一、培训目标

1. 基础编程：掌握 LabVIEW 数据类型、程序结构、子 VI 设计与调试技巧。

2. 硬件通信：精通 RS-232/485、TCP/IP、Modbus、PLC 等工业通信协议及实现。

3. 高级设计模式：熟练运用状态机、生产者 - 消费者模式构建复杂测控系统。

4. 项目实践：具备从需求分析到系统部署的全流程项目开发能力。

二、培训对象

本科学生（专业不限），具备基础电路知识或编程概念（如 C 语言）。

三、培训内容与典型练习

第一阶段：LabVIEW 编程基础（8 课时）

课程内容

1. 开发环境与基本数据类型

2. 前面板控件设计与事件结构

3. 程序结构（顺序 / 循环 / 条件）与子 VI 创建

典型练习

1. 简易计算器：实现四则运算与异常处理

2. 温度监控系统：随机数模拟传感器数据，实时曲线显示

第二阶段：硬件接口与工业通信（14 课时）

课程内容

1. RS-232/485 串口通信原理与 VISA 函数

2. TCP/IP、UDP 网络编程与 HTTP 协议交互

3. 西门子 S7 协议与 Modbus RTU/TCP 实现

4. 三菱 PLC 通信与多设备协同控制

典型练习

3.      串口协议分析仪：实现 RS-485 数据帧捕获与解析

4. PLC     电机控制系统：通过 Modbus TCP 控制 S7-1200 PLC

第三阶段：高级设计模式与系统集成（12 课时）

课程内容

1. 状态机设计模式

• 状态图建模（初始化→运行→暂停→终止）

• 事件驱动与时间驱动状态转换

• 层次化状态机架构设计

2. 生产者 - 消费者模式

• 队列数据结构管理（FIFO/LIFO）

• 多线程数据处理优化

• 生产者 / 消费者比例调优策略

3. 数据库交互与报表生成

典型练习

5.      自动化生产线状态机

• 设计物料检测、传送、分拣状态转换

• 实现故障报警与急停处理机制

• 添加状态历史记录与统计功能

6. 高速数据采集系统

• 基于生产者 - 消费者模式实现 USB 数据实时处理

• 设计环形缓冲区防止数据溢出

• 添加数据处理性能监测（帧率、缓冲区占用率）

第四阶段：综合项目实践（14 课时）

课程内容

1. 项目需求分析与架构设计

2. 多设计模式协同应用（状态机 + 生产者 - 消费者）

3. 系统调试与性能优化

4. 可执行程序打包与用户手册编写

典型练习

7.      智能家居监控系统

• 融合温湿度采集、数据库存储与 Web 远程控制

• 使用状态机管理设备工作模式（自动 / 手动）

• 基于生产者 - 消费者模式处理传感器数据流

8.     水质监测平台

• 多传感器数据融合（pH 值、溶解氧、浊度）

• 状态机控制采样周期与校准流程

• 异常数据报警与趋势预测分析

四、硬件推荐清单

五、考核方式

六、课程安排（40 课时）