【正文】 這樣將 MATLAB與 PC 機(jī)的聲卡相結(jié)合 ， 就可以組成一個(gè)廉價(jià)而性能優(yōu)越的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ，而利 MATLAB 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能 ， 可以對(duì)采集到的數(shù)據(jù)更深入地進(jìn)行各種分析。與其它函數(shù)相比，多媒體文件函數(shù)可以更好地理解塊。 MCI支持兩套平行的高級(jí) MCI函數(shù)：一套命令接口和一套消息接口。對(duì)于邏輯設(shè)備，更通用化的高級(jí)命令與驅(qū)動(dòng)程序交互作用。 (4)多媒體服務(wù)的四個(gè)命令集 Windows 98操作系統(tǒng)提供了四種不同的途徑來管理多媒體服務(wù)：四個(gè)高級(jí) 命令集、一個(gè)低級(jí)命令集和一個(gè)文件 I/0命令集。一種是 Compact DiscDigital Audio格式 (也被稱為 Red book audio)。Windows多媒體特征包括三個(gè)不同的組件：聲頻和視頻硬件設(shè)備、用于這些設(shè)備的驅(qū)動(dòng)器以及通用化的 API，該 API將編程命令翻譯為可以用于任何多媒體驅(qū)動(dòng)程序的指令。復(fù)音數(shù)越大，音色越好。例如， 16位聲卡把音頻信號(hào)的大小分為 65536個(gè)量化等級(jí)來實(shí)施上述轉(zhuǎn)換。采樣頻率越大，語音的保真度就越高，要求的存儲(chǔ)空間也就越多。另外，如果聲卡有混音芯片 (Mixer Chip)，就可以通過軟件的操作來對(duì)聲音進(jìn)行各種控制，例如音調(diào)的高低控制、音場(chǎng)效果調(diào)整等。如果要輸入 CD 或卡帶中的音樂 時(shí)，可以連接 Line In 接口，至于用MIC(麥克風(fēng) )接口則是用來輸入聲音的，這兩種輸入接口的差別在于信號(hào)的放大率不同。 聲卡的工作過程 當(dāng)一個(gè)音源輸入后，會(huì)先經(jīng)過濾波器做預(yù)先的采樣、模擬 /數(shù)字變換，再由數(shù)字信息處理芯片負(fù)責(zé)將此音源進(jìn)行各種音效處理，其中可能包括由FM 芯片產(chǎn)生的音效，或者到 WaveTable(波表合成 )取出音源，更可以透過總線接口芯片 (Bus Interface Chip)必存取光盤或硬盤中的有效文件，這些經(jīng)過處理后的數(shù)字音源，再透過數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換而輸出到音箱或者其他聲音設(shè)備 ]22[ 。對(duì)于軟件編程提供了一個(gè)詳細(xì)的說明。 我們開發(fā)的虛擬數(shù)字存儲(chǔ)儀 器，除了具有通用功能外，又具有普通儀器所沒有的許多優(yōu)點(diǎn)，如波形可存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)文件，永久保存，隨時(shí)調(diào)用。 MATLAB 為表現(xiàn)其基本功能而設(shè)計(jì)的演示程序 demo 是使用圖形界面的最好范例。 由該系統(tǒng)采集的物理信號(hào)可以作為變量直接存入 MATLAB的工作空間 ,也可以作為數(shù)據(jù)文件直接寫入數(shù)據(jù)文件。 由于 LabVIEW 有上面所列舉的優(yōu)點(diǎn)，因此使測(cè)量?jī)x器的虛擬化得以實(shí)現(xiàn)。 (2)采用面向?qū)ο蟮姆椒ê透拍睿欣谲浖拈_發(fā)和再利用。 LabVIEW 是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境 (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)國(guó)家儀器公司 (NI)的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，也是目前應(yīng)用最廣泛、發(fā) 展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境 ]17[ 。美國(guó)國(guó)家儀器公司提出的“軟件即儀器” (The Software is the Instrument)形象地概括了軟件在虛擬儀器技術(shù)中的重要作用。采樣率即在單位時(shí)間內(nèi)的測(cè)量次數(shù)，一般用采樣頻率來表示。 CPU 的速度及計(jì)算機(jī)的內(nèi)存影響著示波器處理數(shù)據(jù)的速度；計(jì)算機(jī)的硬盤決定它的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的容量。 PXI 是在 PCI 內(nèi)核技術(shù)上增加了成熟的技術(shù) 規(guī)范和要求形成的。 1995 年 VXI 總線聯(lián)合體將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議 (TCP)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 (IP)作為 VXI 總線 版本的補(bǔ)充規(guī)范，這樣基于 VXI 總線的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可直接與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連網(wǎng)，作為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的測(cè)量服務(wù)器，共享網(wǎng)絡(luò)資源，執(zhí)行測(cè)量作業(yè)。每臺(tái) GPIB 儀器有單獨(dú)的地址，由計(jì)算機(jī)控制操作。但是受 PC 機(jī)機(jī)箱和總線限制，且有電源功率不足，機(jī)箱內(nèi)部的噪聲電平較高，插槽數(shù)目也不多，插槽尺寸比較小，機(jī)箱內(nèi)無屏蔽等缺點(diǎn)。 軟件及硬件的選擇 虛擬儀器由儀器硬件和功能模塊軟件兩部分組成。用計(jì)算機(jī)屏幕可以形象、方便地模擬各種儀器控制面板，以各種形式表達(dá)輸出檢測(cè)結(jié)果；用計(jì)算機(jī)軟件可以實(shí)現(xiàn)各種各樣的信號(hào)分析、處理，完成多種多樣的測(cè)試功能，也可以把儀器 的三大功能模塊全部放在計(jì)算機(jī)上來實(shí)現(xiàn)。虛擬儀器技術(shù)先進(jìn)，十分符合國(guó)際上流行的“硬件軟件化”的發(fā)展趨勢(shì)，因而常被稱作“軟件儀器”。 第三章聲卡原理及接口函數(shù)。普通聲卡具有 16 位的量化精度、數(shù)據(jù)采集頻率是 44kHz，完全可以滿足特定應(yīng)用范圍內(nèi)數(shù)據(jù)采集的需要，個(gè)別性能指標(biāo)還優(yōu)于商用數(shù)據(jù)采集卡，而價(jià)格卻為商用數(shù)據(jù)采集卡的十幾分之一甚至幾十分之一。 圖形化編程平臺(tái)進(jìn)一步發(fā)展與完善是虛擬儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向]11[ 。其主要產(chǎn)品有數(shù)字存儲(chǔ)示波器系 列、任意波形發(fā)生器及頻率計(jì)系列、多通道大容量波形記錄儀系列。 國(guó)內(nèi)虛擬儀器的發(fā)展及其現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi)己有部分院校的實(shí)驗(yàn)室引人了虛擬儀器系統(tǒng)，上海復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、廣州暨南大學(xué)、華中理工大學(xué)、四川聯(lián)合大學(xué)等。虛擬儀器軟件用 LabVIEW 編寫 ，集傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的任意波形發(fā)生器、數(shù)字示波器、頻譜分析儀的功能于一體。因此，用戶可根據(jù)自己的需第１章 緒論 5 要，選用不同廠家的產(chǎn)品，使儀器系統(tǒng)的開發(fā)更為靈活、效率更高，縮短了系統(tǒng)組建和維護(hù)時(shí)間。