【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ce）：用來(lái)提供標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音MODEM的連接并向MODEM傳送話筒信號(hào)，所以配合MODEM卡和軟件，可使電腦具備電話自動(dòng)應(yīng)答功能。 （CD－IN）：使用CD音源線將來(lái)自CD/DVD光驅(qū)的模擬音頻信號(hào)接入。 （AUX－IN）：用于將電視卡，解壓卡等設(shè)備的聲音信號(hào)輸入聲卡并通過(guò)音箱播放。 （CD－SPDIF）：用來(lái)接收來(lái)自光驅(qū)的數(shù)字音頻信號(hào)。 （SPDIF－EXT）：接到數(shù)字I/O子卡，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的輸入和輸出，并可輸出AC3信號(hào)等。 硬件設(shè)置 實(shí)驗(yàn)中聲卡的參數(shù)設(shè)置 一般PC機(jī)上的聲卡輸入處于靜音狀態(tài)，首先在“我的電腦”中的控制版面上，選擇“聲音”，確保聲音的輸出和錄入處于正常工作狀態(tài)，不能靜音，如圖31所示： 圖 31 計(jì)算機(jī)聲卡的設(shè)置 將以上參數(shù)設(shè)置完成后，插上麥克，選擇聲音輸入的“硬件檢測(cè)”，當(dāng)檢測(cè)到有聲音信號(hào)錄入時(shí)，才能進(jìn)行試驗(yàn)。 虛擬示波器中聲卡的連接方式 實(shí)驗(yàn)中，另一頭是鱷魚夾的連接線， In接口，Lin ，而Mic In接口只能接入很微弱的信號(hào)，微弱的信號(hào)易受到干擾，因此該實(shí)驗(yàn)選用Lin In接口作為信號(hào)的輸入通道。值得注意的是，輸入端口有隔離電容，直流信號(hào)將不能被聲卡識(shí)別，且聲卡的輸入多數(shù)為雙通道輸入，但是接入插頭線往往是將這連個(gè)通道短接成一個(gè)通道。 前置運(yùn)算電路 受到PC聲卡自身的限制，如果要測(cè)量電壓較高的信號(hào)，那么需要外加電路將信號(hào)將比例縮小。故采用比例運(yùn)算電路，在同相和反相兩種比例運(yùn)算電路中，同相比例運(yùn)算電路只能將電壓信號(hào)放大，而反相比例運(yùn)算電路可將電壓信號(hào)縮小，但反相比例運(yùn)算電路的輸入阻抗較小，不符合示波器的基本原則，而同相比例運(yùn)算電路又正好具有高輸入阻抗，故采用兩種比例運(yùn)算電路混合的電路。本文著重介紹LabVIEW的實(shí)際應(yīng)用，和對(duì)相應(yīng)信號(hào)的測(cè)量，故不在本文中對(duì)前置運(yùn)算電路做過(guò)多介紹。第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 該虛擬示波器設(shè)計(jì)中的軟件設(shè)計(jì)是基于NI公司生產(chǎn)的LabVIEW專業(yè)開發(fā)軟件設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)中用到了LabVIEW中的聲音模塊，信號(hào)處理與分析模塊，循環(huán)函數(shù)，及數(shù)組處理等模塊函數(shù)。 虛擬示波器工作流程圖 該試驗(yàn)設(shè)計(jì)的虛擬示波器中，信號(hào)的傳送，處理，顯示是相當(dāng)清晰的，先是信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生聲卡所能識(shí)別的信號(hào)（。 該實(shí)驗(yàn)虛擬示波器的構(gòu)成圖如圖41所示圖41 示波器的結(jié)構(gòu)框圖 數(shù)據(jù)采集模塊 在該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)采集是利用聲卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，LabVIEW中，有針對(duì)聲卡數(shù)據(jù)采集的函數(shù)，如 “Sound Input Configure .VI”、“ Sound Input Read .VI”、“ Sound Input Clear .VI”、“sound Input star .VI”、“Sound Input ”等，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中用到的VI將在以下小節(jié)中一一介紹?！癝ound Input ”: 圖標(biāo)如42所示 圖 42 Sound Input 該函數(shù)的主要功能是設(shè)置聲卡中與數(shù)據(jù)采集有關(guān)的一些硬件參數(shù)，如采樣率，數(shù)據(jù)格式，緩沖區(qū)長(zhǎng)度等。聲卡的采樣率由內(nèi)部時(shí)鐘控制，只有34種固定頻率可選，一般將采樣頻率設(shè)置為44100HZ，數(shù)據(jù)格式設(shè)置為16bit。緩沖區(qū)長(zhǎng)度可選默認(rèn)值。主要操作說(shuō)明：在block diagram： Functions → Graphics amp。 Sound → Sound → Input → Configure 選擇configure函數(shù)?！癝ound Input ”前版面如圖43所示圖43 Sound Input ”前版面“Sound Input ”后版面如圖44所示 圖44 Sound Input ”后面板“Sound Input Read .VI”：如圖45所示 圖45 Sound Input Read .VI該函數(shù)用于等待采樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿的消息。