【正文】 四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。感謝老師四年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關(guān)心和愛護(hù)。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際工作中去。最后，我要感謝我的父母對我的關(guān)系和理解，如果沒有他們在我的學(xué)習(xí)生涯中的無私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無法順利完成今天的學(xué)業(yè)。其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對我的嚴(yán)格要求，感謝他們對我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。學(xué)位論文作者（本人簽名）： 年 月 日學(xué)位論文出版授權(quán)書本 人 及 導(dǎo) 師 完 全 同 意 《 中 國 博 士 學(xué) 位 論 文 全 文 數(shù) 據(jù) 庫 出 版 章 程 》 、 《 中 國 優(yōu) 秀 碩 士 學(xué) 位論 文 全 文 數(shù) 據(jù) 庫 出 版 章 程 》(以 下 簡 稱 “章 程 ”)，愿 意 將 本 人 的 學(xué) 位 論 文 提 交 “中 國 學(xué) 術(shù) 期 刊（光 盤 版 ）電 子 雜 志 社 ”在 《中 國 博 士 學(xué) 位 論 文 全 文 數(shù) 據(jù) 庫 》、《中 國 優(yōu) 秀 碩 士 學(xué) 位 論 文 全 文 數(shù) 據(jù)庫 》中 全 文 發(fā) 表 和 以 電 子 、網(wǎng) 絡(luò) 形 式 公 開 出 版 ，并 同 意 編 入 CNKI《中 國 知 識 資 源 總 庫 》，在《中 國 博 碩 士 學(xué) 位 論 文 評 價(jià) 數(shù) 據(jù) 庫 》中 使 用 和 在 互 聯(lián) 網(wǎng) 上 傳 播 ，同 意 按 “章 程 ”規(guī) 定 享 受 相 關(guān)權(quán) 益 。 對 本 文 的 研 究 做 出 重 要 貢 獻(xiàn) 的個(gè) 人 和 集 體 ， 均 已 在 文 中 以 明 確 方 式 注 明 并 表 示 感 謝 。　　　　　　　 　　指導(dǎo)教師評定成績：　 　　　　　 指導(dǎo)者(簽字) ： 年　 　 月 　　 日36評閱者評語：　　　　　　　　　　　評閱 教師評定成績：　 　　　　 評閱者( 簽字)： 年 　　月 　　 日答辯委員會（小組）評語： 答辯成績：　 　　　　　　　　　　 答辯委員會（小組）負(fù)責(zé)人( 簽字)： 年　 　月　 　 日 37學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本 人 鄭 重 聲 明 ： 所 呈 交 的 學(xué) 位 論 文 ， 是 本 人 在 導(dǎo) 師 的 指 導(dǎo) 下 進(jìn) 行 的 研 究 工 作 所 取得 的 成 果 。該生在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，各方面均表現(xiàn)較出色，在同學(xué)的幫助下完成通虛擬儀器設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電子科技大學(xué)中山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄學(xué)生姓名 陳建文 專業(yè)班級 2022 通信工程 A班 學(xué)號 25202205081畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 虛擬儀器設(shè)計(jì) 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng)指導(dǎo)教師 孟慶元 評閱教師答辯時(shí)間 答辯地點(diǎn)答辯小組提問及學(xué)生回答問題情況記錄答辯組提問一：學(xué)生回答情況（請打勾）：好（ ） 較好（ ） 一般（ ） 差（ ）答辯組提問二：學(xué)生回答情況（請打勾）：好（ ） 較好（ ） 一般（ ） 差（ ）答辯組提問三：學(xué)生回答情況（請打勾）：好（ ） 較好（ ） 一般（ ） 差（ ）答辯組提問四：學(xué)生回答情況（請打勾）：好（ ） 較好（ ） 一般（ ） 差（ ）答辯組提問五：學(xué)生回答情況（請打勾）：好（ ） 較好（ ） 一般（ ） 差（ ）答辯小組成員：答辯小組組長（簽名）： 答辯小組秘書（簽名）： 年 月 日 35電子科技大學(xué)中山學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 成 績 評 定 表學(xué)生姓名：陳建文 班級、學(xué)號：2022 通信工程 A 題 目：虛擬儀器設(shè)計(jì) 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 綜合成績： 　 指導(dǎo)者評語：該生領(lǐng)悟能力較強(qiáng)， 能夠通過自己觀察發(fā)現(xiàn)解決問題的新方法，并且能夠?qū)⑵鋵?shí)現(xiàn)。