虛擬儀器，然後再與作者提供的答案進行比較，以得到即時反饋。在其他情況下，要求學生運行指定的虛擬儀器程序，作為驗證LabVIEW重要概念的一種方法。

贏得實踐經驗並解決實際問題
隨著高等教育強調實際動手能力的重要性，許多學校已經改善了實驗設備，從而為學生提供更多的機會接觸到實際問題。在數據采集與分析、構建物理繫統的計算機仿真繫統以及計算機綜合應用編程等方面，大學畢業生正在獲得重要的經驗。LabVIEW提供了一個功能強大、高效並且容易使用的開發環境，允許教育工作者僅靠使用這樣一個開放的工業標準工具，就能教會學生研發範圍廣闊的各種課題。LabVIEW還改變了世界各地的工程師、科學家以及學生設計和制作樣機的方法，使他們站在了科學技術的最前沿。如今，來自25000多家公司、學校的用戶和學生都在使用NI 公司研制的LabVIEW及其相關硬件組件，並通過這些產品簡化了技術開發的過程，提高了生產效率。從測試下一代遊戲繫統，到設計具有突破性的醫療器械，LabVIEW為我們帶來的創新技術正在影響著全世界千百萬的人們。
本書的美國原著封面展示了用LabVIEW解決問題過程中人們所感興趣的13種應用領域。
1. 逆戟鯨
2. 客機
3. 高級戰鬥機
4. 風力發電
5. 射頻通信
6. 移動測量儀器
7. 醫療器械
8. DARwIn機器人
9. Rion-Antirion大橋
10. 奧林匹克體育館
11. 電子遊戲
12. 機器人訓練
13. 摩托車
1. 逆戟鯨
使用LabVIEW開發了一個可靠的數據采集繫統，用來收集逆戟鯨發出的超聲波信號並進行分析，從而實現現場音頻監聽和移動跟蹤。更多詳細信息參見本書第385 頁。
2. 客機
使用LabVIEW為聯邦快遞的貨運飛機開發了一個智能火警監控和預防控制繫統，該繫統能夠預防機艙內的嚴重火災，防止由運送物資引起的大火對飛行員、貨運物資以及飛機造成傷害。
3. 高級戰鬥機
工程師為噴氣式發動機和火箭的引擎點火實驗開發了一種實時數據采集與控制繫統，該繫統需要在保護設備完好的情況下測試其安全性、數據記錄的可靠性、準確性、配置的靈活性和有效性。使用LabVIEW設計出來的高性能測試繫統隻需要很少的技師對繫統進行操作和維護，花費僅為同類廠家生產出來的繫統的三分之一到二分之一。
4. 風力發電
氣栽法是一種用氣體或者霧來栽培植物的無土栽培方法。植物根須的生長不需要能量。能量主要用於提高植物栽培的質量，如植物的大小、香味以及提高其中的營養成分。人們設計了一個智能溫室的雛形。該溫室為氣栽法提供了一個方便、靈活的使用環境，並能夠放置在城市的飯店或者家庭中。該繫統由一個400 瓦的風力渦輪機和一個60 瓦的光電池供電，即使是在惡劣的環境條件下，每天也能為繫統提供3.3千瓦時的能量。
5. 射頻通信
振蕩器研發儀（ODIN）是一個基於LabVIEW開發的全集成化便攜式儀器，它能夠簡化相位噪聲的分析過程，而且提高成本效率。該儀器擴大了射頻通信的應用範圍，提高了組件和信號傳輸繫統的通信質量和吞吐量。
6. 移動測量儀器
在非洲東南部的馬拉維共和國，其鄉村地區由於缺乏先進的醫療設施和電力供應繫統，人們的生活面臨著嚴峻的挑戰。在馬卡塔，人們設計了一個遠程健康診所，該診所有著基本的診療設施\\ 包括長桌、檢查治療床、水池、櫃子和冰箱。這些設施已經投入運行一年多了。通過LabVIEW，數據采集（DAQ，Data Aquisition）和筆記本電腦獲取的數據，可以清楚地知道該診所是如何工作的，以及在不同天氣狀況下如何充分地利用能源，通過分析來了解能源浪費最嚴重的區域。
7. 醫療器械
Michael Callahan在伊利諾伊大學香檳分校學習企業工程學課程時開發了一種儀器，該儀器能夠在很大程度上幫助患有萎縮性脊髓側索硬化（ALS，也常稱為葛雷克氏癥）、腦癱、脊髓損傷以及其他神經障礙疾病的人們進行交流。該儀器也被稱為Audeo，能夠獲得並翻譯神經信號，從而使不能講話或行動不便的病人能夠與別人進行交流。
8. DARwIn機器人
通過基於LabVIEW的編程，人們設計了動態擬人化的智能機器人（DARwIn）。這種機器人能夠表演高難度的動作，如參加機器人杯、世界獨立機器人足球錦標賽。
9. Rion-Antirion大橋
希臘有一座世界上最長的拉索橋，即Rion-Antirion大橋。這座拉索橋是由LabVIEW監控的。結構監控繫統在正常情況、大風以及地震情況下測量並控制大橋的運轉狀態。
10. 奧林匹克體育館
LabVIEW為2008 年北京夏季奧運會體育館建設的穩定性和可靠性提供了一種非常先進的解決方案。該方案采用現代計算技術、傳感器技術和通信技術，實時監控場館結構上的堅固性。更多詳細信息可參考本書第317頁。
11. 電子遊戲
當微軟研發新的控制器Xbox 360時，微軟不得不創建一繫列新的測試裝置進行測試。他們用LabVIEW圖形開發環境設計實現了100多套測試裝置來保證產品具有高質量的用戶體驗。
12. 機器人訓練
為了激發靈感和創造力，NI公司和LEGO致力於合作開發可編程機器人LEGO MINDSTORMS。該機器人比以往任何機器人都更聰明、強壯，更具有直覺感知能力。當前的工作將有助於保證建立起一個人纔資源網絡，這些精通技術的人們將通過科技創新來解決未來的難題。
13. 摩托車
引擎控制需要確定到毫秒級的循環周期，而火花點火則需要精確到微秒級的循環周期。另外，引擎需要達到15500轉/分的轉速。在這樣的轉速下，機軸至少在每4 ms內轉一圈，繫統也需要非常精確地控制噴油和點火操作，點火角度與標準角度相差必須小於1°。該繫統不容許有任何誤差，精確度是非常關鍵的因素，這就是人們為什麼采用LabVIEW來設計這個高性能的摩托車引擎繫統的原因。
想知道更多令人驚奇的LabVIEW在工程應用上取得的成就，可訪問，並點擊LabVIEW Student Edition的鏈接。

