【正文】 2022[8] 陳敏,湯曉安, LABVEIW 與數(shù)據(jù)采集. 小型微型計算機系統(tǒng),2022:501—503 [9] 種蘭祥,張首軍, .西北大學學報(自然科學版) .2022,32(6):629—632 [10] 楊樂平,李海濤,宵相生, :電子工業(yè)出版社,2022:239245[11] .2022:16—17 [12] :31—36 [13] 徐云峰, .2022:46—47 [14] 計算機虛擬儀器圖形化編程 LABVIEW :中科泛華測控技術有限公司.4—14 [15] 王美剛．基于聲卡的虛擬示波器[D]太原理工大學碩士學位論文，2022[16] 楊樂平,李海濤,趙勇, ：電子工業(yè)出版社.2022：348—3541。藉此完成之際，謹向尊敬的老師和同學致以最衷心的感謝!感謝論文中參考的參考文獻的作者；對于提供論文中隱含的上述提及的支持者以及研究思想和設想的支持者表示感謝。本次畢業(yè)設計是在導師謝檬親切關懷和悉心指導下完成的，老師工作認真，即使在有身孕的情況下依然堅持給我們指導，給我們這一組的同學都留下了深刻的印象，也更加激勵我們必須把畢業(yè)設計做好。要畢業(yè)了，花園般的校園、尊敬的老師、可愛的同學都給我留下了最美好的回憶。西安交通大學城市學院本科畢業(yè)設計（論文）38致謝美麗的古城西安，四年的大學生活就要結束了，回想起美好的大學時光不禁嘴角露出會心的微笑。計算機虛擬示波器的成本低，功能全，可擴充性強，較適合應用于工業(yè)測試和工業(yè)自動化及汽車、輪船、水力和醫(yī)療等領域。虛擬儀器設計已經(jīng)成為測試與儀器技術發(fā)展的一個重要方向。PC 技術與嵌入式系統(tǒng)融合發(fā)展，使虛擬儀器的功能得到進一步的發(fā)展，例如更多的嵌入式和實時功能。 （2）本文所設計的虛擬示波器不具有網(wǎng)絡功能。設計中選用的聲卡的采樣速率較低，帶寬較窄。 展望由于本人的水平有限和設計的條件有限，設計中尚存在許多未盡人意的地方?？紤]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 。 （2）充分利用了計算機的外設連接能力，聲卡的數(shù)據(jù)轉換能力，測試結果和波形顯示。采用硬件聲卡進行數(shù)據(jù)轉換。經(jīng)過測試，本文設計的示波器能對波形和參數(shù)正確的顯示，達到了虛擬示波器的設計要求。4 程序的調(diào)試與測試35西安交通大學城市學院本科畢業(yè)設計（論文）365 總結與展望 結論本文設計的虛擬示波器不僅具有臺式數(shù)字示波器的功能，而且充分發(fā)揮了計算機強大的功能和軟件設計的靈活性。 小結 由調(diào)試結果可知，設計用普通低廉的聲卡代替了數(shù)據(jù)采集卡，在LABVIEW 圖形編程語言環(huán)境下設計實現(xiàn)了一種方便、靈活性強的虛擬示波器，對一些應用領域是一種很好的選擇。方波的波形顯示如圖 43 所示。三角波的波形顯示如圖 42 所示。正弦波波形顯示如圖 41。打開程序后，LABVIEW 聲卡函數(shù)的通道數(shù)設置為 2，采樣數(shù)設置為5000，采樣頻率設置為 22050Hz，聲卡的位數(shù)設置為 16。 波形顯示調(diào)試結果本設計系統(tǒng)由于受聲卡硬件條件的限制，頻率范圍比較窄，可以用來測量音頻范圍的信號（如聲音、脈搏、心電、腦電和電話等） 。? 程序的調(diào)試結果在系統(tǒng)設計完成之后，接下來的任務即是檢驗此虛擬示波器是否可以正常工作并正確的反映波形的特性。 采樣精度系統(tǒng)采樣精度與電路所選器件的位數(shù)有關，設計中選用 16 位采樣的聲卡，采樣精度為 ，分辨率約為 %。 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，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。主要由采樣頻率和采樣精度決定的。將這些模塊在主 VI 的框圖程序中按照一定的邏輯關系組合起來，就形成了一個完整的虛擬示波器。參數(shù)顯示是以數(shù)字的方式顯示。圖 319 參數(shù)顯示模塊程序說明：參數(shù)顯示模塊，它的作用是對信號的參數(shù)顯示出來。西安交通大學城市學院本科畢業(yè)設計（論文）30主要操作說明：在 block diagram：Functions → Signal Processing → Wfm Measure → FFT Spectrum 選擇 FFT Spectrum 函數(shù)。FFT Spectrum 函數(shù)的功能為計算一個時間信號的平均 FFT Spectrum 。