第1章有用又有趣的虛擬儀器技術
1.1虛擬儀器技術的起源與發展
1.2什麼是虛擬儀器
1.3虛擬儀器的構成
1.4虛擬儀器的種類
1.5虛擬儀器對測量觀念及技術的影響
1.6虛擬儀器技術在各行業的應用情況
1.7掌握虛擬儀器技術需具備的條件和相關知識
本章習題
參考文獻
第2章LabVIEW入門
2.1LabVIEW簡介
2.2操作選板
2.3調試工具
2.4數據流的編程機制
2.5LabVIEW的初步操作
2.5.1創建個VI
2.5.2建立並調用子VI
2.5.3生成應用程序
2.5.4程序調試技術
2.6常用技巧
2.7本章小結
本章習題
參考文獻
第3章基本數據類型
3.1數值
3.1.1數值控件
3.1.2數值的數據類型
3.1.3數值函數
3.2字符串
3.2.1字符串控件
3.2.2字符串的顯示方式
3.2.3字符串函數
3.3布爾量
3.4枚舉與下拉列表
3.5路徑
3.6本章小結
本章習題
參考文獻
第4章程序結構
4.1順序結構
4.2條件結構
4.2.1條件選擇器為布爾型
4.2.2條件選擇器為非布爾型
4.2.3輸入和輸出隧道
4.2.4選擇函數
4.3循環結構
4.3.1While循環
4.3.2For循環
4.3.3循環結構內外的數據交換
4.3.4自動索引
4.3.5移位寄存器
4.3.6反饋節點
4.3.7綜合示例及補充
4.4事件結構
4.4.1事件的分類
4.4.2循環事件結構
4.4.3事件注冊模式
4.4.4用戶事件
4.4.5使用建議及問題彙總
4.5局部變量
4.6全局變量
4.7單進程共享變量
4.8屬性節點
4.9公式節點
4.10MathScript節點
4.11MATLAB腳本節點
4.12本章小結
本章習題
參考文獻
第5章復合數據類型
5.1數組
5.1.1數組的創建
5.1.2數組的索引
5.1.3數組函數
5.1.4利用循環結構創建數組
5.1.5函數的多態化功能
5.2簇
5.2.1簇的創建
5.2.2簇的順序
5.2.3簇函數
5.2.4錯誤簇
5.3波形
5.3.1什麼是波形
5.3.2波形函數
5.4DDT
5.5變體
5.6本章小結
本章習題
參考文獻
第6章文件I/O
6.1文件I/O的基本概念
6.2底層文件I/O函數
6.3高層文件I/O函數
6.4本章小結
本章習題
參考文獻
第7章圖形顯示及其他技巧
7.1圖形顯示
7.1.1波形圖
7.1.2XY圖
7.1.3波形圖表
7.1.4強度圖
7.2其他技巧
7.3本章小結
本章習題
參考文獻
第8章數據采集
8.1基礎知識
8.1.1數據采集繫統的構成
8.1.2數據采集卡
8.1.3測量繫統的信號輸入方式
8.2LabVIEW中數據采集的基本概念
8.2.1任務和虛擬通道
8.2.2基本環節
8.2.3兩種途徑
8.2.4兩種途徑的聯繫和比較
8.2.5定時
8.2.6任務狀態轉換
8.3數據采集卡的連接和測試
8.4模擬輸入
8.4.1單點模入
8.4.2有限模入(N個樣本)
8.4.3連續模入
8.5模擬輸出
8.5.1單點模出
8.5.2有限模出(N個樣本)
8.5.3連續模出
8.6數字輸入/輸出
8.6.1數字輸入
8.6.2數字輸出
8.7計數器
8.7.1計數器輸入
8.7.2計數器輸出
8.8本章小結
本章習題
參考文獻
第9章利用聲卡實現數據采集
9.1聲卡簡介
9.1.1工作原理
9.1.2硬件結構
9.1.3基本參數
9.1.4聲卡測試
9.2LabVIEW環境下利用聲卡實現數據采集
9.2.1基本步驟
9.2.2有關聲卡的函數
9.3模擬輸入
9.3.1有限模入（N個樣本）
9.3.2連續模入
9.4模擬輸出
9.4.1有限模出（N個樣本）
9.4.2連續模出
9.5專用數據采集卡與聲卡的比較
9.6本章小結
本章習題
參考文獻
第10章利用攝像頭實現圖像采集
10.1基本原理
10.1.1圖像采集的基本過程
10.1.2數字圖像的表征
10.1.3圖像采集參數
10.2LabVIEW中有關圖像采集的基本概念
10.2.1利用攝像頭實現圖像采集的基本步驟
10.2.2圖像采集相關函數
10.3利用MAX檢測攝像頭的功能
10.4圖像采集的實現
10.4.1采集單幅圖像
10.4.2采集N幅圖像
10.4.3連續采集圖像
10.5圖像和視頻的保存與讀取
10.5.1圖像和視頻的保存
10.5.2圖像和視頻的讀取
10.6本章小結
本章習題
參考文獻
第11章儀器控制
11.1儀器控制的基本原理
11.1.1硬件通路
11.1.2通信協議
11.2LabVIEW中儀器控制的基本概念
11.2.1總體介紹
11.2.2基本步驟
11.2.3VISA函數
11.3利用MAX檢測要通信的儀器
11.4儀器控制示例
11.4.1利用計算機控制串口儀器
11.4.2利用計算機控制USB口儀器
11.5本章小結
本章習題
參考文獻
第12章利用LabVIEW控制單片機
12.1基本概念
12.1.1單片機及其開發板
12.1.2接口或引腳
12.1.3將單片機與計算機相連
12.1.4單片機開發板的使用步驟
12.2軟件環境
12.2.1Arduino IDE
12.2.2LabVIEW中相關的函數
12.3示例
12.4本章小結
本章習題
參考文獻
第13章算法及信號處理
13.1程序的靈魂——算法
13.1.1算法的效率
13.1.2LabVIEW中的算法函數
13.2信號處理
13.2.1仿真信號的生成
13.2.2波形測量
13.3本章小結
本章習題
參考文獻
第14章實際應用1——函數發生器
14.1概述
14.2算法介紹
14.3程序說明
14.4函數發生器VI的功能測試
14.5本章小結
本章習題
參考文獻
第15章實際應用2——頻率計
15.1概述
15.2算法介紹
15.2.1時域方法
15.2.2頻域方法
15.3程序說明
15.4算法測試和結果分析
15.4.1利用仿真信號進行分析
15.4.2對實采波形進行測量
15.5本章小結
本章習題
參考文獻
附錄ALabVIEW軟件和驅動程序的安裝說明
附錄BDIGILENT chipKIT WF32驅動及LINX的安裝步驟
附錄C在LabVIEW中如何運行MakerHub
附錄D示例索引
附錄E常見問題索引