內容組織
對於學生來說，本書可作為學習LabVIEW的資源。本書由11 章組成，首次學習LabVIEW時應該按順序閱讀本書。對於有經驗的學生來說，本書可作為參考書。各章內容如下：
第1章：介紹LabVIEW環境，幫助學生打開虛擬儀器，主要討論的概念包括窗口、工具條、菜單和選項板等。
第2章：介紹虛擬儀器（VI，Virtual Instruments）組件：前面板、框圖和圖標/連接器對。還包括控件（輸入）和指示器（輸出）的概念，講解在框圖中如何將對像連接起來，以及介紹Express VI。
第3章：介紹調整對像大小、改變對像顏色和設置對像標簽的一些基本編輯技術。學生可使用加亮執行、探針、單步執行和斷點來檢查錯誤，本章列舉了幾個可用的調試工具例子。
第4章：強調重用代碼的重要性，說明如何創建VI圖標/連接器。本章還展示了LabVIEW和文本編程語言之間的相似性。
第5章：介紹VI中控制執行流的循環、Case結構、單層順序結構，以及用於實現復雜數學公式的公式節點。
第6章：介紹如何組合具有同一類型（素或不同類型素的數據。本章還說明如何創建及操作數組和簇。
第7章：說明如何顯示、定制單個和多個圖表及圖形的外觀。
第8章：討論模擬和數字信號的基本特征，以及采集和產生這些信號時需要考慮的一些因素。還向學生介紹了Measurement and Automation Explorer（MAX）和DAQ 助手。
第9章：說明如何在前面板和框圖中創建及處理字符串。也說明如何在文件中讀/寫數據。
第10章：介紹新的交互式MathScript環境，該環境使面向數學的文本編程與直觀的圖形化程序相結合。本章主要討論用於命令行計算的交互式MathScript環境和LabVIEW框圖中集成文本腳本的MathScript節點。
第11章：講述可以用多種方式使LabVIEW支持信號與繫統的分析，討論一些重要的分析內容，包括在信號生成、信號處理、線性代數、曲線擬合、在前面板中的公式顯示、微分方程組、尋找根（函數零點）以及微積分中使用LabVIEW。
附錄A：展示使用GPIB 或串行接口儀器控制繫統的構成，介紹儀器驅動程序以及使用MAX檢測、安裝儀器驅動程序的概念。還介紹了Instrument I/O Assistant（儀器I/O助手）。
附錄B：介紹通過認證的整個過程，從最初的LabVIEW認證助理開發者（CLAD），到LabVIEW認證開發者（CLD），最終達到LabVIEW認證設計師（CLA）。本章包括CLAD入門級認證練習測試題，並附有全部答案，同時提供備考有關的附加資源。
每一章均包括如下內容：
1. 本章內容的簡單瀏覽。
2. 本章學習目標，聚焦本章的討論重點。
3. 每章小結和關鍵術語列表。
4. 每章後面標題為“搭積木”的一節，提供了一個“計算和產生脈寬調制信號”虛擬儀器的連續開發和修改過程，希望學生根據本節給出的指令構建VI。在以後的各章節中，采用同一個VI作為起點，利用每章新介紹的概念改進該VI，作為學生的一種練習方法。
5. 在每一章中包括許多工作示例（包括該版介紹的新例子）。在大多數情況下，按照文中給出的一繫列指示，學生可構建出示例中所討論的VI。在開始的幾章中，構建的VI是十分具體的，但在後面的各章中，則希望學生能在沒有明確的逐步指示下構建VI。所有章節中VI示例的工作版都提供於Learning目錄下。以下是部分工作示例：
●溫度繫統示例
●求解一組線性微分方程