當(dāng)產(chǎn)生這一消息時(shí)，它將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的內(nèi)容讀取到用戶程序的數(shù)組中，產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)采樣集合。若計(jì)算機(jī)的速度不夠快，使得緩沖區(qū)內(nèi)容被覆蓋，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤信息。這時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)緩沖區(qū)的大小，在采樣時(shí)間和數(shù)據(jù)讀取之間找到一個(gè)理想的平衡點(diǎn)。主要操作說(shuō)明：在block diagram： Functions → Graphics amp。 Sound → Sound → Input → Read 選擇read函數(shù)“Sound Input read .VI”前版面如圖46所示 圖46“Sound Input read .VI”前版面“Sound Input read .VI”后版面如圖47所示 圖47“Sound Input read .VI”后版面“Sound Input clear .VI”：如圖48所示 圖48“Sound Input clear .VI”該函數(shù)用于完成最終的清理工作。例如關(guān)閉聲卡采樣通道，釋放請(qǐng)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）。主要操作說(shuō)明：在block diagram： Functions → Graphics amp。 Sound → Sound → Input → Clear選擇clear函數(shù)?！癝ound Input clear .VI”前版面如圖49所示 圖49 “Sound Input clear .VI”前版面“Sound Input clear .VI”后版面如圖410所示 圖410“Sound Input clear .VI”后版面 頻譜分析模塊頻譜分析VI圖標(biāo)如圖411所示 圖411 FFT Spectrum（MagPhase）.vi程序說(shuō)明：頻譜分析模塊，它的作用是對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。實(shí)現(xiàn)一個(gè)FFT運(yùn)算。主要利用了FFT Spectrum 函數(shù)。FFT Spectrum 函數(shù)的功能為計(jì)算一個(gè)時(shí)間信號(hào)的平均FFT Spectrum 。其結(jié)果是返回一個(gè)幅值或相位值。主要操作說(shuō)明：在block diagram：Functions → Signal Processing → Wfm Measure → FFT Spectrum 選擇FFT Spectrum 函數(shù)?！癋FT Spectrum（MagPhase）.vi”前版面如圖412所示圖412 FFT Spectrum（MagPhase）.vi前版面“FFT Spectrum（MagPhase）.vi”后版面如圖413所示：圖413“FFT Spectrum（MagPhase）.vi”后版面 數(shù)據(jù)測(cè)量和顯示模塊數(shù)據(jù)測(cè)量模塊和顯示所用到的vi如圖414所示圖414 數(shù)據(jù)測(cè)量和顯示模塊程序說(shuō)明：參數(shù)顯示模塊，它的作用是對(duì)信號(hào)的參數(shù)顯示出來(lái)。參數(shù)中包括周期平均，峰峰值，正峰值，負(fù)峰值，周期均方根，直流，均方根。參數(shù)顯示是以數(shù)字的方式顯示。其中對(duì)vi函數(shù)的顯示屬性設(shè)置如圖415所示圖415 數(shù)據(jù)測(cè)量VI顯示屬性的設(shè)置第5章 系統(tǒng)調(diào)試與程序顯示 虛擬示波器性能1 采樣頻率系統(tǒng)能測(cè)試到的最高頻率與電路所選器件的性能有關(guān)，根據(jù)采樣定理，所能測(cè)試模擬信號(hào)的最高頻率為22KHz?？紤]到聲卡本身采集質(zhì)量問(wèn)題。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(shè)計(jì)中選用16位采樣的聲卡，采樣精度為，%,實(shí)時(shí)帶寬：2KHz。 虛擬示波器操作界面虛擬示波器前版面如圖51：圖51 虛擬示波器前版面前版面說(shuō)明：在該虛擬示波器前版面中，運(yùn)用3個(gè)波形顯示vi來(lái)分別顯示輸入信號(hào)的波形，相位，幅度，用數(shù)字控件來(lái)設(shè)置對(duì)聲音格式，采樣數(shù)和設(shè)備ID分別進(jìn)行設(shè)置，用數(shù)字顯示vi來(lái)對(duì)具體測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，開關(guān)控制程序的進(jìn)行。 虛擬示波器總程序框圖虛擬示波器的總程序框圖如圖52所示：圖52 虛擬示波器后版面程序圖虛擬示波器后版面總程序圖說(shuō)明：后版面程序框圖中，選擇LabVIEW中自帶的“Sound Input ”和“Sound Input Read .VI”來(lái)對(duì)聲卡信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)“Sound Input ”的接線端，連接數(shù)字控件，對(duì)聲卡采集進(jìn)行控制。聲卡的采集應(yīng)該是連續(xù)的，所以，程序中運(yùn)用while循環(huán)，使程序能連續(xù)讀出聲卡信號(hào)，并且能夠連續(xù)的進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量和波形顯示。并且運(yùn)用節(jié)點(diǎn)開關(guān)和邏輯vi和“unbundle by ”來(lái)對(duì)程序的進(jìn)程進(jìn)行控制，既能自注的對(duì)程序進(jìn)行關(guān)閉，也能在程序運(yùn)行有錯(cuò)誤時(shí)，程序自動(dòng)關(guān)閉并提示錯(cuò)誤。 