LabVIEW图形化编程与实例应用

LabVIEW图形化编程与实例应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:中国铁道
作者:程学庆等
出品人:
页数:315
译者:
出版时间:2005-1
价格:29.00元
装帧:
isbn号码:9787113064433
丛书系列:
图书标签:
  • LabVIEW
  • 图形化编程
  • 数据采集
  • 仪器控制
  • 自动化测试
  • 虚拟仪器
  • 工程应用
  • 工业控制
  • 信号处理
  • 测量技术
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具体描述

LabVIEW图形化编程与实例应用,ISBN:9787113064433,作者:程学庆 房晓溪 著

《数据采集与实时控制系统设计:基于高性能嵌入式平台》 本书系统地介绍了如何利用尖端的嵌入式技术构建高效、可靠的数据采集与实时控制系统。全书内容紧密围绕核心理论、关键技术和实际应用展开,旨在为读者提供一套完整的解决方案,使其能够独立设计和实现复杂的工业自动化、科研实验以及嵌入式物联网项目。 第一部分:嵌入式系统基础与核心硬件 本部分将从嵌入式系统的基本概念入手,深入剖析其构成要素,包括微处理器/微控制器(MCU)、内存(RAM、Flash)、输入/输出(I/O)接口、时钟与复位电路等。我们将重点介绍当前主流的高性能嵌入式处理平台,如ARM Cortex-M系列、RISC-V架构等,并分析它们在性能、功耗、成本等方面的优势与适用场景。 在硬件选型方面,本书将详细讲解各种数据采集与处理所需的传感器(温度、压力、位移、电流、电压等)的工作原理、接口类型(模拟、数字、串口、I2C、SPI等)以及信号调理方法。同时,会涉及ADC/DAC转换器的工作原理、参数选择以及影响数据精度的关键因素。对于实时控制部分,本书将重点介绍执行器(电机驱动器、继电器、阀门控制器等)的选型、驱动方式及安全注意事项。 第二部分:嵌入式实时操作系统(RTOS)与软件架构 构建可靠的实时控制系统离不开强大的实时操作系统。本部分将深入讲解RTOS的核心概念,包括任务调度(优先级调度、时间片轮转)、任务间通信(消息队列、信号量、互斥锁)、中断处理、内存管理以及同步机制。我们将以FreeRTOS、RT-Thread等广泛应用的RTOS为例,详细介绍它们的API接口、移植方法以及如何在实际项目中进行高效配置和使用。 在软件架构设计方面,本书将强调模块化、可重用性和可维护性。我们将探讨如何将系统分解为独立的任务模块,如何设计清晰的任务接口,以及如何利用事件驱动、状态机等设计模式来构建健壮的软件系统。此外,还会介绍嵌入式软件开发中的常用调试技术和工具,如JTAG/SWD调试器、逻辑分析仪、示波器等,帮助读者快速定位和解决问题。 第三部分:数据采集与信号处理技术 本部分将聚焦于数据采集的实际操作与优化。我们将详细讲解多通道数据同步采集、采样率选择、抗混叠滤波器的设计与应用、以及如何处理传感器噪声和提高数据信噪比。读者将学习到数字信号处理(DSP)的基本算法,如FIR/IIR滤波器设计、傅里叶变换(FFT)在频谱分析中的应用、以及卡尔曼滤波等用于状态估计和噪声抑制的技术。 此外,本书还将探讨如何将采集到的数据进行有效的存储和传输。将介绍嵌入式文件系统(如FATFS)的应用,以及通过网络协议(如TCP/IP、UDP、MQTT)将数据发送到上位机或云平台的技术。 第四部分:实时控制算法与系统实现 实时控制是本套系统的核心。我们将从PID控制算法入手,深入剖析其参数整定方法(经验法、Ziegler-Nichols法、临界比例法等),并讲解如何根据系统特性选择合适的PID变种(如增量式PID、位置式PID)。 在此基础上,本书还将介绍更高级的控制策略,例如模糊逻辑控制、模型预测控制(MPC)等,并阐述它们在处理非线性、时变系统中的优势。在系统实现层面,将详细讲解如何将控制算法转化为高效的嵌入式代码,如何进行定点化优化,以及如何实现精确的时间控制和反馈闭环。 第五部分:系统集成、测试与项目实践 系统的成功离不开严谨的集成、测试和验证。本部分将指导读者如何将硬件模块、RTOS、数据采集与控制算法有机地整合在一起,构建完整的嵌入式系统。我们将详细介绍系统联调的方法和流程,以及单元测试、集成测试和系统测试的关键技术。 最后,本书将通过一系列贴近实际需求的案例研究,巩固和深化读者的理解。这些案例将涵盖: 工业温度监控与调节系统: 结合传感器、ADC、RTOS和PID控制,实现对生产过程的精确温度控制。 电机速度闭环控制系统: 利用编码器反馈、PWM控制和DSP算法,实现高性能的电机速度调节。 环境数据采集与无线传输系统: 结合多种传感器、低功耗MCU和网络通信协议,构建物联网数据监测节点。 实验平台的数据同步采集与分析: 演示如何实现多路高速信号同步采集,并进行初步的离线数据分析。 通过这些实例,读者将能够掌握从需求分析、硬件选型、软件设计到系统调试的全过程,为开发各类复杂的数据采集与实时控制系统打下坚实的基础。本书内容详实,兼顾理论深度与实践应用,是嵌入式系统工程师、自动化工程师、以及相关领域研究人员的理想参考。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的出现,对于我这样一位在LabVIEW领域摸索了几年,但总感觉未能达到“精通”境界的学习者来说,无疑是一场及时雨。在实际工作中,我曾遇到过各种棘手的问题,从程序性能瓶颈到难以调试的错误,都让我感到力不从心。而这本书,则为我打开了全新的思路。 作者在讲解LabVIEW的核心概念时,并没有停留在表面,而是深入挖掘了其背后的原理。例如,对于“数据流”这一LabVIEW最基本的概念,作者不仅解释了它的含义,还详细分析了数据流对程序结构和性能的影响,以及如何通过合理的数据流设计来优化程序。这一点,对于理解LabVIEW的运行机制至关重要。 书中对于“状态机”的讲解,让我受益匪浅。在很多复杂的控制系统中,状态机的应用可以极大地简化程序的逻辑,提高代码的可读性和可维护性。作者通过清晰的图示和代码示例,详细演示了如何设计和实现一个健壮的状态机,包括状态的定义、转移条件、以及如何处理事件等。这对于我目前正在开发的一个分布式控制系统,提供了非常重要的参考。 而且,书中在讲解每一个实例时,都非常注重细节。不仅仅是给出最终的代码,而是详细地剖析了设计思路,分析了每一步操作的意义,以及可能遇到的问题和解决方法。例如,在关于“图像处理”的章节中,作者详细讲解了LabVIEW的IMAQ Vision模块的使用,包括图像的采集、预处理、特征提取、以及模式匹配等。通过学习这些案例,我不仅学会了如何利用LabVIEW进行图像分析,更重要的是,我掌握了一种解决实际问题的系统化方法。

