【文章內(nèi)容簡介】 大了，而這個放大倍數(shù)又是不確定的，它受聲卡類型、系統(tǒng)、驅(qū)動等的影響。在主函數(shù)中，調(diào)用了聲卡配置函數(shù)，用于獲取聲卡的配置信息，包括采樣點數(shù)、采樣位數(shù)、回調(diào)函數(shù)等。在回調(diào)函數(shù)MyFunction()中，首先獲取通道數(shù)，然后清除可能存在的曲線（如果事先進行了觸發(fā)），接下來利用switch(Resolution)進行分辨率的判斷，因為大多數(shù)聲卡的配置都是16位的，本文利用的聲卡也是如此。所以在16位的情況下，判斷聲卡的設(shè)置是不是立體聲，如果是，則進行雙聲道采集，將獲取的data—也就是離散后的點的值存到相應的數(shù)組中，再進行接下來的一系列操作。信號采集是整個系統(tǒng)設(shè)計的第一步，是實現(xiàn)虛擬示波器的基礎(chǔ)，只有將信號采集進來之后，才能夠進行接下來一系列的工作，比如顯示、傅立葉變換、存儲等等。 波形顯示模塊虛擬示波器界面是人機交換的唯一途徑，合理的、舒適的界面會讓用戶感覺到舒適和愉悅，非常有利于工作和學習，提高效率，所以一個良好的可視化界面對于設(shè)計者來說至關(guān)重要，這直接影響著產(chǎn)品的好壞，直接影響它的推廣度，而LabWindows/CVI恰恰擁有圖形化的界面，可以很方便的在面板上添加所需要的控件，而不需要為了編制圖形控件浪費大量的時間，這為設(shè)計者提供了一個很好的展示平臺。在面板上添加一個用于圖形顯示的控件，這樣就創(chuàng)建了顯示屏，雙擊它進行屬性修改：將Callback function設(shè)置為show（這是回調(diào)函數(shù)的名稱），Bottom XAxis內(nèi)的最小值和最大值分別設(shè)置為0和1023（這是由于屏幕顯示的是1024個點，每次數(shù)據(jù)更新都是1024個點同時更新），Left YAxis內(nèi)的最小值和最大值分別設(shè)置為1和+1（聲卡的輸入范圍是固定的，如果超過1V，可能會燒壞聲卡）。為了實現(xiàn)光標定位，還需要添加Cursors，在這個選項中，將光標的數(shù)量設(shè)置為2，并且將光標的顏色分別設(shè)置為紫色和淺綠色，并將交叉線形設(shè)置為長交叉（這樣使用起來更方便），其他的可以按照自己的喜好進行設(shè)置。在面板上添加一個用于表示控制開關(guān)的控件，單擊右鍵，將標簽改為實時顯示，并將Callback function 設(shè)置為realtime_show，默認狀態(tài)設(shè)置為on。再設(shè)置三個用于控制開始、停止和關(guān)閉的三個控件，分別將標簽設(shè)置為開始采集、停止采集、關(guān)閉，顏色大小可以按照自己習慣的方式。另外，設(shè)置兩個圓形開關(guān)控件，設(shè)置為通道1和通道2，默認狀態(tài)設(shè)置為on。然后對控件點擊右鍵，選擇Generate Control Callback，生成函數(shù)框架，然后添加函數(shù)功能。在“開始采集”控件中，一旦觸發(fā)，先將觸發(fā)模式關(guān)掉，開始采集里面調(diào)用MicStart()函數(shù)，My Function()開始工作，信號采集進來，利用if()語句進行判斷實時顯示按鈕是否被選中，并且保證觸發(fā)沒有工作，通過判斷通道1或2才能將其中的波形顯示到Graph上，如果兩個通道都沒有被選中，則利用Message Popup()提出警告，“請選擇通道1或通道2”；同樣，停止采集時，調(diào)用MicPause()函數(shù)，My Function()停止工作。在realtime_show中，一旦程序執(zhí)行時，開始采集后點擊控件（同時實時顯示），則會顯示從聲卡讀取到的信號波形，可以在Graph上實時地觀測到。 選擇通道 實時顯示波形 頻譜分析模塊FFT(fast Fourier transform)，即快速傅立葉變換，是一種DFT的高效算法，是一種線性的積分變換，屬于諧波分析，也可用于計算離散傅里葉變換的逆變換。