【正文】 題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計、論文、圖表、實(shí)物樣品等〕：1．一套完整的虛擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；2．畢業(yè)設(shè)計論文。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 虛擬儀器設(shè)計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) II電子科技大學(xué)中山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書系 別 ： 電子工程系專 業(yè) ： 05 通信工程學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號：設(shè) 計 (論 文 )題 目 ： 虛擬儀器設(shè)計 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 起 迄 日 期 : 2022 年 11 月 1 日 ~ 2022 年 5 月 30 日設(shè) 計 (論 文 )地 點(diǎn) : 電子科技大學(xué)中山學(xué)院指 導(dǎo) 教 師 :專 業(yè) 教 研 室 負(fù) 責(zé) 人 :III畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 通過畢業(yè)設(shè)計，能夠了解虛擬儀器設(shè)計的基本方法和原理，能夠運(yùn)用虛擬儀器設(shè)計軟件進(jìn)行虛擬儀器設(shè)計的設(shè)計，結(jié)合本專業(yè)知識學(xué)習(xí)虛擬儀器設(shè)計在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。2．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：1．用 LabViewlqwr 設(shè)計一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠完成該儀器的虛擬功能。4．主要參考文獻(xiàn)：[1].吳成東，孫秋野，盛科.《LabVIEW 虛擬儀器程序設(shè)計及應(yīng)用》.人民郵電出版社. 2022 年 12 月[2].江建軍，劉繼光.《LabVIEW 程序設(shè)計教程》. 年 3 月[3].王磊，陶梅.《精通 》. 年 5 月 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。硬件平臺主要完成對被測信號的進(jìn)行調(diào)理和采集。目前市場上的 A/D 采集卡和數(shù)據(jù)采集卡以及帶標(biāo)準(zhǔn)總線接口的儀器等，其價格均不菲，以畢業(yè)設(shè)計的目的來說，性價比以及實(shí)用程度顯的不高。因此在本設(shè)計中，數(shù)據(jù)采集裝置主要基于聲卡和 labview 模擬數(shù)據(jù)采集。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；數(shù)據(jù)采集；聲卡Virtual Instrument Design Data Acquisition SystemAbstractVirtual Instrument by the General Instrument hardware platform (the hardware platform) and consisted of two major applications. The main hardware platform to plete the conduct of the measured signal conditioning and acquisition. Hardware equipment can be a plugin data acquisition card and the necessary peripheral circuits (including the signal conditioning circuits, A / D converter, digital I / O, timer, D / A converters, etc.), or with the standard bus interface equipment, such as GPIB, VXI, PXI, STD, PCI bus devices and work equipment and so on.Currently on the market A / D acquisition card and data acquisition cards, as well as the standard bus interface with the equipment, their prices are expensive to design for the purposes of graduation, as well as the usefulness of the significant cost of not very high.To take into account the puter39。 data acquisition。它推動著傳統(tǒng)儀器朝著數(shù)字化，智能化，模塊化，網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。第一代模擬儀器，這類儀器在某些實(shí)驗(yàn)室里還能看到，它是以電磁感應(yīng)基本定律為基礎(chǔ)的指針式儀器，如指針式萬用表、晶體管電壓表、指針式電流表等。第三代智能儀器，這類儀器內(nèi)置微處理器，可以進(jìn)行自動測試和數(shù)據(jù)處理功能，可能代替部分腦力工作，習(xí)慣上稱為智能儀器。