【正文】 子模板 ： 用于打開和關(guān)閉文件，向文件寫入或讀出字符串、數(shù)值、數(shù)組或簇，創(chuàng)建指定文件的地址或文件的地址信息。 信號處理子模板：包括信號發(fā)生、時域及頻域分析功能模塊。 比較子模板：包括各種比較運(yùn)算函數(shù)，如大于、小于、等于。 群子模板：包括群的處理函數(shù)，以及群常數(shù)等。 數(shù)組子模板 ： 包括數(shù)組運(yùn)算數(shù) 組轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及常數(shù)數(shù)組等。 數(shù)值運(yùn)算子模板：包括各種常用的數(shù)值運(yùn)算符，如 +、 等；以及各種常見的數(shù)值運(yùn)算式，如 +1 運(yùn)算；還包括數(shù)制轉(zhuǎn)換、三角函數(shù)、對數(shù)、復(fù)數(shù)等運(yùn)算，以 及各種數(shù)值常數(shù)。 ) 功能模板如圖 25 所示。若功能模板不出現(xiàn)，則可以用 Windows 菜單下的 Show Functions Palette 功能打開它，也可以在框圖程序窗口的空白處點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵以彈出功能模板 。 功能模板 (Functions Palette) 功能模板是創(chuàng)建框圖程序的工具。 修飾子模板：用于給前面板進(jìn)行裝飾的各種圖形對象。 數(shù)組和群子模板：復(fù)合型數(shù)據(jù)類型的控制和顯示。 圖 24 控制 模板 西安石油大學(xué) 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 10 以下介紹幾個常用的模板： 數(shù)值子模板：包含數(shù)值的控制和顯示。 注：只有當(dāng)打開前面板窗口時才能調(diào)用控制模板。每個圖標(biāo)代表一個子模板。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊頂層子模板圖標(biāo)就可以展開對應(yīng)的控制或功能子模板，只需按下控制或功能子模板左上角 的大頭針就可以把對這個子模板變成浮動板留在屏幕上。在這些頂層子模板中包含許多不同的控制或功能子模板。它 顯示出對象的前景色和背景色。 顏色提取工具：使用該工具來提取顏色用于編輯其他的對象。 探針工具：可以在框圖程序內(nèi)的數(shù)據(jù)流線上設(shè)置探針。 漫游工具：使用該工具就可以不需要使用滾動條而在窗口中漫游。如果聯(lián)機(jī)幫助的窗口被打開時，把該工具放在任一條連線上，就會顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型。當(dāng)創(chuàng)建自由標(biāo)簽時它會變成相應(yīng)形狀。當(dāng)它用于改變對象的連框大小時，會變成相應(yīng)形狀。使用它向數(shù)字或字符串控制中鍵入值時，工具會變成 標(biāo)簽工具的形狀。當(dāng)從模板內(nèi)選擇了任一種工具后，鼠標(biāo)箭頭就會變成該工具相應(yīng)的形狀，它包括了以下工具包。 工具模板 （ Tools Palette） 工具模板如圖 23 所示，它為編程者提供了各種用于創(chuàng)建、 圖 23 工具模板 西安石油大學(xué) 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 9 修改和調(diào)試 VI 程序的工具。這些操作模板可以隨意在屏幕上移動，并可以放置在屏幕的任意位置。 它和文本式 開發(fā)平臺（如 VC++）中的 *.h、 *.cpp 等文件的作用是一樣的，只是 LabVIEW 流程圖的開發(fā)是圖形化的，更簡單、高效、直觀，如圖 22。 流程圖由端口、節(jié)點(diǎn)、圖框和連線構(gòu)成。用戶可以根據(jù)自己的需要在前面板上放置按鈕等控制模塊及顯示模塊 ， 如圖 21。前面板是 LabVIEW VI 的圖形用戶 接口， 集成了用戶輸入和顯示輸出功能。 由于 LabVIEW 虛擬儀器系統(tǒng)具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)將采用 LabVIEW 作為編程的開發(fā)平臺。 (6) 開放 性強(qiáng)。 (5) 網(wǎng)絡(luò) 功能強(qiáng)大。 (4) 支 持 多種儀器和數(shù)采硬件的驅(qū)動。 