【導(dǎo)讀】道德、學(xué)術(shù)規(guī)范的行為，也沒有侵犯任何其他人或組織的科研成果及專利。如本畢業(yè)設(shè)計（論文）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計（論文）成果歸武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院所有。技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。該技術(shù)是在通用的計算機(jī)平臺上定義和設(shè)計儀器的測。操作人員可通過友好的圖形化用戶界面和圖形化編程語言來控制儀器的啟。示、故障診斷、數(shù)據(jù)存儲以及控制輸出等功能。器系統(tǒng)的功能,以適應(yīng)不同使用者的需要。其中信號的輸入部分一般使用數(shù)據(jù)采集。商用的數(shù)據(jù)采集卡具有較大的通用性,但其價格昂貴,在具體的應(yīng)用場合,有些功能可能并不實用。普通聲卡,具有16位量化精度,數(shù)據(jù)采集頻率為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,個別性能指標(biāo)還優(yōu)于商用數(shù)據(jù)采集卡,而價格卻為商用數(shù)據(jù)采集卡的十幾分之一甚至幾十分之一。發(fā)平臺,設(shè)計實現(xiàn)了一個虛擬示波器。該系統(tǒng)能夠正確采集聲卡設(shè)計頻率范圍內(nèi)的

　　

【正文】 read .VI 后版面 “ Sound Input clear .VI”：如圖 所示 。 圖 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）。 主要操作說明： 在 block diagram： Functions → Graphics amp。 Sound → Sound → Input → Clear 選擇 clear 函數(shù)。 “ Sound Input clear .VI”前版面如圖 所示 。 圖 Sound Input clear .VI 前版面 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 “ Sound Input clear .VI”后版面如圖 所示 。 圖 Sound Input clear .VI 后版面 測量模塊 采樣點數(shù)測量模塊如圖 所示。 圖 采樣點數(shù)測量模塊 程序說明： 采樣點數(shù)測量模塊主要用于獲得波形的采樣點數(shù)，其中采用的 Statistics 函數(shù)，它是用來確定波形運(yùn)行時的采樣點數(shù)，取決于輸入的程序中設(shè)定的值。 主要操作說明： 在 block diagram： Functions → Mathematics → Prob amp。 Stat → Statistics 選擇 Statistics 函數(shù)。 頻率測量模塊前面板如圖 所示。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 頻率測量模塊前面板 頻率測量模塊的后面板如圖 所示。 圖 頻率測量模塊的后面板 程序說明： 頻率測試模塊，主要用于測量信號波形的頻率。其中采用的函數(shù)為 Extract Single Tone Information 函數(shù)。它是用來獲取一個信號的，求出音頻信號的最高幅度或者一個指定的頻率范圍，并返回一個單一的頻率、幅度、相位值。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 主要操作說明： 在 block diagram： Functions → Signal Processing → Wfm Measure → Extract Single Tone Information 選擇 Extract Single Tone Information 函數(shù) [12]。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 第 4 章 系統(tǒng)的調(diào)試和程序顯示 虛擬示波器的性能 (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。考慮到聲卡本身采集質(zhì)量問題，實際測試的模擬信號的最高頻率為 [13]。 (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)計中選用 16 位采樣的聲卡，采樣精度為 ，分辨率約為 %， 實時帶寬： 2KHz[14]。 虛擬示波器的操作界面 虛擬示波器前面板如圖 所示 ,前版面說明：在該虛擬示波器前版面中，運(yùn)用 3 個波形顯示 vi 來分別顯示輸入信號的波形，相位，幅度，用數(shù)字控件來設(shè)置對聲音格式，采樣數(shù)和設(shè)備 ID 分別進(jìn)行設(shè)置，用數(shù)字顯示 vi 來對具體測量出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，開關(guān)控制程序的進(jìn)行。 圖 虛擬示波器前面板 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 虛擬示波器總程序框圖 虛擬示波器的前面板是應(yīng)該根據(jù)實際中的 儀器面板以及該儀器所要實現(xiàn)的各種功能進(jìn)行設(shè)計的程序交互式圖形化用戶界面。根據(jù)計算機(jī)聲卡的實際特性，將聲卡設(shè)置為雙通道、 采樣頻率、 16 位采樣比特數(shù)、連續(xù)采樣等，如圖 所示。本設(shè)計根據(jù)實際顯示需要，設(shè)計的顯示前面板如圖 所示，該虛擬示波器界面實時顯示了所采集歌聲的實時信號。同時，實時顯示界面的示波器屬性設(shè)置為 X、 Y 軸均設(shè)置為 “ 自動調(diào)整標(biāo)尺 ” ，從而保證無論信號幅值如何改變，總可以在縱坐標(biāo)上是清晰顯示，這樣不僅方便用戶操作，而且觀察方便 [15]。 