●構建第一個虛擬儀器
●計算圓的面積、直徑和半徑
●計算並繪圖顯示資金時值
●使用數理微分方程研究混沌
●采集數據
●將ASCII 碼數據寫入文件
6. 在名為“課後閱讀”的一節中描述如何利用LabVIEW解決有趣的實際問題。這些材料是用來讓學生從學習LabVIEW技術的緊張狀態中暫時放松一下，激勵學生思考如何將LabVIEW用於其他不同的場合。
7. 每章後面的練習、習題和設計用於強化該章的主題，作為學習LabVIEW的實踐。
資料來源
撰寫本書時參考了NI公司一些重要參考書目， 主要參考的是2009年6月出版的LabVIEW 2009幫助手冊， 部件編號：371361F-01。該資源可以在NI網站上找到。該手冊提供了以下內容：LabVIEW編程概念；LabVIEW使用步驟；LabVIEWVI、函數、選項板、菜單和工具的使用參考。也可以通過選擇菜單Help＞＞Search the LabVIEW Help訪問該資源。
操作繫統和相關資源
本書假定讀者具有Windows 操作繫統的應用知識。如果讀者的計算機經驗有限，可能需要先花一些時間熟悉計算機，了解操作方式。讀者應該知道如何訪問下拉菜單、打開和保存文件、下載軟件及使用鼠標。讀者將會發現，以往的計算機編程經驗非常有用，但不是必需的。
本書作者開發了一組虛擬儀器，讀者需要從本書在Prentice Hall 的配套網站上獲得Learning 目錄，站點地址為。讀者也可以訪問NI公司的站點獲取更多信息。
本書中所有VI示例均在一臺運行Windows Vista操作繫統的Dell PC上測試過。很顯然，在所有適合於LabVIEW的Windows平臺上驗證每一個VI是不可能的。如果遇到與平臺有關的問題，請告訴我們。
如果想獲得升級到LabVIEW專業版的信息，可訪問NI公司的網站http:// 。
或寫信給：
National Instruments
att.: Academic Sales
11500 North Mopac Expressway
Austin, TX 78759

致謝
感謝NI公司的人員在撰寫本書過程中提供的幫助。特別要感謝Erik Luther 和Stephanie Orci在本書即將完成的最後日子裡所給予的大力支持。感謝Stephanie Orci和Chris Tsai 對初稿進行審核，並從學生的角度幫助我們修訂新版本。同時感謝以下審稿者：Austin B. Asgill（南方理工州立大學），Jeff Doughty（東北大學），Buford Furman（聖何塞州立大學），R. Glynn Holt（波士頓大學），Thomas Koon（賓漢姆頓大學），Milivoje Kostic（北伊利諾伊大學），Jay Porter（得克薩斯 A＆M 大學）和Yi Wu（賓州大學）。最後，希望借此對Lynda Bishop表達我的感激之情，她為幫助筆者進行手稿的準備工作付出了巨大的努力，對書稿提出了有價值的評論並幫助處理與整部書稿有關的各種事務。

聯繫方式
筆者和Pearson Prentice Hall以及NI 公司的人員希望與LabVIEW用戶建立通信聯繫，我們鼓勵學生就本書及後續版本給我們發送E-mail，提出自己的意見和建議。
Robert H. Bishop

Erik Luther
National Instruments Academic Resources Manager