LabVIEW培训课程体系（选修）

专题划分

专题一：LabVIEW基础与开发环境
专题二：LabVIEW编程结构与数据类型
专题三：图形化界面设计与用户交互
专题四：文件I/O与数据管理
专题五：数据采集（DAQ）与仪器控制
专题六：信号处理与数据分析
专题七：高级编程与设计模式
专题八：LabVIEW实时系统与FPGA
专题九：测试管理（TestStand）与自动化测试
专题十：机器视觉与图像处理
专题十一：数据库与报表生成

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专题一：LabVIEW基础与开发环境

培训对象：

• 新入职测试测量工程师、自动化工程师

• 需要掌握LabVIEW基础开发的科研人员

• 零基础转行进入测控领域的初学者

培训目标：
掌握LabVIEW开发环境的基本操作与图形化编程思维，能够创建VI、使用控件与函数、运行调试，完成简单的数据采集与显示任务。

培训内容：

1. LabVIEW概述：图形化编程语言特点、应用领域、与文本语言对比

2. 开发环境介绍：启动界面、前面板、程序框图、工具选板、函数选板

3. VI的组成：前面板控件、框图程序、图标/连接器

4. 控件与指示器：数值、布尔、字符串、数组、簇的创建与配置

5. 基本数据类型：数值、布尔、字符串、枚举、变体

6. 调试工具：高亮执行、单步执行、探针、断点、错误列表

7. 帮助系统：即时帮助、范例查找器、详细帮助文档

8. 创建第一个VI：输入输出、数学运算、结果显示

9. 子VI的创建与调用：图标编辑、连接器接线、参数传递

10. VI库管理：项目浏览器、文件组织、依赖关系

11. 快捷键与效率提升：常用快捷键、快速放置、自动布线

12. 综合实战：创建一个温度监测VI（模拟数据采集与显示）

专题二：LabVIEW编程结构与数据类型

培训对象：

• 需要深入理解LabVIEW编程逻辑的开发者

• 从其他编程语言转LabVIEW的程序员

• 需要编写复杂算法的工程师

培训目标：
掌握LabVIEW的核心编程结构（循环、条件、顺序）及复合数据类型（数组、簇、枚举等），能够编写结构化、可读性强的程序。

培训内容：

1. While循环结构：循环条件、移位寄存器、循环定时

2. For循环结构：循环次数、自动索引、与While对比

3. 条件结构（Case）：分支选择、布尔/整数/枚举/字符串条件

4. 顺序结构（Flat Sequence、Stacked Sequence）：强制顺序执行、错误数据流

5. 公式节点：在框图中嵌入数学公式（类C语言）

6. 事件结构：用户界面事件驱动编程、事件超时

7. 局部变量与全局变量：数据共享、竞争条件与避免

8. 数组操作：创建数组、索引、替换、数组函数

9. 簇操作：打包/解包、簇函数、与数组的转换

10. 枚举与自定义控件：定义状态机、类型定义

11. 变体数据类型：动态数据类型处理、变体属性

12. 综合实战：使用循环与条件结构实现数据统计（最大值/最小值/平均值）

专题三：图形化界面设计与用户交互

培训对象：

• 需要设计人机交互界面的测试工程师

• 自动化设备UI开发者

• 需要提升用户操作体验的设计者

培训目标：
掌握LabVIEW前面板控件的高级定制与界面设计技巧，能够创建专业、直观的用户界面，实现丰富的用户交互功能。

培训内容：

1. 控件定制：自定义控件外观、文本标签、快捷键设置

2. 属性节点：动态修改控件属性（颜色、可见性、使能状态）

3. 调用节点：控件方法调用（如表格添加行、图表刷新）

4. 子面板技术：动态加载VI界面、多页面切换

5. 选项卡控件：多页布局、标签页设计

6. 分隔栏与容器：水平/垂直分隔栏、组框、装饰

7. 菜单设计：自定义菜单栏、快捷菜单、菜单响应

8. 工具栏与状态栏：添加自定义按钮、状态信息显示

9. 图表与图形：波形图、波形图表、XY图、强度图的高级定制

10. 用户事件：自定义用户界面事件、队列驱动UI更新

11. 界面美化：颜色搭配、字体选择、对齐与分布

12. 综合实战：设计一个多页面数据监控界面（含实时曲线、报警指示）

专题四：文件I/O与数据管理

培训对象：

• 需要存储与读取测试数据的工程师

• 数据后处理与分析人员

• 自动化测试系统开发者

培训目标：
掌握LabVIEW各类文件I/O操作（文本文件、二进制文件、TDMS文件），能够高效地读写、管理测试数据，实现数据持久化。

培训内容：

1. 文件I/O概述：文件路径、文件引用、错误处理

2. 文本文件读写：写入/读取字符串、格式化写入/扫描

3. 电子表格文件：写入/读取二维数组至电子表格（Excel兼容）

4. 二进制文件读写：数据无损存储、高速度、文件体积小

