【正文】 但聲卡作為計(jì)算機(jī)的常用硬件，在被測(cè)信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)要求不高的時(shí)候仍然是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。另外由于聲卡自身缺陷，對(duì)能測(cè)量的信號(hào)的范圍和幅度的限制都比較高。聲音采集數(shù)據(jù)能夠儲(chǔ)存并根據(jù)需要調(diào)用、具有聲音信號(hào)濾波及處理功能。 正弦波如圖 所示 。并且運(yùn)用節(jié)點(diǎn)開(kāi)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。本設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際顯示需要，設(shè)計(jì)的顯示前面板如圖 所示，該虛擬示波器界面實(shí)時(shí)顯示了所采集歌聲的實(shí)時(shí)信號(hào)。 (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 ，分辨率約為 %， 實(shí)時(shí)帶寬： 2KHz[14]。它是用來(lái)獲取一個(gè)信號(hào)的，求出音頻信號(hào)的最高幅度或者一個(gè)指定的頻率范圍，并返回一個(gè)單一的頻率、幅度、相位值。 頻率測(cè)量模塊前面板如圖 所示。 圖 Sound Input clear .VI 后版面 測(cè)量模塊 采樣點(diǎn)數(shù)測(cè)量模塊如圖 所示。 主要操作說(shuō)明： 在 block diagram： Functions → Graphics amp。 圖 Sound Input read .VI 前版面 “ Sound Input read .VI”后版面如圖 所示 。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。 圖 Sound Input 前版面 “ Sound Input ”后版面如圖 所示 。緩 沖區(qū)長(zhǎng)度可選默認(rèn)值。 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。通過(guò)波形的顯示，最后把波形的其他參數(shù)以數(shù)字的形式都顯示出來(lái)。一般測(cè)試儀器由信號(hào)采集、信號(hào)處理和結(jié)果顯示三大部分組成，這三大部分均由硬件構(gòu)成。實(shí)際的數(shù)據(jù)采集 流程是： (1) 初始化 。這個(gè) VI 叫做通用錯(cuò)誤處理器，并且它包括作為通用錯(cuò)誤處理器的相同的基礎(chǔ)功能除了少許選項(xiàng) [8]。 (4) Power amp。 (4) SO Clear 關(guān)閉輸出聲音設(shè)備與 task ID in 端子相關(guān)聯(lián)，并且任何設(shè)備運(yùn)用的資源要釋放都必須送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中去。如果這個(gè)設(shè)備正處于暫停模式中，我們則叫這個(gè) VI 不工作。 (2) SO Write 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 該函數(shù)需要聯(lián)合 task ID in 向聲音輸出設(shè)備寫 入數(shù)據(jù)。 (5) SI Clear 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 DMA 緩沖區(qū)內(nèi)存 聲卡等）。已采集而未被讀出的數(shù)據(jù)就會(huì)留在緩沖區(qū)中，可以使用 SI Read 函數(shù)一次讀完。這時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)緩沖區(qū)的大小，在采樣時(shí)間與數(shù)據(jù)讀取之間找到一個(gè)理想的平衡點(diǎn)。如果驅(qū)動(dòng)已經(jīng)運(yùn)行了 ，命令這個(gè) VI不要起作用。當(dāng)設(shè)置好了后，你可以使用 SI Start VI 和 SI Read VI 從設(shè)備中獲取聲音。 1. 聲音輸入函數(shù) (1) SI Config 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。框圖程序是利用圖形語(yǔ)言對(duì)前面板的控制量和指示量進(jìn)行控制。與傳統(tǒng)編程語(yǔ)言最大的區(qū)別是 LabVIEW使用圖形語(yǔ)言 （ 即各種圖標(biāo)、圖形符號(hào)、連線等 ） ，以框圖的形式編寫程序。 以 LabVIEW 為基礎(chǔ)的本聲卡信號(hào)采集系統(tǒng)主要完成了信號(hào)采集、存儲(chǔ)、回放和頻域分析等功能。 LabVIEW 還整合了諸如滿足 GPIB、 VXI、 USB、RS232 和 RS485 以及數(shù)據(jù)采集卡等硬件通訊的全部功能。 信號(hào) 處理 聲音 播放 Mic in Line in Line out Lab 計(jì) VIEW 算 機(jī) 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 聲卡數(shù)據(jù)采集流程如圖 所示 。 在信號(hào)進(jìn)入聲卡之前必須經(jīng) 過(guò)信號(hào)調(diào)理，主要包括信號(hào)的放大、濾波、隔離和線性化處理，以使其能夠被聲卡正確的識(shí)別?？梢允褂脡牡牧Ⅲw聲耳機(jī)做一個(gè)雙通道的輸入線，剪去耳機(jī)，保留線和插頭即可。 圖 音量控制窗口 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 聲卡的配置 2. 