第四代虛擬儀器，它是現(xiàn)在計算機(jī)軟件技術(shù)、通信技術(shù)和測試技術(shù)高速發(fā)展孕育出的一項(xiàng)革命性技術(shù)，其導(dǎo)致了傳統(tǒng)儀器的結(jié)構(gòu)、概念和設(shè)計觀點(diǎn)都發(fā)生了巨大的變革，它的出現(xiàn)使得人類的測試技術(shù)進(jìn)入了一個新的發(fā)展紀(jì)元。NI 公司同時也提出了“軟件即儀器”的口號，徹底打破了傳統(tǒng)儀器只能由廠家定義，用戶無法改變的局面，從而引起了儀器和自動化工業(yè)的一場革命。虛擬儀器，它既具有傳統(tǒng)儀器的功能，又有別于其他傳統(tǒng)儀器。 虛擬儀器的概念虛擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⒂嬎銠C(jī)、軟件的功能模塊和儀器硬件結(jié)合起來，用戶可以通過友好的圖形界面（通常叫做虛擬前面板，簡稱前面板）來操作這臺計算機(jī)就像在操作自己定義、自己設(shè)計的一臺個人儀器一樣，從而完成對被測信號的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)字存儲等。虛擬一起突破了傳統(tǒng)儀器以硬件為主體的模式，實(shí)際上使用者是在操作具有測試軟件的電子計算機(jī)進(jìn)行測量，猶如操作一臺虛設(shè)的電子儀器。軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，當(dāng)基本硬件確定以后，就可以通過不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同的功能。利用計算機(jī)豐富的軟、硬件資源，可以大大突破傳統(tǒng)儀器的數(shù)據(jù)的分析、處理、表達(dá)、傳遞、存儲等方面的限制，達(dá)到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。虛擬儀器還可以廣泛用于電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動分析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研等多個方面。虛擬儀器的構(gòu)成如圖 所示。它可以取代測量技術(shù)在傳統(tǒng)領(lǐng)域的各類儀器。 “沒有測量就沒有鑒別，科學(xué)技術(shù)就不能前進(jìn)。圖形化編程平臺的進(jìn)一步發(fā)展和完善是虛擬儀器發(fā)展的一個重要方向。我國還基本處于傳統(tǒng)儀器與計算機(jī)化儀器互相分離的狀態(tài)，世界各大相關(guān)的產(chǎn)品商家都在向中國這個巨大的市場進(jìn)軍。一方面，大力引進(jìn)國外虛擬儀器方面的生產(chǎn)技術(shù)；另一方面，發(fā)展基于計算機(jī)的插卡式硬件模塊為主的測控技術(shù)，發(fā)展圖形化平臺的軟件產(chǎn)品，充分利用我們現(xiàn)有的計算機(jī)及測控技術(shù)硬件，縮短與國際先進(jìn)水平的差距。隨著計算機(jī)硬件、軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬儀器將向高性能、多功能、集成化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。硬件平臺主要完成對被測信號的進(jìn)行調(diào)理和采集。目前市場上的 A/D 采集卡和數(shù)據(jù)采集卡以及帶標(biāo)準(zhǔn)總線接口的儀器等，其價格均不菲，以畢業(yè)設(shè)計的目的來說，性價比以及實(shí)用程度顯的不高。因此在本設(shè)計中，數(shù)據(jù)采集裝置主要基于聲卡和 labview 模擬數(shù)據(jù)采集。虛擬儀器的發(fā)展已經(jīng)具有快 30 年的歷史，聲卡采集是不可缺少的內(nèi)容。第二章，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計：首先講述 Labview 軟件創(chuàng)建過程，過度到設(shè)計方案的比較，進(jìn)而講述了聲卡采集數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。第四章，程序設(shè)計顯示：本章是重點(diǎn)，主要介紹程序的使用方法和程序的調(diào)試結(jié)果。2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計數(shù)據(jù)采集由硬件和功能模塊軟件兩部分組成。 Labview軟件創(chuàng)建過程創(chuàng)建 Labview 軟件的過程大體分為以下五步：（1）需求分析。在創(chuàng)建開發(fā)原型的過程中，開發(fā)人員要與程序的最終使用人員進(jìn)行充分的交流。（2）軟、硬件的選擇。針對一些特殊的任務(wù)，LABVIEW 還提供一些附加的工具包，非常方便。在 LABVIEW 的設(shè)備驅(qū)動程序庫中已經(jīng)包含了上千個免費(fèi)的驅(qū)動程序（這些驅(qū)動程序支持 NI 公司的硬件產(chǎn)品） ，還包括了世界上各大儀器廠商的大部分儀器的 LABVIEW 驅(qū)動程序。（3）設(shè)計用戶界面。前面板必須簡潔、易懂、設(shè)計時應(yīng)該滿足復(fù)雜工作要求。一致性包括：①一個 VI 程序的 GUI 之間要保持一致；②VI 的 GUI 要與平時大家用的應(yīng)用程序色調(diào)一致。（4）程序設(shè)計。（5）程序測試。測試應(yīng)該從底層的 VI 開始，然后再測試較大的模塊，最后進(jìn)行整體測試。此外，局部變量和屬性節(jié)點(diǎn)也要引起注意。 設(shè)計方案的比較 軟件比較在給定計算機(jī)必要的儀器硬件后，構(gòu)成和使用虛擬儀器的關(guān)鍵在于軟件。美國國家儀器公司提出的“軟件即儀器” （The Software is the Instrument）形象的概況了軟件在虛擬儀器技術(shù)中的重要作用。只有選擇了合適的軟硬件才能快速的開發(fā)出應(yīng)用軟件，才能事半功倍。