其算法的原理是通過許多小的更加容易進行的變換去實現(xiàn)大規(guī)模的變換，降低了運算要求，提高了運算速度。快速傅里葉變換有廣泛的應用，如數(shù)字信號處理、計算大整數(shù)乘法、求解偏微分方程等等。本文中并不需要了解復雜的算法，只需要利用軟件本身設(shè)計好的函數(shù)就可以，因為軟件設(shè)計者已經(jīng)將復雜難懂的算法利用程序代碼實現(xiàn)了，這里再次體現(xiàn)了LabWindows/CVI的優(yōu)越性。在面板上添加一個選擇控件，標簽設(shè)置為FFT計算，默認值設(shè)置為off，Callback function設(shè)置為fft，然后生成函數(shù)框架，在框架中添加一些語句。當控件被點擊后，先將面板的實時顯示控件、波形相加控件設(shè)置為不選中，F(xiàn)FT計算控件設(shè)置為選中，并將定義的全局變量real_time_show_mode（實時顯示）設(shè)置為0，wave_sum_mode（波形相加）設(shè)置為0，fft_calculate_mode（傅立葉計算）設(shè)置為1。不僅如此，此時還要修改顯示縱坐標，這是由于快速傅立葉變換后，幅值不是采樣點的大小值，只是代表著能量大小的包絡，這里只能說明對于相應信號進行變化后的大致情況，或者說是快速傅立葉變化后的形狀等等。為了能夠描述出變化后的形狀，使用SetAxisScalingMode()函數(shù)設(shè)置變化后的縱坐標，這里的設(shè)定可以說是完全是為MyFunction()函數(shù)服務的，信號采集進來之后，進行傅立葉變換：首先將采樣點值設(shè)置為FFT的實部，通過循環(huán)使1024個點的虛部全部設(shè)定為0，然后利用FFT函數(shù)(FFT (wave, img, NumDataPerChannel))，實現(xiàn)了傅立葉變換，再通過極坐標轉(zhuǎn)換函數(shù)ToPolar1D ()計算出FFT后的幅值大小，再利用畫圖函數(shù)PlotY()將FFT后的波形顯示在Graph上。 聲音信號的快速傅立葉變換 波形調(diào)節(jié)模塊在使用傳統(tǒng)示波器時，很少是只查看原始波形的，大多需要對采集進來的波形進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，比如移動、放大等，這樣做的目的是能夠?qū)π盘栃畔⒏拥牧私?，便于進行分析和使用。因此，設(shè)計虛擬示波器時，必須要考慮到這些波形調(diào)節(jié)的問題，使得它更逼近于傳統(tǒng)示波器，甚至在部分功能上超越傳統(tǒng)示波器，是用戶擁有更佳的操作感受和更多的實用功能。本次基于聲卡的虛擬示波器設(shè)計中，波形調(diào)節(jié)模塊包括水平移動，垂直移動，水平放大縮小，垂直放大縮小，光標定位和觸發(fā)控制，其中水平移動和垂直移動作為一個模塊，水平放縮和垂直放縮作為一個模塊。這些都是用戶在使用傳統(tǒng)示波器常用的功能，對于使用者來講是必不可少的。當然也是本文內(nèi)容的重要環(huán)節(jié)，下面按照設(shè)計的順序逐一敘述。1)水平移動和垂直移動水平移動和垂直移動的原理是一樣的，都是通過修改坐標來實現(xiàn)的，只是設(shè)定的移動值大小不同而已。單擊右鍵，設(shè)置兩個旋鈕，分別將標簽設(shè)定為水平移動和垂直移動，相當于傳統(tǒng)示波器的水平和垂直旋鈕，并將Callback Function分別設(shè)置為horizontal_move和vertical_move。編輯Dial時，點擊Label/Value Pairs…：水平移動控件添加11個項目，標簽設(shè)置為010，對應值是250~250，遞增值是50，并把默認標簽設(shè)置為5(0)；垂直控件同樣添加11個項目，標簽設(shè)置也是010，~，默認標簽也設(shè)置為5(0)。，是根據(jù)程序的要求設(shè)置的。 