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坦白说,我之前对LabVIEW的认识,更多停留在“拖拽控件,连接连线”的简单印象。我一直认为,这种方式可能在一些简单的自动化任务中比较高效,但对于复杂的算法实现或者大规模数据处理,可能不如传统的文本编程语言。然而,这本书彻底改变了我的看法。 作者在书中花了很大的篇幅去讲解LabVIEW在“数据处理与分析”方面的强大能力。从基础的数据类型、数组、簇,到更高级的聚合函数、表达式节点,以及如何利用LabVIEW的内置数学和统计函数库,都进行了详尽的介绍。我特别喜欢书中关于“信号滤波与降噪”的章节,它不仅仅是简单地展示了如何调用滤波器函数,而是深入讲解了不同滤波器的原理和适用场景,并给出了多种滤波算法的LabVIEW实现。这让我对LabVIEW在科学研究和工程分析领域的应用潜力有了更深的认识。 此外,本书对于“面向对象编程”在LabVIEW中的应用,也提供了全新的视角。虽然LabVIEW本身并非严格意义上的面向对象语言,但通过一些设计模式和技巧,可以实现高度模块化和可复用的代码。作者在这方面提供了一些非常实用的指导,例如如何利用类和簇来模拟对象,如何实现继承和多态等。这些技巧对于构建大型、复杂的LabVIEW项目,显得尤为重要。 这本书中的每一个案例,都经过精心设计,不仅能够解决实际问题,更能体现LabVIEW的编程思想和技巧。例如,在“实时数据采集与监控”的案例中,作者详细讲解了如何利用DAQmx驱动程序实现高性能的数据采集,如何设计高效的数据缓冲区,以及如何通过TCP/IP或UDP协议进行网络通信,将采集到的数据实时传输到远程服务器。这种系统化的讲解,让我对LabVIEW在工业自动化和物联网领域的应用有了更深入的理解。