虛擬儀器即基於計算機的儀器，是利用軟件和硬件建立的測量或測控繫統。用戶可以自己靈活地定義、修正或增加虛擬儀器的功能，以借助計算機的強大計算能力實現對各種物理量的測量或測控。目前，基於計算機構建的虛擬儀器，已成為主要的測量工具和新型測量儀器的研發方向，傳統單一功能、固定不變式的測量儀表正逐步被淘汰。虛擬儀器作為計算機技術與測量或測控技術相結合的新興技術，正越來越多地應用於各行各業。從前沿的科學研究到廣泛的工程應用，再到大學生的科技創新活動，在有很多需要實施測量或測控的場合，都少不了虛擬儀器技術的應用。
清華大學電機工程與應用電子技術繫虛擬儀器教學組，從1995年起開始研究虛擬儀器的原理、技術及應用，2000年建成了虛擬儀器教學實驗室，為全校多個院繫的本科生和研究生開設多門設計型虛擬儀器原理及實驗技術課程。
本書作者長期講授虛擬儀器課程，於2018年11月出版了教材《LabVIEW虛擬儀器設計及應用——程序設計、數據采集、硬件控制與信號處理》。該書出版後，讀者反饋良好。清華大學出版社建議作者在此基礎上，再編寫一本新的虛擬儀器教材，以滿足高校學生和工程技術人員的學習、使用及參考需求。
作者在上一本教材的基礎上，根據使用LabVIEW設計功能更強大虛擬儀器的新需求，增加了一些更深入的內容，並對全書做了認真審核和調整，力求原理表述更準確，選用案例更鮮明，遣詞造句更規範，編寫了這本新教材《LabVIEW虛擬儀器設計》。
相對於前一本書《LabVIEW虛擬儀器設計及應用——程序設計、數據采集、硬件控制與信號處理》，本書主要新增和新編的內容如下：
① 重新編寫了“事件結構”部分；
② 增加了“全局變量”；
③ 增加了“單進程共享變量”；
④ 增加了“變體”；
⑤ 重新編寫了數據采集一章中的第1小節；
⑥ 增加了“數字輸入/輸出”；
⑦ 增加了“計數器”。
另外，本書還新增了15個示例，添加了常見問題11個； 並在附錄部分增加了示例和常見問題索引，以方便讀者查詢。

內容框架
本書共有15章，內容介紹如下。
第1章： 有用又有趣的虛擬儀器技術。闡述虛擬儀器技術的構建思想和方法論，幫助讀者首先從整體上準確把握這門技術。
第2章： LabVIEW入門。講授圖形化編程語言LabVIEW的編程環境、數據流、調試工具等基礎知識，並指導讀者編寫出自己的個虛擬儀器程序（VI）。

