【正文】 參考文獻 [1].吳成東 ， 孫秋野 ， 盛科 .《 LabVIEW 虛擬儀器程序設計及應用 》 .人民郵電出版社 . 20xx 年 12 月 ：23~52 [2].江建軍 ， 劉繼光 .《 LabVIEW 程序設計教程 》 .電子工業(yè)出版社 .20xx 年 3 月 :75~80 [3].王磊， 陶梅 .《精通 》 .電子工業(yè)出版社 .20xx 年 5 月 :43~50 致 謝 經(jīng)過了一個學期的畢業(yè)設計，在設計的過程中，老師和同學給了我許多的幫助。 聲卡采集 數(shù)據(jù)的結(jié)果 通過聲卡可以采集波形，采集方法可 以直接在電腦聲卡接麥克，對著麥克說話，可以發(fā)現(xiàn)采集到的波形根據(jù)輸入的聲音變化而變化。 小結(jié) 本章是設計的關(guān)鍵部分，主要介紹了各個功能模塊具體設計和實現(xiàn)，包括：數(shù)據(jù)采集 和處理模塊、 數(shù)據(jù)模擬模塊 、 低通濾波模塊 、 波形顯示 模塊等 。 方波 ： 公式為 y=flc1hs(sin(2*pi*f*t), eps)頻率為 f的值為 0～ 1 的方波。 虛擬儀器 Sound Input Read .VI 的前面板如圖 36 所示。 2） Functions → Structure → Case 選擇 Case 循環(huán)。 但一個 虛擬儀器的圖標被放置在另一個虛擬儀器的流程圖中時，它就是一個子儀器。程序前面板用于設置輸入數(shù)值和觀察輸出量，用于模擬真實儀表的前面板。 LABVIEW 的數(shù)據(jù)采集庫包含了許多有關(guān)采集和生成數(shù)據(jù)的函數(shù)，它們與 NI 的插卡式或遠程數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品協(xié)同工作。下面介紹對 Line In 和 Mic In 的檢查和設置。為了在一個簡易的結(jié)構(gòu)下較好的完成某個任務，聲卡緩沖區(qū)的設計有其獨到之處。注意，這兩個輸入端口都有隔直電容，這意味著直流信號不能被聲卡所接受。 計算機中的聲卡本身就是一個 A/D， D/A 的轉(zhuǎn)化裝置，并且造價低廉，對于設計者而言，在 PC 上完成 數(shù)據(jù)采集 的任務，成本幾乎為 0；性能穩(wěn)定，在設計中完全可以 滿 足要求。如 HP 公司的 HPVEE， NI 公司的 LABVIEW Lab windows/CVI 等。 （ 4）程序設計。 Labview 軟件 創(chuàng)建過程 創(chuàng)建 Labview 軟件 的過程大體分為以下五步： （ 1） 需求分析。隨著計算機硬件、軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬儀器將向高性能、多功能、集成化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展。利用計算機豐富的軟、硬件資源，可以大大突破傳統(tǒng)儀器的數(shù)據(jù)的分析、處理、表達、傳遞、存儲等方面的限制，達到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。第一代模擬儀器，這類儀器在某些實驗室里還能看到，它是以電磁感應基本定律為基礎的指針式儀器，如指針式萬用表 、晶體管電壓表、指針式電流表等。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送 交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。利用聲卡實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集，制作成一個簡易的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、 模擬采集數(shù)據(jù)、波形顯示、 進行低頻濾波 四大功能。它能夠充分利用和發(fā)揮現(xiàn)有計算機的先進技術(shù)，使儀器的測試和測量及自動化工業(yè)的系統(tǒng)測試和監(jiān)控變得異常方便和快捷?！碧摂M儀器將會在科學技術(shù)的各個領域得到廣泛的應用。本論文具體內(nèi)容安排如下： 第一章，緒論：介紹虛擬儀器的概念、構(gòu)成，發(fā)展的現(xiàn)狀，和本文的研究內(nèi)容。如果沒有現(xiàn)成的驅(qū)動程序，用戶也可以自己編寫。軟件為用戶提供了集成開發(fā)環(huán)境、高水平的儀器硬件接口和用戶接口。 LABVIEW 雖然是為計算機測控領域開發(fā)的， 但它的函數(shù)包含了一般高級計算機語言中的絕大多數(shù)程序控制功能。 從一般意義上來看，上述功能主要是數(shù)據(jù)采集和信號處理，很自然的就可以聯(lián)想到用聲卡實現(xiàn)示波器、信號處理器、頻譜分析儀等虛擬儀器。對于民用聲卡，一般將采樣頻率設為 4 檔，分別是 、 、 、 8kHz。設置 8192 字節(jié)或其整數(shù)倍（例如 32768字節(jié)）大小的緩沖區(qū)，可以較好的保證聲卡與 CPU 的協(xié)調(diào)工作。 