移動波形流程圖在編制程序時，要設(shè)定一個臨時值tmp，用于獲取當前控件的Value大小，使用GetCtrlVal()語句；然后將這個值與cur_horizon_move_index（確切地說是上一次旋鈕停在的位置值大小，初始值是5）進行比較：如果tmpcur_horizon_move_index，則說明旋鈕向右旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)了，表示將圖像向右移動（或者向上移動）為了實現(xiàn)這個功能，將坐標的值最大值和最小值都減小，利用cur_x_min=STEP_X來實現(xiàn)，通過SetAxisRange()語句實現(xiàn)；同樣，如果tmpcur_horizon_move_index，則說明旋鈕向左旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)了，表示將圖像向左移動（或者向下移動），實現(xiàn)的方法類似。值得注意的是，判斷時cur_x_min和cur_x_max這兩個坐標當前最小值和最大值也一定要隨時修改，判斷完后一定要修改cur_horizon_move_index的值，將它設(shè)置為tmp。只有這樣才能保證移動的正確性，這樣就可以實現(xiàn)水平和垂直移動，,。 原始波形 水平移動后的波形 垂直移動后的波形2)水平縮放和垂直縮放在實際應用中，將圖形放大和縮小狠關(guān)鍵的。很多情況下，用戶會將波形放大或者縮小：在顯示屏上波形比較密的情況下，需要看清波形是否存在失真，這時候需要將波形放大；或者顯示屏上顯示的波形不夠一個周期，需要看清到底是什么樣子的波形，這時需要將現(xiàn)有的波形進行縮小。通過以上類似的處理，能夠獲取更多的數(shù)據(jù)信息和規(guī)律，能夠從整體和局部兩個方面來分析現(xiàn)有的信號，這對于信號處理有著非常重要的意義，從而更快更好地完成工作。 坐標放大，圖像縮小原理 坐標縮小，圖像放大原理為了與移動旋鈕有所區(qū)別，重新選擇兩個跟移動不同的旋鈕，分別將標簽設(shè)定為水平縮放和垂直縮放，相當于傳統(tǒng)示波器的水平和垂直縮放旋鈕，將Callback Function分別設(shè)置為horizontal_zoom和vertical_zoom。類似地，也要在這兩個控件上添加標簽：編輯Knob時，點擊Label/Value Pairs…：水平移動控件添加11個項目，標簽設(shè)置為010，對應值是1/32~32，遞增倍數(shù)是2，并把默認標簽設(shè)置為1(0)（表示不放大的信號狀態(tài)），對于垂直控件同樣如此。雖然實現(xiàn)縮放時利用的也是修改坐標的方法，但是實現(xiàn)的方法卻要麻煩點：設(shè)定當tmpcur_horizon_scale_index時實現(xiàn)縮小，這時需要一個計算公式（tmp1和tmp2初始值分別是當前坐標的最大值和最小值，默認值是0和1023，也就是原始坐標），cur_x_min=tmp1(tmp2tmp1)/ cur_x_max=tmp2+(tmp2tmp1)/，分別得到新的坐標最小值和最大值，利用上述計算，可以實現(xiàn)如下的坐標放大，圖像縮小。通過將坐標放大實現(xiàn)圖像縮??；放大時的原理是一樣的，只是計算公式不同，設(shè)定當tmpcur_horizon_scale_index時實現(xiàn)放大，這時設(shè)定的最大和最小值分別為cur_x_min=tmp1+(tmp2tmp1)/=tmp2(tmp2tmp1)/，通過將坐標縮小實現(xiàn)圖像放大。修改值后，還是利用SetAxisRange()函數(shù)來修改坐標，同樣要修改cur_horizon_move_index的值，將它設(shè)置為tmp。水平縮放和垂直縮放的原理和計算公式是完全一樣的，只是具體執(zhí)行的控件不同，以區(qū)分他們的不同功能，,。 初始波形 水平放大 垂直放大3)光標定位光標功能對于使用者來講是非常重要的。因為人眼的誤差很大，可以說是極大地浪費了示波器的資源，而擁有光標功能就使得情況得到改善，因為它把面板上的某點信息