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拿到这本书的那一刻,我便被它扎实的理论基础和丰富的实践案例所吸引。在我看来,很多技术书籍往往要么过于理论化,脱离实际应用,要么又过于零散,缺乏系统性。而《LabVIEW图形化编程与实例应用》却恰好找到了一个绝佳的平衡点。它在讲解LabVIEW核心概念的同时,并没有忽视实际操作中的细节和技巧。 书中对数据流编程模型的阐述,是我理解LabVIEW运行机制的关键。不同于传统的顺序执行的文本编程语言,LabVIEW的运行是基于数据流的。理解这一点,对于写出高效、无死锁的程序至关重要。作者通过生动的图示和清晰的文字,将这一抽象的概念变得易于理解。随后,书中深入讲解了各种常用的LabVIEW组件,如前面板控件、程序框图中的函数、以及如何组织和管理VI。尤其值得称赞的是,作者在讲解过程中,穿插了大量的“最佳实践”建议,例如如何命名变量、如何组织程序框图、如何进行错误处理等,这些都是在实际开发中非常有价值的经验。 而最让我受益匪浅的,莫过于书中详尽的实例应用部分。我特别喜欢关于“温度采集与控制系统”的章节。这个例子不仅仅是简单地演示如何连接传感器和输出控制信号,而是包含了PID算法的实现、数据记录、用户界面设计等多个方面,非常全面。通过跟随作者一步步搭建这个系统,我不仅掌握了LabVIEW在该领域的应用方法,更重要的是,我学会了如何将抽象的控制理论转化为实际可运行的LabVIEW程序。这种“学以致用”的学习体验,是任何纸上谈兵都无法比拟的。

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这本书的出版,无疑是对LabVIEW图形化编程领域的一次重要的贡献。在我看来,LabVIEW最大的魅力在于其能够将复杂的工程问题,通过直观的图形化界面进行模块化设计和实现,从而极大地降低了开发门槛,提高了开发效率。然而,要真正发挥LabVIEW的全部潜力,还需要深入的理解和系统的学习。 本书在结构上,从基础概念到高级技巧,再到具体的应用案例,层层递进,非常适合不同水平的学习者。我特别喜欢书中关于“并发与多线程编程”的讲解。在实际项目中,我们经常需要同时处理多个任务,例如数据采集、实时显示、用户交互等。如何有效地利用LabVIEW的并行处理能力,避免程序死锁和资源冲突,一直是困扰我的问题。本书提供了多种解决方案,例如使用事件结构、队列、信号量等,并结合实际案例,详细演示了如何构建高效、响应迅速的多线程LabVIEW程序。 而且,本书在讲解过程中,始终强调“工程化”的开发思想。它不仅仅是教你如何写代码,更重要的是教你如何写出“可维护”、“可扩展”、“可复用”的代码。书中提供了很多关于“良好编程习惯”的建议,例如如何进行代码重构、如何设计具有良好可维护性的VI层次结构、如何进行有效的错误处理等。这些经验,对于我在实际项目开发中,非常有价值。 书中提供的实例应用,覆盖了非常广泛的领域,从工业自动化到科学研究,再到仪器仪表控制,都提供了详实的案例。我特别关注了“过程控制”的章节,书中详细讲解了如何利用LabVIEW的PID控制模块,实现对温度、压力等过程参数的精确控制,并给出了具体的PID参数整定和系统调试过程。这对于我正在进行的一项化工过程控制项目,提供了非常直接的指导。

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作为一名长期在嵌入式系统开发领域摸爬滚打的工程师,我曾尝试过多种开发工具,但总觉得在人机交互和快速原型开发方面存在一些不足。直到接触到LabVIEW,我才找到了那种“所见即所得”的开发快感。然而,LabVIEW强大的功能背后,也隐藏着不少学习曲线。这本书的出现,无疑为我这样的用户提供了一份宝贵的指南。 本书的结构设计非常合理,从基础概念的引入,到逐步深入的技巧讲解,再到最终的综合应用,循序渐进,不会让人感到突兀。我很欣赏作者在讲解基本概念时,始终强调“为什么”——为什么LabVIEW采用数据流模型,为什么需要理解VI的生命周期,等等。这种探究式的讲解方式,有助于读者从本质上理解LabVIEW的设计哲学,而不是仅仅停留在表面操作层面。 书中对于“多线程编程”和“并发执行”的讨论,是我目前工作中遇到的一个难点,而这本书提供了非常清晰的解决方案。作者通过介绍NI-DAQmx驱动程序的集成、多任务处理的实现方式,以及如何利用LabVIEW的并行处理能力来优化程序性能,让我豁然开朗。特别是关于“信号处理与分析”的章节,提供了许多实用的算法实现,例如FFT、滤波器设计等,这对于我在进行实时信号监测和分析的项目中,提供了极大的帮助。 而且,书中提供的每一个实例,都不仅仅是代码的堆砌,而是包含了完整的项目架构,从硬件接口的设计,到软件功能的实现,再到用户界面的优化,都进行了详尽的说明。这种全方位的讲解,让我在学习过程中,能够全面地理解一个LabVIEW项目的开发流程。