程序的流程圖 程序流程框圖 如圖 31 所示 ： 圖 31 數(shù)據(jù)采集 程序流程圖 流程圖簡介： 首先對設計中 運 用到的模塊進行初始化， 然后通過聲卡對數(shù)據(jù)進行采集，把采集到的信號送入 LABVIEW 模塊 中， 通過 LABVIEW 模塊 的程序運行下 ，把采集到的信號通過圖 形 的形式，把波形顯示出來。 G 語言簡介 LABVIEW 是一個 功能比較完整的軟件開發(fā)環(huán)境，但它是為代替常規(guī)的 BASIC 和 C 語言聲卡 參數(shù)設置 數(shù)據(jù)采集 波形顯示 低通濾波 低通濾波后波形 函數(shù)信號發(fā)生器 設計的，它是一種編程語言而不僅僅是一個軟件開發(fā)環(huán)境。 數(shù)據(jù)端口是數(shù)據(jù)在前面板對象和框圖程序之間傳輸?shù)耐ǖ?，是?shù) 據(jù)在框圖程序內(nèi)節(jié)點之間傳輸?shù)慕涌?。所以在設計中我采用 stereo 16bit 進行雙聲道采樣。 參數(shù)設置 如圖 34所示。例如關(guān)閉聲卡采樣通道，釋放請求的一系列系統(tǒng)資源（包括 MDA，緩沖區(qū)內(nèi)存，聲卡端口等）。 程序的主要實現(xiàn)模塊，當選擇模擬波形時，有兩個通道可以選擇波形，可以調(diào)整幅值、頻率、相位。 2 采樣精度 系統(tǒng)采樣精度與電路所選器件的位數(shù)有關(guān)，設計中選用 16 位采樣的聲卡，采樣精度為 00 00 ? ，分辨率約為 %。 （ 2）充分利用了計算機的外設連接能力，測試結(jié)果和波形顯示。 該生在整個畢業(yè)設計過程中，各方面均表現(xiàn)較出色，在同學的幫助下完成通虛擬儀 器設計 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計。 如圖 51 圖 61 6 總結(jié)與展望 設計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅具有聲卡采集的功能，而且充分發(fā)揮了計算機強大的功能和軟件設計的靈活性，模擬采集數(shù)據(jù)。 圖 41 程序前面板 聲卡配置 1 采樣頻率 系統(tǒng)能測試到的最高頻率與電路所選器件的性能有關(guān) ，本論文選用聲卡的最高采樣頻率為 ，根據(jù)采樣定理，所能測試模擬信號的最高頻率為 22KHz。 1=x2 輸入 f[x_]:=f[x2] /。 Sound → Sound → Input → Read 選擇 read 函數(shù)。 6)聲卡參數(shù)設置如如圖 331 圖 331 數(shù)據(jù)采集參數(shù)配置 虛擬儀器 Sound Input Configure .Vi 的前面板如圖 34所示。另外，用單聲道采樣，左右聲道信號都相同，而且每個聲道的幅值只有原信號幅值的 1/2；采用立體聲采樣，左右聲道互不干擾，可以采兩路不同的信號，而且采樣的信號幅值與原幅值相同。節(jié)點之間數(shù)據(jù)連線按照一定的邏輯關(guān)系相互連接，可定義框圖程序內(nèi)的數(shù)據(jù)流動方向。 DLL 提供最大的靈活性，可以將 LABVIEW 與其他開發(fā)工具如 VB， VC 和 NI 的 Measurement Studio 結(jié)合起來。如果測試輸入信號，則使用測試線 1 把信號源連接到聲卡輸入端 Line In 口；如果測試輸出信號，就把該測試線連接到聲卡輸出端 Line Out 口。 一般聲卡使用的緩沖區(qū)長度的默認值是 8KB（ 8192 字節(jié)）。比較之下，一段相同的音樂信息， 16位聲卡能把它分為 64000 個精度單位進行處理，而 8 位聲卡只能處理 256 個精度單位，最終采樣效果當然是無法相提并論的。 （ 2）編輯和合成處理 通過對聲音文件進行多種特技效果的處理，包括加入回聲，倒放，淡入淡出，往返放音以及左右兩個聲道交叉放音等，可以實現(xiàn)對各種聲源音量的控制和混合。這就大大縮短了虛擬儀器的開發(fā)周期、消除了虛擬儀器編程的復雜過程。對于高級程序員來說，還要考慮程序的性能如何，能否滿足速度與響應的要求以及內(nèi)存的使用情況。選擇適當?shù)墓ぞ甙鼘_到事半功倍的效果。 利用聲卡實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集，制作成一個簡易的 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ，能夠 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、 模擬采集 數(shù)據(jù)、波形顯示、 進行低頻濾波 四大功能。 虛擬儀器在組成和改變儀器的功能和技術(shù)性能方面具有靈活性和經(jīng)濟性，因而特別適應于當代科學顯示器 信號分析及處理器 入機接口 各類接口 A/D 轉(zhuǎn)換器 數(shù)據(jù)發(fā)生器 信號調(diào)理器 信號調(diào)理器 輸入 信號 D/A轉(zhuǎn)換器 信號調(diào)理器 信號 輸出 技術(shù)迅速發(fā)展和科學研究不斷深化所提出的更高跟新的測量課題和測量需要。隨著現(xiàn)在硬件和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，儀器的智能化和虛擬化成為各級實驗室以及研究機構(gòu)發(fā)展的方向。 