LabVIEW 是一個帶有擴(kuò)展功能庫和子程序庫的通用程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)，提供數(shù)百種功能模塊（類似其他計(jì)算機(jī)語言的子程序或函數(shù)），包括算術(shù)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、信號采集、信號輸出、數(shù)據(jù)存取、信號分析處理、數(shù)據(jù)通 信等功能模塊，涵蓋了測試的各個環(huán)節(jié)，用戶通過拖放及簡單的連線，就 可以在極短的時間內(nèi)設(shè)計(jì)好一個高效而使用的測試軟件，再配以 相 應(yīng)的硬件就可以完成各 種測試任務(wù)。通過為每個子任務(wù)設(shè)置不同的功能，并將這些測試子程序進(jìn) 行適當(dāng)?shù)慕M合、修改、交叉和合并等，就可以在頂層最終建成一個所有應(yīng)用功能的測試系統(tǒng) 。 (2) 可重用性高。被連接的對象之間的數(shù)據(jù)流控制著執(zhí)行程序，并允許有多個數(shù)據(jù)通路同步運(yùn)行。 LabVIEW 的基本編程單元是圖標(biāo)，不同的圖標(biāo)表示不同的功能模塊。現(xiàn)今數(shù)以萬計(jì)的工程師、科學(xué)家及技術(shù)人員正在通過 LabVIEW 來構(gòu)建測量與自動化解決方案。它采用了簡單易用的圖形式開發(fā)環(huán)境和靈活強(qiáng)大的函數(shù)庫，為編程提供了一個直觀的環(huán)境，與測量硬件緊密結(jié)合，能讓工程師與科學(xué)家們迅速開發(fā)出有關(guān)數(shù)據(jù) 采集、數(shù)據(jù)分析及顯示的解決方案。順應(yīng)形勢的發(fā)展，一些專業(yè)測試開發(fā)平臺紛紛推向市場，如 HPVEE、組態(tài)軟件平臺、 TPS 平臺等，但這些平臺的專用性太強(qiáng)，可擴(kuò)展性、通用性比較差。 軟件 LabVIEW 概述 當(dāng)今， C/C++、 VC、 VB 和美國國家儀器（ NI）公司的 LabVIEW 都可以作為虛擬儀器的軟件開發(fā)工具。要求 使用 美國國家儀器（ NI）公司開發(fā)的 圖形化編程工具 LabVIEW作為 軟件開發(fā)平臺，開發(fā)出的系統(tǒng) 前面板 必須功能齊全、 美觀 。 第六章 結(jié)論，主要是對本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng) 進(jìn)行總結(jié) 。 第四章 介紹音頻信號發(fā)生器系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程 ，包括系統(tǒng)的 前面板設(shè)計(jì)和流程框圖的設(shè)計(jì) ,并對整個系統(tǒng)的 運(yùn)行 結(jié)果進(jìn)行 顯示 。除此之外對系統(tǒng)所用硬件 —— 聲卡的工作原理，工作流程及各項(xiàng)指標(biāo)做了介紹，為后面的編程奠定基礎(chǔ) 。 第二章 描述了本課題所開發(fā)系統(tǒng)的基本功能和所用的軟硬件。 具體內(nèi)容分為幾個部分 ： (1) 學(xué)習(xí) 虛擬儀器 及 LabVIEW 語言 的有關(guān)知識； (2) 學(xué)習(xí) 常用 信號 生成 的基本 方法及信號波形的顯示 ； (3) 學(xué)習(xí) 聲卡的有關(guān)知識和 LabVIEW 的音頻處理模塊設(shè)置及運(yùn)用 ； (4) 學(xué)習(xí)虛擬音頻信號發(fā)生器的相關(guān)調(diào)試； 具體論文的結(jié)構(gòu)如下 ： 第一章 緒論，簡要介紹 課題背景 ， 虛擬儀器的基 本概述 和 虛擬儀器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及發(fā)展方向 。 課題內(nèi)容 本課題以計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力為依托，充分利用聲卡 DSP技術(shù)、 LabVIEW多線程技術(shù)及其圖形化、結(jié)構(gòu)化的特征，實(shí)現(xiàn)了 音頻信號發(fā)生器的軟件化設(shè)計(jì)，能夠完成對多種常用信號的生成及模擬輸出。 在聲卡性能越來越好，成本越來越低，普遍率越來越高的情況下，利用聲卡可在 音頻范圍內(nèi)代替專用的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和輸出，不需要增加任何硬件就能使西安石油大學(xué) 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 5 計(jì)算機(jī)成為 音頻 信號發(fā)生器。此外 ，聲卡兼容性好、性能穩(wěn)定、靈活通用，軟件特別是驅(qū)動程序升級方便。 隨著 DSP技術(shù)的成熟，現(xiàn)在的 PC聲卡本身就是一個優(yōu)秀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。