主要有 Microsoft 公司的 Visual Basic 與 Visual C++，Borland 公司的 Delphi，Sybase 公司的 Power Builder。如 HP 公司的 HPVEE，NI 公司的 LABVIEW Lab windows/CVI 等。設(shè)計一個簡易數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在設(shè)計中必須考慮以下因素：開發(fā)成本低、執(zhí)行效率佳、程序彈性大、開放性架構(gòu)易于擴(kuò)充。LABVIEW 的前面板可以包括旋鈕、刻度盤、開關(guān)、圖表和其他界面工具，允許用戶通過鍵盤或鼠標(biāo)獲取數(shù)據(jù)并顯示結(jié)果。LABVIEW 將軟件的界面設(shè)計和功能設(shè)計獨(dú)立開來，修改人機(jī)界面無需對整個程序進(jìn)行調(diào)整，LABVIEW 是利用數(shù)據(jù)流框圖接受指令，使程序簡單明了，充分發(fā)揮了圖形化編程環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。而通用的編程軟件需利用組件技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟面板的設(shè)計，這使程序設(shè)計變得非常麻煩。LABVIEW 作為開發(fā)環(huán)境具有的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下所述：（1）圖形編程化，降低了對使用者編程經(jīng)驗(yàn)的要求，易于工程師使用；（2）采用面向?qū)ο蟮姆椒ê透拍睿欣谲浖拈_發(fā)和再利用；（3）對象、框圖及其構(gòu)成的虛擬儀器在 Windows，Windows NT、UNIX 等多平臺之間和各種 PC 機(jī)及工作站間兼容，便于軟件移植；（4）支持 550 多種標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備及數(shù)據(jù)采集卡，如串行接口、GPIB、VXI 等；（5）具有豐富的庫函數(shù)和例子，對于大多數(shù)應(yīng)用程序，用戶可以從例子中取得程序框架，便于提高開發(fā)速度；（6）具有比較完備的代碼接口，可調(diào)用 Windows 中的動態(tài)鏈接庫（DLL）中的函數(shù)以及 C 語言程序，以彌補(bǔ)自身的某些不足；（7）直接支持動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE） 、對象聯(lián)接與嵌入（OLE） 、結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL） 、便于與其他 Windows 應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序接口；（8）支持 TCP，UDP 等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，可遙控分布在其他微機(jī)上的虛擬儀器設(shè)備；（9）為加強(qiáng) LABVIEW 的功能，適應(yīng)各種工業(yè)應(yīng)用的需要，NI 公司又開發(fā)了一系列與LABVIEW 配合使用的軟件包，如自動測試工具、可連接 25 種數(shù)據(jù)庫的 SQL 工具、SPC 分析函數(shù)工具、信號處理套件、PID 控制工具、圖形控制工具等。LABVIEW 是至今唯一帶有可以生產(chǎn)最佳編碼的編譯器的圖形化開發(fā)環(huán)境，運(yùn)行速度等同于編好的 C 或 C++程序。 聲卡采集數(shù)據(jù)的特點(diǎn)商用數(shù)據(jù)采集卡具有較大的通用性，但其價格比較昂貴，在具體的應(yīng)用場合，有些功能可能并不實(shí)用。計算機(jī)中的聲卡本身就是一個 A/D，D/A 的轉(zhuǎn)化裝置，并且造價低廉，對于設(shè)計者而言，在 PC 上完成數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，成本幾乎為 0；性能穩(wěn)定，在設(shè)計中完全可以滿足要求。聲卡的作用從數(shù)據(jù)采集的角度看，聲卡是一種音頻范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)內(nèi)數(shù)據(jù)采集卡，是計算機(jī)與外部的模擬量間環(huán)境聯(lián)系的重要途徑。聲卡的主要功能包括錄制與播放、編輯與合成處理、MIDI 接口三個部分。注意，在錄制和回放時，不僅要進(jìn)行 D/A 和 A/D 轉(zhuǎn)換，還要進(jìn)行壓縮和解壓縮處理。（3）MIDI（Musical Instrument Digital Interface 樂器數(shù)字接口）接口通過 MIDI 接口和波表合成，可以記錄和回放各種接近真實(shí)樂器原聲的音樂。聲卡的硬件結(jié)構(gòu) 圖 21 是一個聲卡的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。其中，輸出接口有 2 個，分別是 Ware Out 和 SPK Out。這些接口可以用來作為雙通道信號發(fā)生器的輸出。注意，這兩個輸入端口都有隔直電容，這意味著直流信號不能被聲卡所接受。另外這兩個通道是共地的。這個數(shù)值越大，解析度就越高，錄制和回放的聲音也就越真實(shí)。例如，8 位代表 ；16 位的代表 。（2）采樣頻率目前，聲卡的最高采樣頻率為 ，少數(shù)達(dá)到 48kHz。 只能達(dá)到 FM廣播的聲音品質(zhì)； 是理論上的 CD 音質(zhì)界限，48kHz 則更好一些。使用聲卡比較大的局限在于，它不允許用戶在最高采樣頻率之下隨意設(shè)定采樣頻率，而只能分為 4 檔設(shè)定。用戶基本上不可能控制整周期采樣，只能通過信號處理的方法來彌補(bǔ)非整周期采樣帶來的問題。為了在一個簡易的結(jié)構(gòu)下較好的完成某個任務(wù)，聲卡緩沖區(qū)的設(shè)計有其獨(dú)到之處。在這種工作方式下，聲卡的 A/D、D/A 都對某一緩