也要感謝跟我一組的同學(xué)，許多次在我設(shè)計(jì)不知如何下手時(shí)，他都給了我許多的建議，使我大大加快了設(shè)計(jì)的進(jìn)程。首先謝謝我的指導(dǎo)老師：孟慶元。4 低通濾波器的應(yīng)用應(yīng)用低通濾波器的主要目的是去除外界干擾，去掉高頻噪聲信號。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 %。（二）主要技術(shù)指標(biāo)：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。（2）充分利用了計(jì)算機(jī)的外設(shè)連接能力，測試結(jié)果和波形顯示。如圖51圖 616 總結(jié)與展望設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅具有聲卡采集的功能，而且充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的功能和軟件設(shè)計(jì)的靈活性，模擬采集數(shù)據(jù)。經(jīng)過長時(shí)間的反復(fù)熟悉之后，對這些 VI 的點(diǎn)選路徑都熟悉了。圖 44 模擬波形圖 45 疊加后的波形 小結(jié)由調(diào)試結(jié)果可知，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種方便、靈活性強(qiáng)的虛擬示波器，對一些應(yīng)用領(lǐng)域是一種很好的選擇。聲卡采集到的波形如圖 43 所示：圖 43 聲卡采集到的波形顯示說明：波形分為直接聲卡采集到的波形和經(jīng)過低通濾波后的波形，同時(shí)可以通過右側(cè)控件，改變波形的顏色和設(shè)置低通濾波的截止頻率。 程序的調(diào)試結(jié)果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） 。當(dāng)信號切換的控件位真時(shí)，波形瀏覽器直接把聲卡讀出的波形顯示出來；當(dāng)信號切換的控件為假時(shí)，波形瀏覽器顯示模擬數(shù)據(jù)；然后經(jīng)過低通濾波送給波形瀏覽器顯示。 程序的總框圖程序的總框圖如圖 52 所示：圖 42 程序總框圖總框圖說明：信號通過聲卡采集進(jìn)虛擬器中，通過聲卡的基本設(shè)置，設(shè)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。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 %。圖 41 程序前面板 聲卡配置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。最終使用的時(shí)候可以生成應(yīng)用程序，直接在別的電腦上安裝使用即可。4 程序設(shè)計(jì)顯示 程序的使用方法 程序的環(huán)境本程序是在 labview 環(huán)境下編寫的，用高版本可以查看此程序，低版本是打不開的。將這些模塊在主 VI 的框圖程序中按照一定的邏輯關(guān)系組合起來，就形成了一個(gè)完整的程序。后面板實(shí)現(xiàn)模塊如圖：前面板演示如圖 313，可以設(shè)定截止頻率：圖 313 前面板演示圖低頻濾波器配置方法如圖 314 所示:314 頻譜分析模塊的前面板 波形顯示模塊波形顯示模塊如圖 315 所示：圖 315 波形顯示模塊程序說明：波形顯示控件可以手動調(diào)整 X、Y 軸的最大值和最小值，這樣可以更準(zhǔn)確的分析波形。因此在測量信號時(shí)希望把高頻噪聲信號去掉。具體實(shí)現(xiàn)如圖 311，控制如圖 312圖 311 模擬波形實(shí)現(xiàn)模塊后面板模擬波形實(shí)現(xiàn)模塊前面板如圖 312 所示：圖 312 模擬波形實(shí)現(xiàn)模塊前面板程序說明：兩個(gè)通道的波形疊加成一個(gè)需要的波形，進(jìn)行分析等！當(dāng)聲卡沒有采集數(shù)據(jù)的時(shí)候，可以用 labview 模擬的數(shù)據(jù)波形代替通過聲卡采集到的波形。程序的主要實(shí)現(xiàn)模塊，當(dāng)選擇模擬波形時(shí)，有兩個(gè)通道可以選擇波形，可以調(diào)整幅值、頻率、相位。 1=x2輸入 f[x_]:=f[x2] /。三角波：三角波函數(shù)：輸入 f[x_]:=x /。