硬件解決信號的輸入和輸出，軟件可以很方便地進(jìn)行修改，改變儀器系統(tǒng)的功能，以適應(yīng)不同使用者的需要，其中信號的輸入、輸出部分一般使用數(shù)據(jù)采集卡 ，但商用的采集卡價格昂貴，用商用采集卡來開發(fā) 系統(tǒng) 成本較大。 虛擬儀器技術(shù) 的提出和飛快發(fā)展和傳統(tǒng)臺式音頻信號發(fā)生器表現(xiàn)出的弊端，使得虛擬音頻信號發(fā)生器 應(yīng)運(yùn)而生。 它有特定的輸入 /輸出接口和儀器操作面板，具有多種信號發(fā)生功能，當(dāng)要實(shí)現(xiàn)更多的信號發(fā)生功能時，就要配置更多的儀器，這給用戶的使用帶來諸多不便。 音頻信號發(fā)生器作為信號發(fā)生器的一種 ， 具有很廣泛的應(yīng)用 ， 可應(yīng)用 于 聲學(xué)，振動，電信等領(lǐng)域作為信號激勵源，也適用于工廠生產(chǎn)車間進(jìn)行音頻信號測試和揚(yáng)聲器聽音測試及純音檢測。在這種傳統(tǒng)信號發(fā)生器 已嚴(yán)重滯后于信息時代和工程實(shí)際需要的背景下，人們開始致力于開發(fā)虛擬信號發(fā)生器。 課題的意義 信號發(fā)生器是一種常用的信號源，是電子工程師在進(jìn)行各種測試和診斷時必備的工具，廣泛應(yīng)用于電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、自動控制系統(tǒng)和科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域。隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，虛擬儀器將會逐步取代傳統(tǒng)的測試儀器而成為測試儀器的主流。 國內(nèi)專家預(yù)測 :未來幾年內(nèi)，我國將有 50%的儀器為虛擬儀器。其主要產(chǎn)品有數(shù)字存儲示波 器系列、任意波形發(fā)生器及頻率計(jì)系列、多通道大容量波形記錄系列。一臺發(fā)動機(jī)檢測完后，就可打印出完整的檢測報告。四川聯(lián)合大學(xué)的教師基于虛擬儀器的設(shè)計(jì)思想，研制了“航空電臺二線綜合測試儀”將 8 臺儀器集成于一體，組成虛擬儀器系統(tǒng)，使用方便、靈活。虛擬儀器 的開發(fā)廠家，為擴(kuò)大虛擬儀器的功能，在測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理、表達(dá) 及其變換方面也做了很多工作，發(fā)布了各種軟件，建立了數(shù)據(jù)處理的高級分析庫和工具開發(fā)庫（例如測量結(jié)果的譜分析、快速傅里葉變換、各種數(shù)據(jù)濾波器、卷積處理和相關(guān)函數(shù)處理、微積分、峰值、閾值檢測、波形發(fā)生、回歸分析、數(shù)值運(yùn)算、時域和頻域分析等），使虛擬儀器發(fā)展可以組建極為復(fù)雜自動檢測系統(tǒng)的儀器系統(tǒng)。當(dāng)今虛擬儀器的系統(tǒng)開發(fā)采用的總線包括傳統(tǒng)的 RS232 串行總線、 GPIB 通用接口總線、 VXI 總線，以及已經(jīng)被 PC 機(jī)廣泛采用的 USB 串行總線和 IEEE1394 總線。最早和最具有影響力的開發(fā)軟件，是 NI 公司的 LabVIEW 軟件和 LabWindows/CVI 開發(fā)軟件。 虛擬儀器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 虛擬儀器技術(shù)目前在國外發(fā)展很快，以美國國家儀器公司（ NI） 為代表的一批廠商已經(jīng)在市場上推出了基于虛擬儀器技術(shù)而 設(shè)計(jì)的商品化儀器產(chǎn)品。在節(jié)省了硬件環(huán)節(jié)的同時，也減少了測試系統(tǒng)的開發(fā)成本和維護(hù)成本，所以經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 (4) 性價比高。 (3) 系統(tǒng)的開放性強(qiáng)。 虛擬儀器打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義，用戶無法更改的模式，它給用戶一個自由 發(fā)揮才能的天地，用戶可根據(jù)自己不斷變化的需求，方便靈活地重組測量系統(tǒng)，而系 統(tǒng)的擴(kuò)展、升級都可隨時進(jìn)行。 虛擬儀器所用的硬件很有限，它的功能不是由多少臺實(shí)際存在的儀器來決定，而主要由用戶根據(jù)需要所設(shè)計(jì)的軟件決定的。虛擬儀器主要是指 后面 這種方式 。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。