實現(xiàn)一個 FFT 運算。317 頻譜分析模塊的前面板頻譜分析模塊的后面板如圖 318 所示。3 虛擬示波器軟件設計29 頻譜分析模塊頻譜分析模塊的前面板是設置頻譜分析模塊的參數(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。圖 316 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。頻率測量模塊前面板如圖 315 所示。主要操作說明：在 block diagram：Functions → Mathematics → Prob amp。 測量模塊采樣點數(shù)測量模塊如圖 314 所示。主要操作說明：在 block diagram： Functions → Graphics amp。 圖 313 聲音輸入清除的后面板程序說明：3 虛擬示波器軟件設計27該函數(shù)用于完成最終的清理工作。 聲音輸入清除聲音輸入清除的前面板如圖 312 所示。主要操作說明：在 block diagram： Functions → Graphics amp。若計算機的速度不夠快，使得緩沖區(qū)內(nèi)容被覆蓋，則會產(chǎn)生一個錯誤信息。圖 311 聲音輸入讀取的后面板程序說明：該函數(shù)用于等待采樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿的消息。聲音輸入讀取的前面板如圖 310 所示。 Sound → Sound → Input → Configure 選擇configure 函數(shù)。緩沖區(qū)長度可選默認值。圖 39 聲音輸入設置的后面板程序說明：聲音輸入設置該函數(shù)的主要功能是設置聲卡中與數(shù)據(jù)采集有關的一些硬件參數(shù)，如采樣率，數(shù)據(jù)格式，緩沖區(qū)長度等。參數(shù)設置如圖 38 所示。當接入 cluster 輸入?yún)?shù)后，輸出端子數(shù)自動調(diào)整為與 cluster 元素數(shù)目相同。5）Functions → Cluster → Unbundle 選擇 Unbundle 函數(shù)。其中包含三項數(shù)據(jù)，分別為：sound quality；rate ；bits persample。2） Functions → Structure → Case 選擇 Case 循環(huán)。 Sound → Sound → Sound Input 選擇 Sound Input 函數(shù)。這個在后面波形產(chǎn)生模塊中進行詳細解釋。聲卡的采樣頻率（rate ）有 4 種選擇，即 8000Hz，11025Hz，22050Hz和 44100Hz，采樣頻率不同，采到的波形的質(zhì)量也不同，應視具體情況采用合適的頻率，在設計中，為了得到良好的演示效果，我采用了 44100Hz 的采樣頻率。當然，還有一個重要的原因是，如果選擇 mono（單聲道） ，SI 出來的數(shù)據(jù)是標量，不能組成數(shù)組，進而不便于數(shù)據(jù)的各種處理。其中，16 位聲道比 8 位聲道采樣信號的質(zhì)量好，立體聲（stereo）比單聲道（mono）采樣信號好，最好的采樣通道形式是 stereo 16bit，這樣采樣的波形穩(wěn)定，而且干擾小。 如圖 37 所示，為數(shù)據(jù)采集和處理模塊。 數(shù)據(jù)采集和處理模塊數(shù)據(jù)采集模塊是虛擬示波器軟件的硬件驅(qū)動部分，在這里主要是利用LABVIEW 里面的聲卡函數(shù)完成聲卡的硬件參數(shù)設置、啟動聲卡采集數(shù)據(jù)、等西安交通大學城市學院本科畢業(yè)設計（論文）22待采樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿的消息、通知聲卡停止采集等任務。讀取過程完后，經(jīng)過聲卡的清理后，再進行下一次的讀取過程。在讀區(qū)過程中，還能把虛擬示波器的周期平均、峰峰值、負峰值、正峰值、周期均方根、直流、均方根的數(shù)值也顯示出來。 總程序的設計最終設計出的程序的總框圖如圖 35：圖 35 程序總框圖總框圖說明：信號通過聲卡采集進入虛擬儀器中，通過聲卡的基本設置，設置聲卡的一些基本參數(shù)，聲卡的采樣頻率不能太低，如果頻率太低，采集過程中，不能連續(xù)的采集，示波器的輸出就會中斷。 LABVIEW 虛擬示波器的程序設計 前面板的設計本論文設計的虛擬示波器控制面板如圖 34 所示：圖 34 示波器的控制面板控制前面板說明：本文的前面板可以顯示信號的波形、幅頻特性、相頻特性。