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拿到这本书,我立刻被它深厚的理论基础和丰富的实践案例所吸引。在我看来,LabVIEW的强大之处在于其直观的图形化界面,能够将复杂的工程问题,通过可视化模块进行实现。然而,要想真正掌握LabVIEW,并将其灵活应用于解决实际问题,还需要系统性的学习和深入的理解。 本书的结构设计非常出色,从LabVIEW基础概念的介绍,到各种高级编程技巧的讲解,再到最终的综合应用实例,逻辑清晰,循序渐进,非常适合不同层次的学习者。我特别欣赏作者在讲解“模块化设计”和“代码重用”方面的论述。LabVIEW的VI(Virtual Instrument)本身就具有模块化的特性,但如何更有效地利用这一特性,构建大型、可维护的项目,是很多工程师面临的挑战。本书通过详细的讲解和生动的实例,阐述了如何设计和组织子VI,如何进行参数传递,以及如何构建具有良好层次结构的VI树。 我尤其对书中关于“仪器仪表接口与控制”的章节印象深刻。在许多科研和工程项目中,都需要利用LabVIEW与各种专业的仪器进行数据交换和协同控制。本书详细介绍了如何利用LabVIEW与各种通信接口,如GPIB、USB、Ethernet等,与仪器进行通信,并给出了多个实际的仪器控制案例,包括示波器、函数发生器、频谱分析仪等。这为我进行相关的仪器集成项目提供了极大的帮助。 此外,书中还探讨了LabVIEW在“嵌入式系统开发”方面的应用。很多嵌入式控制器,如NI CompactRIO、myRIO等,都可以通过LabVIEW进行编程。本书详细介绍了如何利用LabVIEW的嵌入式模块,将VI部署到嵌入式硬件上,并实现实时数据采集、控制和通信。这为我将LabVIEW的应用扩展到嵌入式领域提供了坚实的基础。

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这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一本经验的传承。我一直觉得,LabVIEW这种图形化编程语言,虽然直观,但要写出高效、优雅、易于维护的程序,确实需要一些“道”的理解。很多时候,我们遇到问题,不是因为不懂某个函数,而是因为不理解LabVIEW底层的工作机制,或者没有掌握一些通用的编程范式。 作者在书中花了不少篇幅去讲解“良好编程习惯”的重要性,这一点我非常赞同。例如,如何有效地使用注释,如何进行代码重构,如何设计具有良好可维护性的VI层次结构。这些看似基础的内容,在实际的大型项目中,却能起到事半功倍的效果。书中还介绍了一些“模式化”的编程方法,比如前面提到的状态机,以及如何使用队列来管理数据流,这些都是我以前很少接触到的,但一旦掌握,便能极大地提升程序的可读性和健壮性。 在具体的应用实例方面,我尤其关注了“仪器控制”相关的章节。很多时候,我们需要利用LabVIEW去控制各种专业的仪器设备,而这往往需要深入理解仪器的通信协议和指令集。本书在这方面提供了很好的范例,它详细讲解了如何通过VISA、NI-488.2等接口与仪器进行通信,并给出了几个典型仪器的控制程序示例。通过学习这些例子,我不仅学会了如何与我手头的仪器进行交互,更重要的是,我掌握了将通用仪器控制框架移植到其他仪器上的方法。 另外,书中对于“用户界面设计”的精细讲解,也让我印象深刻。一个好的用户界面,不仅能让操作更加便捷,还能有效地传达信息,帮助用户快速地理解系统状态。作者在这方面提供了一些非常实用的技巧,例如如何组织面板布局、如何选择合适的控件、如何利用图表和指示器来可视化数据等。