硬件的連接 硬件連接采用兩種方法： (1) 一條一端是 插孔，另外一端是鱷魚(yú)夾的連接線； (2) 另一條 是一條雙端均為 插孔的音頻連接線。如果不正常，需要檢查聲卡的設(shè)置。此外，將聲卡的 Line Out 端口接到耳機(jī)上還可以實(shí)時(shí)的監(jiān)聽(tīng)聲音信號(hào)。 聲卡一般有 Line In 和 Mic In 兩個(gè)信號(hào)輸入插孔，聲音傳感器 （ 本文采用通用的麥克風(fēng) ） 信號(hào)可通過(guò)這兩個(gè)插孔連接到聲卡。以聲卡作為虛擬測(cè)試儀器的硬件設(shè)備必須對(duì)其頻率特性有所了解。因而使用聲卡的局限性就是不允許用戶在最高采樣率下隨意設(shè)定采樣頻率。 (2) 采樣頻率 。 (1) 采樣位數(shù) 。 論文主要 工作 論文的目的是利用 LabVIEW 軟件設(shè)計(jì)一虛擬示波器，通過(guò)聲卡作為音頻信號(hào)的采集硬件，利用虛擬示波器顯示采集波形并完成波形分析等功能。 (3) 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)測(cè)量。 示波器、信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀是科研機(jī)關(guān)、企業(yè)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室、大專院所的必備測(cè)量設(shè)備，而虛擬示波器系統(tǒng)集成了示波器、信號(hào)發(fā)生器和頻譜分析模塊，具有很大的應(yīng)用價(jià)值，主要 有 ： (1) 可以加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)。 此外，傳統(tǒng)示波器體積相對(duì)龐大，制造成本比較高，這就增加了測(cè)量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本。此外，測(cè)量完成后可以顯示和打印所需的報(bào)表（或曲線），可以把測(cè)量數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享 [2]。這樣形成的測(cè)量系統(tǒng)更靈活、更高效、更開(kāi)放、更便宜。虛擬儀器的處理能力和智能化程度主要取決于儀器的軟件水平。 第二 ,虛擬儀器測(cè)量功能是通過(guò)對(duì)圖形化軟件流程圖的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如由各種開(kāi)關(guān)、按鍵、顯示器等實(shí)現(xiàn)儀器電源的：“通” 、 “斷”；被測(cè)信號(hào)的“輸入通道”、“放大倍數(shù)”等參數(shù)的設(shè)置；測(cè)量結(jié)果的“數(shù)值顯示”、“波形顯示”等。 Virtual oscilloscope 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 第 1 章 緒論 .....................................................................................................................1 虛擬儀器概述 ....................................................................................................1 虛擬示波器研究的背景和意義 ........................................................................2 論文主要工作 ....................................................................................................3 第 2 章 系統(tǒng)的信號(hào)采集 .................................................................................................4 聲卡的配置與連接 ............................................................................................4 聲卡信號(hào)采集方法 ............................................................................................6 聲卡信號(hào)采集流程 .................................................................................7 聲卡信號(hào)采集 的實(shí)現(xiàn) .............................................................................8 第 3 章 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) .........................................................................................9 軟件開(kāi)發(fā)工具 LABVIEW 介紹 .........................................................................9 虛擬示波器總體設(shè)計(jì) ...........................