5. TDMS文件格式：通道式数据存储、属性附加、高速流盘

6. TDMS高级应用：分段存储、多通道同步、文件查看器

7. 配置文件读写：INI文件格式、配置项管理

8. 数据记录文件：波形数据存储与回放

9. 文件对话框：选择文件/文件夹、文件过滤、多文件选择

10. 文件与目录操作：复制、移动、删除、创建目录

11. 测量文件格式（LVM）：与第三方软件兼容

12. 综合实战：使用TDMS文件存储连续采集的波形数据并回放分析

专题五：数据采集（DAQ）与仪器控制

培训对象：

• 测试测量工程师

• 自动化控制系统开发者

• 需要连接硬件设备（NI采集卡、仪器）的工程师

培训目标：
掌握NI-DAQmx驱动与仪器控制（VISA、串口、GPIB）方法，能够配置模拟输入/输出、数字I/O、计数器/定时器任务，实现数据采集与仪器通信。

培训内容：

1. DAQ系统概述：传感器、信号调理、采集卡、软件架构

2. NI-DAQmx驱动：安装与配置、Measurement & Automation Explorer（MAX）使用

3. DAQmx任务配置：创建虚拟通道、定时、触发、读取/写入

4. 模拟输入（AI）：单端/差分、采样率、扫描模式、连续/有限采集

5. 模拟输出（AO）：波形生成、电压输出、同步更新

6. 数字I/O（DIO）：端口读写、握手协议、实时控制

7. 计数器/定时器：边沿计数、频率测量、脉冲生成、PWM输出

8. VISA基础：VISA驱动安装、资源管理、属性设置

9. 串口通信：串口参数配置、读写字符串、二进制数据

10. GPIB控制：GPIB地址、命令发送、数据读取

11. 仪器驱动程序：IVI驱动、自定义驱动封装

12. 综合实战：使用DAQmx采集温度信号并通过串口发送至上位机

专题六：信号处理与数据分析

培训对象：

• 需要处理和分析测试数据的工程师

• 信号处理算法开发者

• 振动、声学、生物医学信号研究人员

培训目标：
掌握LabVIEW中信号处理与数据分析函数库的使用，能够进行时域分析、频域分析、滤波、曲线拟合，提取信号特征。

培训内容：

1. 信号生成：正弦波、方波、锯齿波、白噪声、任意波形

2. 时域分析：基本统计（均值、方差、峰峰值）、直方图、相关分析

3. 频域分析：FFT、功率谱、频率响应函数、谐波分析

4. 窗函数：汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗、平顶窗选择与应用

5. 数字滤波：IIR（巴特沃斯、切比雪夫）、FIR滤波器设计

6. 曲线拟合：线性拟合、多项式拟合、指数拟合、自定义模型

7. 峰值检测：查找信号中的波峰/波谷、阈值检测

8. 逐点分析库：实时信号处理、数据流模式

9. 时频分析：短时傅里叶变换（STFT）、小波分析基础

10. 波形测量：上升时间、过冲、脉宽、占空比测量

11. 数学工具：线性代数、微积分、插值、积分

12. 综合实战：对振动信号进行FFT分析并识别特征频率

专题七：高级编程与设计模式

培训对象：

• 需要开发复杂、可靠、可维护应用的资深LabVIEW开发者

• 软件架构师、系统设计师

• 从初级向高级进阶的LabVIEW程序员

培训目标：
掌握LabVIEW高级编程技巧与常用设计模式（状态机、生产者/消费者、队列、事件驱动），能够构建结构清晰、稳定高效的大型应用程序。

培训内容：

1. 状态机设计模式：状态枚举、转移逻辑、动作执行

2. 队列操作：数据队列、命令队列、队列状态获取

3. 生产者/消费者模式：数据采集与处理解耦、多循环协作

4. 事件驱动编程：动态事件注册、用户事件、事件优先级

5. 同步技术：通知器、信号量、事件发生、Rendezvous

6. 功能全局变量（FGV）：数据保护、单例模式

7. 动作引擎（Action Engine）：可重入VI、状态保持

8. 动态调用VI：Open VI Reference、Call by Reference、异步调用

9. 错误处理模式：错误簇传播、自定义错误代码、错误对话框

10. 多线程编程：LabVIEW自动多线程、线程优先级、死锁避免

11. VI服务器技术：本地/远程控制VI、动态加载界面

12. 综合实战：采用生产者/消费者+状态机架构开发多功能测试程序

专题八：LabVIEW实时系统与FPGA

培训对象：

• 需要开发确定性实时应用的工程师

• 嵌入式系统开发者

• 基于NI RIO平台（CompactRIO、PXI、FlexRIO）的开发者

培训目标：
掌握LabVIEW Real-Time与LabVIEW FPGA模块的使用，能够开发运行于实时控制器和FPGA上的应用程序，实现高可靠性、高确定性的控制与采集。