用戶可根據(jù)實(shí)際測量需求，在基本不改變硬件的情況下，設(shè)計(jì)出自己所需要的測量系統(tǒng)，達(dá)到一機(jī)多用的功效。傳統(tǒng)儀器在實(shí)現(xiàn)這三大功能時，是以固化的電路結(jié)構(gòu)來完成的，其專業(yè)性很強(qiáng)，用戶難以改變儀器的測量功能，因此測量功能單一或有限，使用范圍狹窄，從采樣、分析到數(shù)據(jù)處理全部由人工操作，效率低，可靠性差。這種概念的提出為測量與控制領(lǐng)域中 技術(shù)的發(fā)展帶來了空間，在解決 上述 傳統(tǒng)儀器面臨的問題方面輕松自如，同時 也使進(jìn)入信息時代的人們在測量觀念上產(chǎn)生了更多的新思想和新概念。 科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新學(xué)科、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這給作為信息技術(shù)源頭和基礎(chǔ) 西安石油大學(xué) 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 2 的測量行業(yè)帶來了新的機(jī)遇。 它的 測量儀器模式為：獨(dú)立的機(jī)箱， 面板 式操作按鍵和旋鈕， 測量結(jié)果的顯示方式以 指針、表頭或數(shù)碼管窗口等 為主 。任何測量與控制都離不開儀器儀表，傳統(tǒng)儀器以專一、固定的形式存在，測量功能及應(yīng)用范圍只能由生產(chǎn)廠家定義并制造 。此外，新型筆記本電腦又把虛擬儀器的便攜性和強(qiáng)大功 能推向一個新的水平 ， 所有這些必將加快虛擬儀器的發(fā)展，使它的功能和應(yīng)用領(lǐng)域不斷增強(qiáng)和擴(kuò)大 ， 本文設(shè)計(jì)的虛擬音頻信號發(fā)生器正是在這個背景下確立的。 虛擬儀器的各種優(yōu)點(diǎn)讓用戶可以放心地舍棄舊的傳統(tǒng)測量設(shè)備，接受更新型、以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的虛擬儀器系統(tǒng)。 PC、半導(dǎo)體和軟件功能的進(jìn)一步更新 使得 未來虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展將為測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一個極佳的模式，并且在測量和控制方 面都有無以倫比的強(qiáng)大功能和靈活性。在這方面，傳統(tǒng)儀器表現(xiàn)出操作復(fù)雜、不易協(xié)調(diào)等缺陷， 微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的 進(jìn)一步發(fā)展為 許多新的測試技術(shù)和測試方法 提供了平臺，新的 測試技術(shù)和測試方 法 在許多方面 已經(jīng)沖破了傳統(tǒng)測試儀器的局限性 。 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 38 西安石油大學(xué) 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 1 1 緒論 課題背景 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日新月異，測控儀器正經(jīng)歷著一場翻天覆地的變化。 LabVIEW。 關(guān)鍵詞 :虛擬儀器；音頻信號發(fā)生器； LabVIEW；聲卡 西安石油大學(xué) 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) Virtual Audio Signal Generator Based on LabVIEW Abstract: With the development of puter and microelectronics technology, virtual instruments appear. Virtual instruments achieve the perfect bination of puter science technology and instrument technology through taking the software as the core technology. Virtual instruments realize and enhance the functions of traditional instruments by developing puter technology .Virtual instruments in