第3章： 基本數據類型。講授LabVIEW中常用的5種基本數據類型，具體是數值、字符串、布爾量、枚舉與下拉列表，以及路徑。
第4章： 程序結構。講授利用LabVIEW設計虛擬儀器程序要用到的多種程序結構，包括順序結構、條件結構、循環結構和事件結構等。
第5章： 復合數據類型。講授LabVIEW中的5種復合數據類型，包括數組、簇、波形、DDT(動態數據類型)和變體。
第6章： 文件I/O。講授LabVIEW中文件I/O的基本操作。
第7章： 圖形顯示及其他技巧。講授如何利用LabVIEW中的圖和圖表控件去顯示被測對像的波形或特性曲線，以及如何使所編制的虛擬儀器界面更美觀。
第8章： 數據采集。講授數據采集的基本概念，以及如何利用LabVIEW編程操作相關測量硬件完成數據采集。輔助本章內容闡述需要用到的硬件是NI公司生產的數據采集卡。
第9章： 利用聲卡實現數據采集。講授如何利用計算機自帶的聲卡完成數據采集，包括基本原理、LabVIEW中的聲卡函數以及具體案例等。
第10章： 利用攝像頭實現圖像采集。講授圖像采集的基本原理、LabVIEW中提供的圖像采集相關函數，以及實際案例等。輔助本章內容闡述利用到的硬件，是生活中常見的USB攝像頭。
第11章： 儀器控制。講授如何利用LabVIEW編程去控制測量儀器，以滿足自動化測量的需求。
第12章： 利用LabVIEW控制單片機。講授如何利用LabVIEW編程控制單片機，以實現數據采集。
第13章： 算法及信號處理。講授如何利用LabVIEW編程對測得數據進行分析處理。根據實際問題需求，讀者可以自己編寫虛擬儀器算法，也可利用LabVIEW中提供的函數去分析處理測得的信號。
第14章： 實際應用1——函數發生器。講授利用LabVIEW設計制作任意波形發生器的全過程，輔助本章內容闡述利用到的硬件是NI公司生產的數據采集卡MyDAQ。
第15章： 實際應用2——頻率計。講授如何利用LabVIEW設計制作頻率計，具體提供了時域和頻域共10種頻率測量算法原理及實現，用到的硬件是數據采集卡MyDAQ。
使用建議
本書第2~7章，講授如何利用LabVIEW進行虛擬儀器程序設計，其中每章都設計了多道例題。對初學者來說，剛開始入門時，可以按照書中講解的步驟，自己動手編寫VI。當對LabVIEW的語法有所掌握後，再踫到例題時，可先不看例題的解答，而是自己先獨立思考並動手編寫出VI後，再與書中例題的解答進行比對。
本書第8~12章，講授如何利用LabVIEW操控各種硬件，以完成對真實世界中某種物理量的測量或測控。學習者可根據自己選用的具體硬件，學習相應章節的內容。在學習與硬件相關的內容時，也要多動手，即到了這個階段，不僅要自己動手編寫VI，還要學會硬件連線。
本書第14和第15章，提供兩個實際的應用項目案例，供感興趣的讀者學習、借鋻和參考。

本書特點
本書主要特點如下： 
① 繫統化講授，由淺入深、邏輯性強。
在本書的編寫過程中，作者遵循學習的一般規律，按照由淺入深、由簡單到復雜的原則，力求科學合理地編排、組織學習內容，並繫統闡述如何利用LabVIEW實現虛擬儀器設計。
② 內容全面、實例豐富。
本書對如何利用LabVIEW設計虛擬儀器進行了較細致的講解，涉及程序設計、數據采集、硬件控制和信號處理等多方面知識。全書共有126個基礎案例、2個綜合應用案例和45個常見問題總結。
③ 講解清楚可靠、通俗易懂。
本書由虛擬儀器教學一線教師編寫。基於長期教學積累的經驗，作者深知初學者的痛點、難點在哪裡； 作者將經驗融彙於本教材內容的選定與具體編寫上，包括對例題的設計，以及對常見問題的總結上，都力求以通俗易懂的闡述將復雜問題交代清楚，以幫助初學者更快掌握虛擬儀器設計方法。同時，書稿經過多次修改和調整，力求提供給讀者一本可靠、好用的學習資料。
本書由郝麗高級工程師編寫，由趙偉教授修改和審閱。
感謝侯國屏教授、黃松嶺教授和王珅副研究員在虛擬儀器教學方面給予的幫助。感謝董甲瑞高級工程師幫助解決了虛擬儀器實驗教學環境建設中的很多實際問題。感謝汪芙平副研究員對本書中有關信號處理知識寫作上提出的寶貴意見。感謝袁建生教授對本書作者多年的培養。感謝鄒軍教授的幫助。感謝這些年所教過以及輔導過的學生。
感謝NI中國有限公司原院校合作部劉洋經理和劉晉東經理的幫助。感謝清華大學出版社盛東亮編輯的鼓勵和建議。
限於作者水平，書中難免存在不當之處，敬請讀者批評指正。

編者
2021年6月於清華園