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这本书的出版,着实让我眼前一亮,它填补了我一直以来在LabVIEW图形化编程领域知识获取上的空白。在实际工作中,我常常需要设计复杂的控制系统和数据采集方案,而LabVIEW凭借其直观的图形化界面,极大地简化了这一过程。然而,即便有图形化这一便利,要真正掌握其精髓,并将其灵活应用于解决实际问题,仍然需要系统的学习和深入的理解。这本书,正是我一直在寻找的那本“金钥匙”。 从书的整体脉络来看,它并非简单地罗列LabVIEW的各种函数和工具,而是着重于“图形化编程”这一核心理念的讲解。作者深入浅出地阐述了如何在LabVIEW中构建高效、可读性强的程序,从最基础的VI(Virtual Instrument)结构、数据流的概念,到如何巧妙地运用各种控件、函数以及子VI来实现模块化设计。特别是关于状态机、队列、事件结构等高级编程技巧的讲解,让我对如何构建稳定、可扩展的复杂系统有了全新的认识。书中大量的实例应用,更是将理论知识与实践紧密结合,无论是工业自动化中的设备控制,还是科学研究中的数据分析,都有详实的案例支撑。通过对这些案例的学习,我不仅学会了如何运用LabVIEW解决具体问题,更重要的是,我学会了如何“用LabVIEW的思维”去思考问题,去设计解决方案。

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我之前一直苦恼于如何将LabVIEW与其他编程语言(如C/C++、Python)进行集成,以便充分发挥各自的优势。很多时候,LabVIEW在GUI开发和快速原型设计方面具有独特优势,但对于一些复杂的计算或者底层的硬件访问,可能需要借助其他语言。这本书在这方面提供了非常宝贵的解决方案。 书中专门开辟了一个章节,详细讲解了如何利用LabVIEW的“Call Library Function Node”和“ .NET AssemblyVI”来调用外部的动态链接库(DLL)或.NET组件。这让我能够将我在C/C++语言中编写的高性能算法,直接集成到LabVIEW程序中,极大地提升了程序的整体性能。同样,书中也介绍了如何利用Python节点,将Python强大的科学计算库(如NumPy, SciPy)和数据可视化库(如Matplotlib)集成到LabVIEW项目中,这为我进行复杂的数据分析和建模提供了极大的便利。 我尤其欣赏书中关于“并行处理与多线程”的讲解。在实际的项目开发中,经常需要同时进行多个任务,例如数据采集、实时显示、用户交互等。如何有效地利用LabVIEW的并行处理能力,避免程序死锁和资源冲突,一直是困扰我的问题。这本书提供了多种解决方案,例如使用事件结构、队列、信号量等,并结合实际案例,详细演示了如何构建高效、响应迅速的多线程LabVIEW程序。 书中的实例应用部分,覆盖了非常广泛的领域,从工业自动化到科学研究,再到仪器仪表控制,都提供了详实的案例。我特别关注了“运动控制”的章节,书中详细讲解了如何利用LabVIEW的运动控制模块,实现对伺服电机、步进电机的精确控制,并给出了具体的伺服系统搭建和调试过程。这对于我正在进行的一项机器人项目,提供了非常直接的指导。

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我一直认为,LabVIEW之所以能够成为工程领域重要的开发工具,其核心优势在于其强大的图形化编程能力和丰富的硬件接口支持。而这本书,恰恰是对这些优势的完美诠释。它不仅仅是一本技术书籍,更像是一位经验丰富的工程师,在用最清晰、最直观的方式,将LabVIEW的精髓传授给你。 书中对“数据流编程模型”的阐述,是我理解LabVIEW运行机制的关键。作者通过生动的图示和清晰的文字,将这一抽象的概念变得易于理解。不同于传统的顺序执行的文本编程语言,LabVIEW的运行是基于数据流的。理解这一点,对于写出高效、无死锁的程序至关重要。随后,书中深入讲解了各种常用的LabVIEW组件,如前面板控件、程序框图中的函数、以及如何组织和管理VI。尤其值得称赞的是,作者在讲解过程中,穿插了大量的“最佳实践”建议,例如如何命名变量、如何组织程序框图、如何进行错误处理等,这些都是在实际开发中非常有价值的经验。 我尤其喜欢书中关于“实时系统开发”的章节。在很多工程应用中,需要实时地采集数据,进行处理,并快速地做出响应。LabVIEW凭借其优异的实时性能,在这方面有着得天独厚的优势。本书详细讲解了如何利用LabVIEW实现实时控制,如何优化程序性能以满足实时性要求,并给出了多个关于实时数据采集与控制的实例。这对于我目前正在进行的一个高速数据采集项目,提供了非常宝贵的参考。 而且,这本书还提供了关于“分布式系统”的开发指南。在很多大型工程项目中,需要将多个VI部署到不同的计算机上,并进行协同工作。本书详细讲解了如何利用LabVIEW的网络通信功能,例如TCP/IP、UDP、共享变量等,来实现分布式系统的构建和管理。这对于我之前一直感到棘手的分布式控制问题,提供了非常有效的解决方案。

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