與傳統(tǒng)儀器相比虛擬儀器主要有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)融合了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的硬件資源，突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲(chǔ)等方面的限制，大大增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的儀器 ]5[ 。 NI 公司時(shí)也提出了“軟件即儀器”的口號(hào)，徹底打破了傳統(tǒng)儀器只能由廠家定義，用戶無法改變的局面，從而引起了儀器和自動(dòng)化工業(yè)的一場(chǎng)革命。 虛擬儀器技術(shù)指在包含數(shù)據(jù)采集設(shè)備的通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，根據(jù)需求可以高效率地構(gòu)建形形色色的測(cè)量系統(tǒng)。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，如圖 11 所示。另一方面，用戶可以將一些先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理算法應(yīng)用于虛擬儀器的設(shè)計(jì)，提供傳統(tǒng)臺(tái)式儀器所不具備的功能，而且完全可以通過軟件配置實(shí)現(xiàn)多功能集成的儀器設(shè)計(jì)。t have, such as saving waveform as permanence data, using data at any moment, realtime display. Thus constructing the low cost data acquisition system with the sound card is practical and feasible. Keywords Virtual instrument Virtual oscillograph Sound card III 目 錄 摘 要 .......................................................................................................... III Abstract ..................................................................................................... IV 第 1 章 緒論 .............................................................................................. 1 課題背景 .......................................................................................... 1 虛擬儀器概述 .................................................................................. 1 虛擬儀器的產(chǎn)生 ...................................................................... 2 虛擬儀器 的概念 ...................................................................... 3 虛擬儀器的構(gòu)成 ...................................................................... 3 虛擬儀器的優(yōu)點(diǎn) ...................................................................... 4 虛擬儀器的發(fā)展 .............................................................................. 5 國(guó)外虛擬儀器的發(fā)展及其現(xiàn)狀 .............................................. 5 國(guó)內(nèi)虛擬儀器的發(fā)展及其現(xiàn)狀 .............................................. 5 虛擬儀器未來發(fā)展趨勢(shì) .......................................................... 6 本課題研究意義 .............................................................................. 7 本課題的主要工作 .......................................................................... 7 第 2 章 虛擬儀器設(shè)計(jì)方案 ...................................................................... 9 虛擬儀器工作原理及系統(tǒng)構(gòu)成分析 .............................................. 9 虛擬儀器的應(yīng)用 ...................................................................... 9 虛擬儀器工作原理 .................................................................. 9 軟件及硬件的選擇 ........................................................................ 10 虛擬儀器的功能體系 ............................................................ 10 硬件的選擇 ............................................................................ 10 軟件的選擇 ............................................................................ 13 軟件設(shè)計(jì)方案 ................................................................................ 15 MATLAB 簡(jiǎn)介 ....................................................................... 15 軟件設(shè) 計(jì) ................................................................................ 16 儀器功能 ................................................................................ 17 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 本章小結(jié) ........................................................................................ 17 第 3 章 聲卡原理及其接口函數(shù) ............................................................ 19 聲卡原理 ........................................................................................ 19 聲卡兩大基本功能簡(jiǎn)介 ........................................................ 19 聲卡的工作過程 .................................................................... 19 聲卡的技術(shù)參數(shù)及接口函數(shù) ........................................................ 21 聲卡的技術(shù)參數(shù) .................................................................... 21 聲卡主