虛擬示波器波形顯示聲音信號(hào)的顯示如圖53所示圖53 一般聲音信號(hào)的顯示為了清楚的顯示虛擬示波器的特性，我采用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生單位信號(hào)，正弦信號(hào)，三角波信號(hào)，和方波信號(hào)。正弦波如圖54所示：圖54 正弦波信號(hào)方波信號(hào)顯示如圖55所示：圖55 方波信號(hào)三角波信號(hào)顯示如圖56所示：圖56 三角波信號(hào)千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印?！敖Y(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。 47 結(jié)論虛擬儀器設(shè)計(jì)己經(jīng)成為測(cè)試和儀器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。對(duì)于現(xiàn)有計(jì)算機(jī)普及率不斷提高的高校實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，無(wú)疑具有很高的性能價(jià)格比，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果提高到一個(gè)新的層次。同時(shí)，隨著虛擬儀器技術(shù)在科研、生產(chǎn)產(chǎn)品的自動(dòng)檢測(cè)、測(cè)控系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。本文主要介紹了虛擬儀器的技術(shù)應(yīng)用到虛擬示波器的設(shè)計(jì)上，利用LabVIEW這一功能強(qiáng)大的虛擬儀器開發(fā)工具，設(shè)計(jì)相關(guān)的虛擬儀器，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的功能。信號(hào)分析與處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)測(cè)量功能軟件編程的基石?；跀?shù)字濾波、快速傅立葉變換等常用信號(hào)分析與處理技術(shù)，以建造了數(shù)字濾波器、信號(hào)發(fā)生器等各種虛擬儀器。虛擬儀器充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，用戶可以自行開發(fā)軟件。 參考文獻(xiàn)1 于潔,. 山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) 第19卷第2期. 2005年3月2 3 種蘭祥,張首軍,(自然科學(xué)版) .2002,32(6):629—632 4 ，2001.5 黃松嶺，6 龍華偉, 7 李瑋. 8 Gary W Gohson. LABVIEW Graphic Programming . GrawHill, 19989 陳敏,2001:501—503 10 種蘭祥,張首軍,(自然科學(xué)版) .2002 11 白云，高育鵬，12 :16—17 13 ，2005:P6725814LABVIEW Function Manual. USA：National Instruments 15 徐云峰,:46—47 附錄附錄A 英文原文July 2000 Edition, Part Number 370178A01Wele to the LabVIEW Tutorial. This interactive help file introduces you to basic LabVIEW concepts and guides you through several activities to familiarize you with graphical programming. What is LabVIEW?LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) is a development environment based on graphical programming. LabVIEW uses terminology, icons, and ideas familiar to technicians, scientists, and engineers, and relies on graphical symbols rather than textual language to describe programming actions. LabVIEW is integrated fully for munication with hardware such as GPIB, VXI, RS232, RS485, and plugin data acquisition boards. LabVIEW also has builtin libraries for using software standards such as TCP/IP Networking and ActiveX.Virtual Instruments: The LabVIEW applications you create.The basic files you create with LabVIEW are called Virtual Instruments, or VIs. Each VI consists of two main parts—he front panel and the block diagram—and a third part—he icon and connector. Tools PaletteUse the Tools palette to modify the contents of the front panel and block diagram. Each icon on the Tools p