【正文】 的程序使用，產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)再通過(guò)指示端口傳輸?shù)角懊姘鍖?duì)應(yīng)的指示中顯示。數(shù)據(jù)端口是數(shù)據(jù)在前面板對(duì)象和框圖程序之間傳輸?shù)耐ǖ溃菙?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(dòng)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(duì)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(yǔ)言與傳統(tǒng)高級(jí)編程語(yǔ)言最大的差別在于編程方式一般高級(jí)語(yǔ)言采用文本編程，而 G 語(yǔ)言采用圖形化編程語(yǔ)言。G 語(yǔ)言是一種適合應(yīng)用于編程任務(wù)，具有擴(kuò)展函數(shù)庫(kù)的通用編程環(huán)境。 G 語(yǔ)言簡(jiǎn)介L(zhǎng)ABVIEW 是一個(gè)功能比較完整的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，但它是為代替常規(guī)的 BASIC 和 C 語(yǔ)言12設(shè)計(jì)的，它是一種編程語(yǔ)言而不僅僅是一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。DLL 提供最大的靈活性，可以將 LABVIEW 與其他開(kāi)發(fā)工具如 VB，VC 和 NI 的 Measurement Studio 結(jié)合起來(lái)。LABVIEW 專業(yè)版開(kāi)發(fā)系統(tǒng)包括應(yīng)用程序生成器（Application Builder） ，可以創(chuàng)建并發(fā)布獨(dú)立的可執(zhí)行程序、共享庫(kù)或動(dòng)態(tài)連接庫(kù)（DLL） 。LABVIEW 具有許多特性，能使測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用方案完成適用于用戶企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，能將應(yīng)用方案以網(wǎng)頁(yè)的形式發(fā)表，或在互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程序間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。數(shù)據(jù)采集卡是進(jìn)行高速直接控制以及低速控制的理想設(shè)備。無(wú)論是使用基于計(jì)算機(jī)的插入式儀器設(shè)備，還是使用 GPIB，VXI，Ether 接口或是串口的獨(dú)立儀器設(shè)備，LABVIEW 內(nèi)置的驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)和具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件都可以對(duì)儀器系統(tǒng)進(jìn)行全面的控制。但是 LABVIEW 的特點(diǎn)在于：它使用圖形化編程語(yǔ)言 G 在流程圖中創(chuàng)建源程序，而沒(méi)有使用基于的文本語(yǔ)言來(lái)產(chǎn)生源程序代碼。11 程序的結(jié)構(gòu)圖程序的結(jié)構(gòu)圖如圖 32 所示：聲卡 參數(shù)設(shè)置 數(shù)據(jù)采集波形顯示低通濾波低通濾波后波形函數(shù)信號(hào)發(fā)生器圖 32 程序的結(jié)構(gòu)圖 LABVIEW 簡(jiǎn)介 LABVIEW 是（實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái)）是一個(gè)程序開(kāi)發(fā)環(huán)境。 程序的流程圖程序流程框圖如圖 31 所示：初始化聲卡信號(hào)采集波形顯示低通濾波LABVIEW 模塊圖 31 數(shù)據(jù)采集程序流程圖流程圖簡(jiǎn)介：首先對(duì)設(shè)計(jì)中運(yùn)用到的模塊進(jìn)行初始化，然后通過(guò)聲卡對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，把采集到的信號(hào)送入 LABVIEW 模塊中，通過(guò) LABVIEW 模塊的程序運(yùn)行下，把采集到的信號(hào)通過(guò)圖形的形式，把波形顯示出來(lái)。如果測(cè)試輸入信號(hào)，則使用測(cè)試線 1 把信號(hào)源連接到聲卡輸入端 Line In 口；如果測(cè)試輸出信號(hào)，就把該測(cè)試線連接到聲卡輸出端 Line Out 口。為測(cè)試聲卡的頻響特性，可使用測(cè)試線 2 將聲卡的輸入端與輸出端連接起來(lái)，形成一個(gè)閉合的環(huán)路。如圖 22（a）所示。按圖 22 所示，在“選項(xiàng)”菜單下選“屬性” ，得到圖 22（b）圖所示的對(duì)話框，在此對(duì)話框上選擇“錄音” ，并配置列表中的選項(xiàng)即可。一般來(lái)說(shuō)，這里的設(shè)置有兩層含義，首先是要配置所需的功能，其次是要保證已經(jīng)配置的功能不處于關(guān)閉（靜音）狀態(tài)。