本書以 LabVIEW2019為基礎,講述 LabVIEW 圖形化編程語言的原理,以及如何利用 LabVIEW 完
成虛擬儀器設計。
全書共15章,包括基礎知識部分(第1~13章)和實際應用部分(第14和15章)。第1章,綜述虛擬儀
器技術的構建思想和方法論。第2~7章,講述 LabVIEW 圖形化編程語言的基本原理以及編程方法,內容
包括 LabVIEW 入門、基本數據類型、程序結構、復合數據類型、文件I/O、圖形顯示及其他技巧。第8~12
章,闡述如何利用 LabVIEW 控制儀器硬件以實現對被測信號的數據采集,內容包括選擇專用的數據采集
卡進行數據采集;利用計算機自帶的聲卡實現數據采集;利用攝像頭完成圖像采集;儀器控制和控制單
片機。第13章,講述用 LabVIEW 實現儀器應用的若干算法和信號分析處理的相關知識。第14和15章,
介紹利用 LabVIEW 完成有實際應用背景的兩個虛擬儀器項目,分別是用 LabVIEW 構建函數發生器和頻
率計。
本書可作為大專院校“虛擬儀器技術”及相關課程的教材或教學參考書,也可供從事計算機化測量儀
器及系統構建工作的工程技術人員使用。

虛擬儀器即基于計算機的儀器，是利用軟件和硬件建立的測量或測控系統。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，基于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，正越來越多地應用于各行各業。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系虛擬儀器教學組，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，為全校多個院系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，于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》。該書出版后，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，并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，遣詞造句更規范，編寫了這本新教材《LabVIEW虛擬儀器設計》。
相對于前一本書《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； 并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，并指導讀者編寫出自己的第一個虛擬儀器程序（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象的波形或特性曲線，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的語法有所掌握后，再碰到例題時，可先不看例題的解答，而是自己先獨立思考并動手編寫出VI后，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、借鑒和參考。

本書特點
本書主要特點如下：
① 系統化講授，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，并系統闡述如何利用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。基于長期教學積累的經驗，作者深知初學者的痛點、難點在哪里； 作者將經驗融匯于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第一作者多年的培養。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。
限于作者水平，書中難免存在不當之處，敬請讀者批評指正。
編者
2021年6月于清華園