培训内容：

1. 实时系统概述：实时操作系统特性、NI实时硬件平台（cRIO、PXI）

2. LabVIEW Real-Time项目：创建RT项目、部署到目标、通信机制

3. RT任务优先级：循环时间片、优先级分配、看门狗定时器

4. 网络流通信：RT与上位机之间的数据流传输

5. FPGA基础：FPGA架构、LabVIEW FPGA编程模型、I/O节点

6. 单周期定时循环（SCTL）：高速并行处理、流水线设计

7. FPGA I/O访问：模拟/数字输入输出、编码器、PWM生成

8. FPGA逻辑实现：状态机、计数器、触发、信号处理

9. 主机与FPGA通信：DMA FIFO、中断、控制/指示器

10. 系统定时与同步：触发总线、PXI同步、分布式时钟

11. 可靠性设计：看门狗、故障安全模式、冗余设计

12. 综合实战：基于cRIO实现高速模拟输入与实时控制输出

专题九：测试管理（TestStand）与自动化测试

培训对象：

• 自动化测试系统工程师

• 生产测试线管理人员

• 需要构建序列化测试流程的开发者

培训目标：
掌握NI TestStand测试管理软件的使用，能够创建、调试、部署测试序列，管理测试结果与数据库，实现自动化测试系统的高级管理功能。

培训内容：

1. TestStand概述：测试执行引擎、序列模型、与LabVIEW的关系

2. 用户界面：操作界面、序列编辑器、执行窗口

3. 测试序列开发：步骤类型、流程模型、调用LabVIEW模块

4. 变量与属性：局部变量、全局变量、属性加载器、变量管理

5. 结果处理：测试结果收集、报告生成（XML/HTML/文本）、数据库存储

6. 数据库连接：Access、SQL Server、Oracle数据库接口

7. 流程控制：条件跳转、循环、并行测试、同步点

8. 错误处理：错误捕获、恢复策略、自定义错误消息

9. 操作界面定制：自定义面板、按钮、报表查看器

10. 批量测试与数据记录：产品批次管理、序列号扫描、UUT跟踪

11. 执行顺序与权限管理：登录权限、操作级别、安全策略

12. 综合实战：搭建多步产品功能测试序列并集成数据库记录

专题十：机器视觉与图像处理

培训对象：

• 机器视觉工程师

• 自动化检测系统开发者

• 图像处理算法研究人员

培训目标：
掌握NI Vision Development Module的使用，能够进行图像采集、预处理、特征提取、模式匹配、测量等，开发机器视觉检测系统。

培训内容：

1. 机器视觉系统组成：相机、镜头、光源、图像采集卡

2. Vision Acquisition Software（VAS）：相机驱动、采集配置

3. 图像文件管理：图像读取、保存、格式转换

4. 图像预处理：灰度化、滤波、边缘增强、形态学操作

5. 色彩处理：彩色平面提取、彩色匹配、颜色分类

6. 查找与识别：几何匹配、模式匹配、条形码/二维码读取

7. 定位与测量：边缘检测、卡尺工具、几何测量（距离、角度、圆度）

8. 颗粒分析：粒子计数、面积测量、形状分类

9. OCR（光学字符识别）：字符训练、识别、验证

10. 标定与坐标变换：相机标定、像素到物理单位转换

11. 视觉生成器（Vision Builder AI）：交互式开发、流程配置

12. 综合实战：开发一个零件尺寸检测与分类视觉系统

专题十一：数据库与报表生成

培训对象：

• 需要将测试数据存储到数据库的工程师

• 生成专业测试报告的设计者

• 数据管理后台开发人员

培训目标：
掌握LabVIEW数据库连接工具包（Database Connectivity Toolkit）和报表生成工具包（Report Generation Toolkit）的使用，能够将测试数据保存到数据库，并生成格式丰富的测试报告。

培训内容：

1. 数据库基础：SQL语言基础、ODBC数据源配置

2. Database Connectivity Toolkit：连接数据库、执行SQL语句、处理记录集

3. 参数化查询：防止SQL注入、批量插入数据

4. 高级数据库操作：事务处理、存储过程调用

5. 连接不同类型数据库：Access、SQL Server、MySQL、Oracle

6. 报表生成工具包概述：与LabVIEW集成、报表类型

7. 标准报表创建：表格、文本、图片的布局设计

8. 动态报表：从数据源填充表格、图表嵌入

9. Excel报表高级功能：公式、格式设置、图表生成

10. Word报表：模板填充、动态文本替换

11. HTML报表：网页格式、数据可视化、超链接

12. 综合实战：将测试结果存入SQL Server并生成Excel格式的测试报告

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