圖 聲卡參數(shù)設(shè)置 圖 實際采集音頻信號實時顯示 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 虛擬示波器后面板程序圖 后版面程序框圖中，選擇 LabVIEW 中自帶的“ Sound Input ”和“ Sound Input Read .VI”來對聲卡信號進(jìn)行采集，通過“ Sound Input ”的接線端，連接數(shù)字控件，對聲卡采集進(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，并且能夠連續(xù)的進(jìn)行數(shù)據(jù)測量和波形顯示。并且運(yùn)用節(jié)點開關(guān)和邏輯 vi 和“ Unbundle By ”來對程序的進(jìn)程進(jìn)行控制，既能自注的對程序進(jìn)行關(guān)閉，也能在程序運(yùn)行有錯誤時，程序自動關(guān)閉并提示錯誤。 虛擬示波器后面板程序框圖 如圖 所示 。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 虛擬示波器波形顯示 聲音信號的顯示如 圖 所示 。 圖 一 般聲音信號的顯示 為了清楚的顯示虛擬示波器的特性，采用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生單位信號 、 正弦信號 、 三角波信號和方波信號 。 正弦波如圖 所示 。 圖 正弦波信號 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 方波信號 顯示如圖 所示 。 圖 方波信號 三角波信號顯示如 圖 所示 。 圖 三角波信號 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 第 5 章 總結(jié) 與展望 至此，對基于 LABVIEW 聲卡虛擬示波器的設(shè)計與研究已完成，實現(xiàn)了具有聲卡采集參數(shù)設(shè)定功能、錄音和重放功能也實現(xiàn)了聲音數(shù)據(jù)的采集、完成功率譜信號的顯示。聲音采集數(shù)據(jù)能夠儲存并根據(jù)需要調(diào)用、具有聲音信號濾波及處理功能。 聲卡雖能較好地實現(xiàn)示波器的功能，但在實際應(yīng)用中，它也存在不少缺陷。因為外接了相應(yīng)的運(yùn)放電路，所以在實際的測量過程中經(jīng)過了從信號到電路，從電路再到聲卡的過程，與普通的示波器，或是采集卡的示波器相比，中間多了一個環(huán)節(jié)，也就意味著受到外界干擾的機(jī)會也就增大了。我們在對上面的 設(shè)計進(jìn)行實際應(yīng)用的時候也經(jīng)常出現(xiàn)上一秒與下一秒的波形產(chǎn)生劇變的情況。另外由于聲卡自身缺陷，對能測量的信號的范圍和幅度的限制都比較高。在本設(shè)計中，比例運(yùn)算放大電路作為中間級解決了部分波形較小的問題。但在信號源的頻率測量方面，對兆級的信號源的頻率測量時不可能得到正確的結(jié)果。當(dāng)采樣頻率設(shè)為 48KHz時，理論上能測量的信號的最高頻率為 24KHz。但聲卡作為計算機(jī)的常用硬件，在被測信號的各項參數(shù)要求不高的時候仍然是一個不錯的選擇。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 參考文獻(xiàn) [1] 劉君華等 .虛擬儀器圖形化編程語言 LABVIEW 教程 [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，～ 8. [2] 范福玲，韓建勛 .基于 LABVIEW 的虛擬信號發(fā)生器的設(shè)計 [J].中原工學(xué)院學(xué)報， 2021，17(4):26～ 28. [3] 馬海瑞 ,周愛軍 .基于聲卡的 LABVIEW 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)設(shè)計 .微計算機(jī)信息 .2021,21卷 ,09s 期 [4] 百 度 文 庫 , 基于 LabVIEW 的 聲 卡 信 號 采 集 分 析 系 統(tǒng) 設(shè) 計 [EB/OL]. [5] 候國屏 ,王坤 ,葉齊鑫編著 . 編程與虛擬儀器設(shè)計 .北京 :清華大學(xué) 出版社 ,2021 [6] 劉君華主編 .基于 LABVIEW 的虛擬儀器設(shè)計 .北京：電子工業(yè)出版社 .2021 [7] 王劍 .基于 LabVIEW 的數(shù)據(jù)采集 及分析系統(tǒng)的開發(fā) .哈爾濱理工大學(xué)碩士論文 . [8] 種蘭祥 ,張首軍 ,閻麗 .基于計算機(jī)聲卡的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) .西北大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 ) .2021,32(6):629— 632 [9] Robert 著 .LabVIEW6i 實用教程 .北京：電子工業(yè)出版社 ,2021 [10] LABVIEW Function Manual. USA： National Instruments [11] Gary W Gohson. LABVIEW Graphic Programming . GrawHill, 1998 [12] 陳敏 ,湯曉安等 .虛擬儀器軟件 LABVEIW 與數(shù)據(jù)采集 .小型微型計算機(jī)系統(tǒng) ,2021 [13] 李瑩 . 基于 LabVIEW 的多路信號發(fā)生器軟件開發(fā) .華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 . [14] 李瑋 . 示波器的使用與檢測技巧 .化學(xué)工業(yè)出版社 . [15] 戴鵬飛 ， 王勝開 , 王格芳鄧編著 . 測試工程與 LabVIEW 應(yīng)用 . 北京電子工業(yè)出版社 ， 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 致謝 過數(shù)周的忙碌畢業(yè)論文設(shè)計終于接近尾聲，在這段日子里感謝給我積極幫助，細(xì)心地的指導(dǎo)教師