基于labview和聲卡的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-23 21:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出。而聲卡的基本工作流程則可以表現(xiàn)為以下幾個(gè)步 驟：首先，通過麥克風(fēng)或線路輸入 (Line In)獲取的音頻信號(hào)通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、濾波等處理。再次，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)又通過總線以 PCM(脈沖編碼調(diào)制 )方式送到 D/A 轉(zhuǎn)換器，變成模擬的音頻信號(hào)，進(jìn)而通過功率放大器或線路輸出 (Line Out)送到音箱等設(shè)備轉(zhuǎn)換為聲波。而這次的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就是用到了聲卡工作的第一個(gè)步驟。 而在使用聲卡前，又必須對(duì)使用的聲卡的參數(shù)進(jìn)行了解。目前一般的聲卡最高采樣頻率可達(dá) 96KHz；采樣位數(shù)可達(dá) 16位甚至 32位。聲道數(shù)為 2，即立體聲雙聲道，可 同時(shí)采集兩路信號(hào)，需要時(shí)還可選用多路輸入的高檔聲卡或配置多塊聲卡；每路輸入信號(hào)的最高頻率可達(dá) KHz，輸出 16 位的數(shù)字音頻信號(hào)，而 16位數(shù)字系統(tǒng)的信噪比可達(dá) 96dB。 基 于聲卡的虛擬儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 程序設(shè)計(jì)是不是需要有點(diǎn)流程圖？功能分析及說明？還有，寫論文最好不要用口頭敘述事情的語言，最好采用論文的嚴(yán)格科學(xué)語言。 、系統(tǒng)設(shè)計(jì)所調(diào)用到的自定義子 VI及功能設(shè)計(jì) VI 圖 1 聲音配置子 VI用戶前面板 使用聲卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集前，必須對(duì)所要采集的數(shù)據(jù)提前對(duì)聲卡進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。在圖 1中，我們可以明確的看出聲音配置子 VI 將要實(shí)現(xiàn)的功能。在子該程序的前面板上，我們要從 6 個(gè)方面對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，分別為：設(shè)備 ID（設(shè)備 ID是聲音操作時(shí)使用的輸入或輸出設(shè)備。通常，在大多數(shù)情況下都應(yīng)選擇默認(rèn)值 0?？蛇x值的范圍為 0到 n– 1，其中 n是計(jì)算機(jī)上輸入或輸出設(shè)備的個(gè)數(shù)。）、采樣模式（采樣模式指定 VI每次采集一個(gè)樣本（有限采樣）或連續(xù)采樣（連續(xù)采樣）。在有限采樣模式下，寫入每通道采樣數(shù)指定的采樣數(shù)之前，只調(diào)用 讀取聲音輸入 。在連續(xù)采集模式下，可根據(jù)需要反復(fù)調(diào)用“讀取聲音輸入”。 ）、每通道采樣數(shù)（即指定緩沖區(qū)中每通道的采樣數(shù)量）、采樣率 (S/s)（設(shè)置聲音操作的采樣率。通常為 44100 S/s、 22050 S/s、 11025 S/s。默認(rèn)值為 22050 S/s。）通道數(shù)（指定通道 的個(gè)數(shù)。該輸入可接受的通道數(shù)與聲卡支持的通道數(shù)一致。對(duì)于多數(shù)聲卡， 1為單聲道， 2為立體聲。）每采樣比特?cái)?shù)（指定每個(gè)采樣的質(zhì)量，以比特為單位。分辨率通常是 16比特和 8比特。默認(rèn)值為 16。） 圖 2 聲卡配置子 VI圖形代碼框圖 LabVIEW的框圖就像我們平時(shí)使用的程序代碼。 在圖 2 中我們把前面板中的 6個(gè)需要設(shè)置的參數(shù)和一個(gè)設(shè)置完畢的停止按鍵一起放在了一個(gè) While循環(huán)當(dāng)中。并在 While循環(huán)當(dāng)中設(shè)置了一個(gè)定時(shí)系統(tǒng)且被設(shè)置為每 While循環(huán)采集一次。所有采集到的 6個(gè)參數(shù)將會(huì)通過綁定簇變成一個(gè)參數(shù) 。最后傳遞給全局變量從而傳遞給其它的函數(shù)。 圖 3 聲音配置子 VI的圖標(biāo) 圖標(biāo)是 LabVIEW 特有的傳遞信息的標(biāo)志。 LabVIEW的每一個(gè)圖表代表著一個(gè)程序，它可以調(diào)用其他的 VI，也可以被其它的 VI所調(diào)用（這是這個(gè)程序就變成了一個(gè)子 VI）。類似于 C語言中的函數(shù)定義或是庫函數(shù)，可以在不同的場合靈活的對(duì)其進(jìn)行調(diào)用。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)子 VI 圖 4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)子 VI用戶前面板 數(shù)據(jù)采集在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中有著舉足輕重的作用。數(shù)據(jù)采集的開端就在這里。在用戶前面板上，我們?cè)O(shè)置了兩個(gè)按鈕，一個(gè)是 停止按鈕，用于停止對(duì)信號(hào)的輸入；還有一個(gè)是保存按鈕，用于對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。最后還有一個(gè)波形圖，它是用來顯示輸入的波形的，可以讓操作者更加直觀的觀察到采集來的信號(hào)。 圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)子 VI 圖形代碼框圖 1 看似簡單的用戶前面板，其實(shí)并不簡單。幸好，強(qiáng)大的 LabVIEW軟件平臺(tái)為我們實(shí)現(xiàn)內(nèi)置好了豐富的內(nèi)置函數(shù)，方便我們的調(diào)用和使用。在對(duì)圖進(jìn)行功能分析前，我們可以查看附件中的內(nèi)容，先來了解一下在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 中，我們所涉及到的一些強(qiáng)大的 LabVIEW 函數(shù)。 雖然使用到了大量的調(diào)用函數(shù)， 但這些都是 LabVIEW 自帶的內(nèi)置函數(shù)。使用它們可以更好的縮短程序的開發(fā)周期，提高效率。圖 讓我們可以很清晰看出數(shù)據(jù)采集的所有的工作流程。在這張圖中通過全局變量，程序把之前輸入的聲卡參數(shù)作為新的參考值提供給了配置聲音輸入 VI，并通過啟動(dòng)聲音輸入采集 VI、讀取聲音輸入 VI、停止聲音輸入采集 VI 和 聲音輸入清零 VI 將采集到的信息顯示在波形圖上，并供操作人員觀察。同時(shí)，利用文件對(duì)話框 VI、寫入并打開聲音文件 VI、關(guān)閉聲音文件 VI和寫入聲音文件 VI 對(duì)采集到的聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行保存處理。以備今后使用。 圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)子 VI 圖形代碼框圖 2 數(shù)據(jù)采集所需要的的數(shù)據(jù)并不是無限。為此，我在程序中使用了 LabVIEW 的一個(gè)結(jié)構(gòu)來解決這個(gè)問題。 Case 結(jié)構(gòu)很好的解決了這個(gè)問題。當(dāng)沒有按下保存按鈕前（ Case 的分支顯示為“假”），采集到的數(shù)據(jù)將會(huì)不斷地被保存在內(nèi)存當(dāng)中，直到按下保存按鈕（ Ca
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