通過波形的顯示，最后把波形的其他參數(shù)以數(shù)字的形式都顯示出來。例如關閉聲卡采樣通道，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） 。已采集而未被讀出的數(shù)據(jù)會留在緩沖區(qū)中，可以使用 read 函數(shù)一次讀完。這時應調(diào)節(jié)緩沖區(qū)的大小，在采樣時間和數(shù)據(jù)讀取之間找到一個理想的平衡點。當產(chǎn)生這一消息時，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)生一個數(shù)據(jù)采樣集合。采集到的數(shù)據(jù)會被暫存在緩沖區(qū)中，這一過程無需程序干預，由聲卡硬件使用 MDA 直接完成，保證了采集過程的連續(xù)性。緩沖區(qū)長度可選默認值。表 31 Input 函數(shù)簡介函數(shù)名稱 功能說明configure該函數(shù)的主要功能是設置聲卡中與數(shù)據(jù)采集有關的一些硬件參數(shù)，如采樣率，數(shù)據(jù)格式，緩沖區(qū)長度等。表 31 是 LABVIEW 中 Graphics amp。 圖 31 LABVIEW 中的 sound 函數(shù)的 Input 函數(shù)在本設計中主要運用到 LABVIEW 中 Graphics amp。 Sound 的函數(shù)中Sound 函數(shù)中的 Input 函數(shù)。 LABVIEW 中有關聲卡函數(shù)介紹 LABVIEW 中提供了一系列使用 Windows 底層函數(shù)編寫的與聲卡有關的函數(shù)。圖標連接端口可以把 VI 變成一個 Sub VI，然后象子程序一樣在其他程序中調(diào)用?？刂屏鲌?zhí)行的是指令驅(qū)動，而數(shù)據(jù)流執(zhí)行的是數(shù)據(jù)流驅(qū)動或依賴數(shù)據(jù)的。LABVIEW 采用的一種獲得專利的數(shù)據(jù)流編程模式?？刂贫丝诤椭甘径丝谟糜谇懊姘鍖ο?，當 VI 程序運行時，從控制輸入的數(shù)據(jù)通過控制端傳遞到框圖程序，供其中的程序使用，產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)再通過指示端口傳輸?shù)角懊姘鍖闹甘局酗@示。數(shù)據(jù)端口是數(shù)據(jù)在前面板對象和框圖程序之間傳輸?shù)耐ǖ?，是?shù)據(jù)在框圖程序內(nèi)節(jié)點之間傳輸?shù)慕涌?[13]。節(jié)點之間數(shù)據(jù)連線按照一定的邏輯關系相互連接，可定義框圖程序內(nèi)的數(shù)據(jù)流動方向?？驁D程序由節(jié)點（Node） 、數(shù)據(jù)連線（Wire）構成。 一個程序前面板都對應著一段框圖程序。在程序前面板上，輸入量被稱為控制（Controls） ，為虛擬儀器的框圖程序提供數(shù)據(jù)；輸出量被稱為顯示（Indicators） ，顯示虛擬儀器流程圖中產(chǎn)生或獲得的數(shù)據(jù)。 LABVIEW 程序組成 該環(huán)境包括三個部分：程序前面板、框圖程序和圖標連接端口。 G 語言與傳統(tǒng)高級編程語言最大的差別在于編程方式一般高級語言采用文本編程，而 G 語言采用圖形化編程語言。 G 語言是一種適合應用于編程任務，具有擴展函數(shù)庫的通用編程環(huán)境。 G 語言簡介 LABVIEW 是一個功能比較完整的軟件開發(fā)環(huán)境，但它是為代替常規(guī)的BASIC 和 C 語言設計的，它是一種編程語言而不僅僅是一個軟件開發(fā)環(huán)境。DLL 提供最大的靈活性，可以將 LABVIEW 與其他開發(fā)工具如VB，VC 和 NI 的 Measurement Studio 結合起來。LABVIEW 專業(yè)版開發(fā)系統(tǒng)包括應用程序生成器（Application Builder） ，可以創(chuàng)建并發(fā)布獨立的可執(zhí)行程序、共享庫或動態(tài)連接庫（DLL） 。LABVIEW具有許多特性，能使測量和自動化應用方案完成適用于用戶企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營，能將應用方案以網(wǎng)頁的形式發(fā)表，或在互聯(lián)網(wǎng)的應用程序間進行數(shù)據(jù)傳遞。數(shù)據(jù)采集卡是進行高速直接控制以及低速控制的理想設備。無論是使用基于計算機的插入式儀器設備，還是使用GPIB，VXI，Ether 接口或是串口的獨立儀