方波不一定是交流波。電流的波形為矩形的電流即為方波電流。正弦波：公式為 y=Asin(ωx+φ）A 為振幅，ω 周期，φ 相位。發(fā)出的波形主要有：正弦波、方波、三角波、鋸齒波、高斯白噪聲、Gamma。 Sound → Sound → Input → Clear 選擇 clear 函數(shù)。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） 。 Sound → Sound → Input → Read 選擇 read 函數(shù)。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)。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。Sound Input Read .VI 的前面板為聲卡采集時(shí)的參數(shù)設(shè)置。 Sound → Sound → Input → Configure 選擇configure 函數(shù)。緩沖區(qū)長度可選默認(rèn)值。圖 35 Sound Input Configure .Vi 的后面板程序說明：Sound Input Configure，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)長度等。參數(shù)設(shè)置如圖 34 所示。6)聲卡參數(shù)設(shè)置如如圖 331圖 331 數(shù)據(jù)采集參數(shù)配置 聲音輸入配置虛擬儀器Sound Input Configure .Vi 的前面板如圖 34 所示。對輸入簇 Cluster 進(jìn)行解包。4） 右鍵點(diǎn)擊 SI Config 函數(shù)的 Buffer Size 輸入，選擇 create control，自動生成無符號長整數(shù)類型的控鍵。3） 右鍵點(diǎn)擊 SI Config 函數(shù)的 Sound Format 輸入，選擇 create control，自動生成 Sound Format 簇類型控鍵。1） Functions → Structures → While Loop 選擇 While 循環(huán)。主要操作說明；在 block diagram：Functions → Graphics amp。而在采樣率的選擇方面，我采用了一個(gè) case 循環(huán)，目的是在采樣率為 44100Hz 的條件下，在循環(huán)內(nèi)產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)。所以在設(shè)計(jì)中我采用 stereo 16bit 進(jìn)行雙聲道采樣。另外，用單聲道采樣，左右聲道信號都相同，而且每個(gè)聲道的幅值只有原信號幅值的1/2；采用立體聲采樣，左右聲道互不干擾，可以采兩路不同的信號，而且采樣的信號幅值與原幅值相同。圖 33 數(shù)據(jù)采集和處理模塊程序說明：在 LABVIEW 軟件中，對于聲卡的聲道可以分為 mono 8bit（單聲道 8 位） ，mono 16bit（單聲道 16 位） ，stereo 8bit（立體聲 8 位）和 stereo 16bit（立體聲 16 位） 。 數(shù)據(jù)采集和處理模塊數(shù)據(jù)采集模塊是虛擬軟件的硬件驅(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(shè)置、啟動聲卡采集數(shù)據(jù)、等待采樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿的消息、通知聲卡停止采集等任務(wù)。圖標(biāo)連接端口可以把 VI 變成一個(gè) 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(dāng) VI 程序運(yùn)行時(shí)，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?yīng)的指示中顯示。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(diǎn)之間傳輸?shù)慕涌?。?jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)連線按照一定的邏輯關(guān)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(diǎn)（Node） 、數(shù)據(jù)連線（Wire）構(gòu)成。一個(gè)程序前面板都對應(yīng)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(gè)部分：程序前面板、框圖程序和圖標(biāo)/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