進而考慮到計算機中的聲卡本身就是一個 A/D， D/A 的轉(zhuǎn)化裝置，具有 16 位的量化精度、數(shù)據(jù)采集頻率是 ，完成可以滿足特定應用范圍內(nèi)數(shù)據(jù)采集的需要，個別性能指標還優(yōu)于商用數(shù)據(jù)采集卡，而價格卻為商用數(shù)據(jù)采集卡的十分之一或者幾十分之一，在設計實驗中完全可以滿足要求。 IV 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 3．對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設計、論 文、圖表、實物樣品等〕： 1．一套完整的虛擬 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ； 2．畢業(yè)設計論文。 涉密論文按學校規(guī)定處理。第三代智能儀器，這類儀器內(nèi)置微 處理器，可以進行自動測試和數(shù)據(jù)處理功能，可能代替部分腦力 工作 ，習慣上稱為智能儀器。虛擬儀器還可以廣泛用于電力工程、物礦 勘探 、醫(yī)療、振動分析、聲學分析、 故障診斷及 教學科研等多個方面。硬件平臺主要完成對被測信號的進行調(diào)理和采集。 在創(chuàng)建開發(fā)原型的過程中，開發(fā)人員要與程序的最終使用 人員進行充分的交流。 （ 5）程序測試。設計一個簡易 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ，在設計中必須考慮以下因素：開發(fā)成本 低、執(zhí)行效率佳、程序彈性大、開放性架構(gòu)易于擴充。 聲卡的作用 從數(shù)據(jù)采集的角度看，聲卡是一種音頻范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)內(nèi)數(shù)據(jù)采集卡， 是計算機與外部的模擬量 間 環(huán)境聯(lián)系的重要途徑。另外這兩個通道是共地的。在這種工作方式下，聲卡的 A/D、 D/A 都對某一緩沖區(qū)進行操作。注意圖 32 中的相關(guān)功能都不能處于靜音狀態(tài)。它能夠為集成式測量方案提供功能強大且完備的測量分析庫，這些軟件庫可以完成 極限測試、頻率分析、濾波及信號生成等任務?？刂坪惋@示是以各種圖標形 式出現(xiàn)在前面板上，如旋鈕、開關(guān)、按鈕、圖表、圖形等，這使得前面板直觀易懂。圖標是Sub VI 的直觀標記，是 Sub VI 在其他程序框圖中被調(diào)用的節(jié)點表現(xiàn)形式，而連接端口則表示該 Sub VI 與調(diào)用它的 VI 之間進行數(shù)據(jù)交換的輸入 /輸出口，就象傳統(tǒng)編程語言子程序的參數(shù)。其中包含 三項數(shù)據(jù)，分別為： sound quality； rate； bits persample。 圖 36 Sound Input Read .VI 的前面板 Sound Input Read .VI 的后面板如圖 37 所示 ： 圖 37 Sound Input Read .VI 的后面板 程序說明： 該函數(shù)用于等待采樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿的消息。不論 t 軸上下是不對稱的，只要是矩形就可叫方波，必要時，可加 “ 對稱 ” ， “ 不對稱 ” 加以說明。這將在下一章中具體介紹。 當點擊模擬采集數(shù)據(jù)控件，進入模擬數(shù)據(jù)采集模塊，模擬數(shù)據(jù)分兩個通道，兩個通道分別可以選擇不同的波形，可以調(diào)節(jié)波形的幅值、 頻率、相位 ，如圖 44，也可以通過疊加波形把兩個通道的波形疊加成一個波形，如 圖 45。老師在我的設計過程中一直給我指導和幫助，幫我解決了許多在設計中遇到的難題，減少了我在設計中遇到的困難，并教會了我許多有關(guān) LABVIEW 的知識，擴展了我的知識面。 3 實時帶寬： 2KHz。 主要用到了 while 循環(huán)、 case 選擇 等 模塊 。通常的做法都是采用低頻濾波器將高頻噪聲濾掉。 主要方法是在 labview 中用函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生一個信號，實際上相當于通過軟件實現(xiàn)了一個信號發(fā)生器的功能。 主要操作說明： 在 block diagram： Functions → Graphics amp。 Sound → Sound → Sound Input 選擇 Sound Input 函數(shù)。這不同于基于文本的編程語言的線形結(jié)構(gòu)，不同于執(zhí)行一個傳統(tǒng)的控制流方法。 G 語言是 LABVIEW 的核心，熟練掌握 G語言的編程要素和語法規(guī)則，是開發(fā) LABVIEW 應用程序的最重要的基礎。 LABVIEW 是一個多線程、最佳化的圖形編譯器，它能在最大程度上優(yōu)化系統(tǒng)的性能。如果不正常，需要檢查聲卡的設置。用戶基本上不可能控制整周期采樣，只 能通過信號處理的方法來彌補非 整 周期 采樣帶來的問題。這些接口可以用來作為雙通道信號發(fā)生器的輸出。