建議首先使用耳機(jī)和 MIC 檢查聲卡的功能，特別是輸入功能（錄音功能）是否正常。聲卡的頻率范圍與頻率響應(yīng)人耳對(duì)頻率的感覺(jué)從 20Hz 到 20kHz 之間，而聲卡的頻率響應(yīng)上限范圍在 20kHz。設(shè)置 8192 字節(jié)或其整數(shù)倍（例如32768 字節(jié)）大小的緩沖區(qū)，可以較好的保證聲卡與 CPU 的協(xié)調(diào)工作。一般聲卡使用的緩沖區(qū)長(zhǎng)度的默認(rèn)值是 8KB（8192 字節(jié)） 。緩沖區(qū)的工作方式大大降低了 CPU 響應(yīng)中斷頻度，節(jié)省了系統(tǒng)資源。以輸入聲音的 A/D 變換為例，每次轉(zhuǎn)換完畢后，聲卡控制芯片都將數(shù)據(jù)存放在緩沖區(qū)，待緩沖區(qū)滿時(shí)，發(fā)出中斷給 CPU，CPU 響應(yīng)中斷后一次性將緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)全部讀走。為了節(jié)省 CPU 資源，計(jì)算機(jī)的 CPU 并不是每次聲卡 A/D 或 D/A 結(jié)束后都要響應(yīng)一次中斷，而是采用了緩沖區(qū)的工作方式。（3）緩沖區(qū)與一般數(shù)據(jù)采樣卡不同，聲卡面臨的 D/A 和 A/D 任務(wù)通常是連續(xù)狀態(tài)的。這樣雖然可使制造成本降低，但卻不便于使用。對(duì) 20kHz 范圍8內(nèi)的音頻信號(hào)，最高的采樣頻率才 48kHz，雖然理論上沒(méi)有問(wèn)題，但似乎余量不大。對(duì)于民用聲卡，一般將采樣頻率設(shè)為 4 檔，分別是 、8kHz。比較之下，一段相同的音樂(lè)信息， 162568?64021?位聲卡能把它分為 64000 個(gè)精度單位進(jìn)行處理，而 8 位聲卡只能處理 256 個(gè)精度單位，最終采樣效果當(dāng)然是無(wú)法相提并論的。聲卡的位是指聲卡在采集和播放聲音文件時(shí)所使用的數(shù)字聲音信號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)，它客觀的反映了數(shù)字聲音信號(hào)對(duì)輸入聲音信號(hào)描述的準(zhǔn)確度。聲卡的主要技術(shù)參數(shù)（1）采樣的位數(shù)采樣位數(shù)可以理解為聲卡處理聲音的解析度。多數(shù)聲卡的輸入也是雙通道的，但接入插頭線往往將這兩個(gè)通道短接成一個(gè)通道。圖 21 聲卡的硬件結(jié)構(gòu)示意圖輸入接口 Line In 和 Mic In 的區(qū)別在于，后者可以接入較弱的信號(hào)，幅值大約為，顯然這個(gè)信號(hào)較易受干擾，因而常使用 Line In，它可以接入幅值約為不超過(guò) 的信號(hào)。Ware Out（或 Line Out）給出的信號(hào)沒(méi)有經(jīng)過(guò)放大，需要外接功率放大器，例如可以接到有源音箱；SPK Out 給出的信號(hào)是通過(guò)功率放大的信號(hào)，可以直接接到喇叭上。一般聲卡有 45 個(gè)對(duì)外接口。7從一般意義上來(lái)看，上述功能主要是數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理，很自然的就可以聯(lián)想到用聲卡實(shí)現(xiàn)示波器、信號(hào)處理器、頻譜分析儀等虛擬儀器。（2）編輯和合成處理通過(guò)對(duì)聲音文件進(jìn)行多種特技效果的處理，包括加入回聲，倒放，淡入淡出，往返放音以及左右兩個(gè)聲道交叉放音等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種聲源音量的控制和混合。（1）錄制與播放通過(guò)聲卡，人們可將來(lái)自話筒、收錄機(jī)等外部音源的聲音錄入計(jì)算機(jī)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字文件進(jìn)行存儲(chǔ)和編輯等操作；人們也可以將數(shù)字文件還原成聲音信號(hào)，通過(guò)揚(yáng)聲器回放，例如為電子游戲配音，以及播放 CD、VCD、DVD、MP3 和卡拉 OK 等。LABVIEW 提供了操作聲卡的函數(shù)。因此在本設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)采集裝置主要基于聲卡和數(shù)據(jù)模擬波形。普通聲卡，具有 16 位的量化精度、數(shù)據(jù)采集頻率是 ，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(gè)別性能指標(biāo)還優(yōu)于商用數(shù)據(jù)采集卡，而價(jià)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。因此用 LABVIEW來(lái)做數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)是很好的選擇。在許多應(yīng)用程序中，運(yùn)行速度是至關(guān)重要的。LABVIEW 雖然是為計(jì)算機(jī)測(cè)控領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的，但它的函數(shù)包含了一般高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中的絕大多數(shù)程序控制功能。這就大大縮短了虛擬儀器的開(kāi)發(fā)周期、消除了虛擬儀器編程的復(fù)雜過(guò)程。LABVIEW 具有模塊化特性，有利于程序的可重用性。LABVIEW 是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái)（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，也是目前應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。具體選用哪一種軟件，應(yīng)該由編程者根據(jù)實(shí)際情況選擇。（2）用專業(yè)圖形化編程軟件開(kāi)發(fā)。對(duì)于虛擬儀器應(yīng)用軟件的編寫，大致可以分為兩種方式：（1）通用編程軟件進(jìn)行編寫。所以正確選擇軟硬件對(duì)程序開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)起著非常重要的作用。軟件為用戶提供了集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、高水平的儀器硬件接口和用戶接口。對(duì)于高級(jí)程序員來(lái)說(shuō)，還要考慮程序的性能如何，能否滿足速度與響應(yīng)的要求以及內(nèi)存的使用情況。測(cè)試中還要特別關(guān)注全局變量對(duì)程序的影響。測(cè)試過(guò)程是項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的重要組成部分。拿到一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)后，首先要分解任務(wù)，把待設(shè)計(jì)任務(wù)分割成幾個(gè)大的模塊，然后把大的模塊再分解為一系列的功能，甚至可以分解到要用那些函數(shù)的程度；然后是尋求例程，參考例程可以避免重復(fù)前人做過(guò)的工作；接下來(lái)就是根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)選擇程序設(shè)計(jì)方法，自上而下或者自下而上。鮮明就是說(shuō)：需要強(qiáng)調(diào)的部分一定要用顏色加以突出，體現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)程序的特點(diǎn)，減少用戶操作過(guò)程中犯錯(cuò)誤機(jī)會(huì)。前面板上使用的顏色方案，要兼顧一致和鮮明。 用戶界面也稱 GUI，即 graphical user interface。如果沒(méi)有現(xiàn)成的驅(qū)動(dòng)程序，用戶也可以自己編寫。選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ甙鼘?huì)達(dá)到事半功倍的效果。程序開(kāi)發(fā)人員不必?fù)?dān)心操作系統(tǒng)的問(wèn)題，目前的 LABVIEW 是一個(gè)支持多個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的軟件，Windows、Power Macintosh、Sun SPARCA 工作站、HP 工作站、Linux 上都可以運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，程序開(kāi)發(fā)人員對(duì)所要解決的問(wèn)題有了大致的了解，甚至可以畫出一個(gè)系統(tǒng)的框圖，之后還要進(jìn)行程序的可行性分析，考慮選用器件的性價(jià)比、開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)等。需求分析是借用軟件工程中的概念，其含義包括創(chuàng)建開(kāi)發(fā)原型（明確實(shí)質(zhì)要解決的問(wèn)題） 、分析程序的可行性（包括成本、性能、風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)障礙）等。本章將詳細(xì)討論對(duì)數(shù)據(jù)采集時(shí)幾種方案的比較。第五章，總結(jié)與展望和設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題。第三章，軟件模塊的設(shè)計(jì)：主要介紹了各個(gè)功能模塊具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，包括：數(shù)據(jù)采集和處理模塊、數(shù)據(jù)模擬模塊、低通濾波模塊、波形顯示模塊等。本論文具體內(nèi)容安排如下：第一章，緒論：介紹虛擬儀器的概念、構(gòu)成，發(fā)展的現(xiàn)狀，和本文的研究?jī)?nèi)容。利用聲卡實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集，制作成一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、模擬采集數(shù)據(jù)、波形顯示、進(jìn)行低頻濾波四大功能。進(jìn)而考慮到計(jì)算機(jī)中的聲卡本身就是一個(gè) A/D，D/A 的轉(zhuǎn)化裝置，具有 16 位的量化精度、數(shù)據(jù)采集頻率是 ，完成可以滿足特定應(yīng)用范圍內(nèi)數(shù)據(jù)采集的需要，個(gè)別性能指標(biāo)還優(yōu)