【正文】 使用數(shù)據(jù)采集卡之前，必須先進(jìn)行配置?？蛇\(yùn)行 MAX（ Measurementamp。 可以直接在桌面上雙擊 Measurementamp。 進(jìn)行 DAQ 通道配置的步驟如下： （ 1）新建一個(gè)通道。 （ 2）選擇通道類型。 （ 4）選擇測量類型。 （ 6）定義刻度模式。 這樣建立好一個(gè)通道后，即可在 VI 程序中的數(shù)據(jù)采集函數(shù)中使用該通道來采集數(shù)據(jù)。 LabVIEW 的數(shù)據(jù)采集函數(shù)位于函數(shù)模板的 Data Acquisition 子模板。 圖 23 DAQmx DAQmx 數(shù)據(jù)采集卡 DAQ 數(shù)據(jù)采集卡是構(gòu)成虛擬儀器的關(guān)鍵硬件。在本文的闡述中使用的是DAQ 硬件是美國 NI（ National Instruments）公司生產(chǎn)的多功能數(shù)據(jù)采集卡PCI6014，能夠?qū)崿F(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換（ ADC）、數(shù)模轉(zhuǎn)換（ DAC）數(shù)字式輸出輸入（ I/O）以及計(jì)數(shù) /定時(shí)等多種功能。它有 2 路模擬輸出； 8 條數(shù)字 I/O 線； 2 個(gè) 24 位計(jì)數(shù)器；數(shù)字觸發(fā)，集成 LabVIEW、 LabWindows/CVI 以及可以被用于 Visual Basic 和 Visual 的 Measurement Studio。其輸入電壓范圍為 10V 以內(nèi)，輸出電壓范圍也為 10V以內(nèi)。 PCI6014 卡接口電路由 PCI 接口芯片和數(shù)字邏輯控制芯片構(gòu)成。因?yàn)?PCI6014 采集卡完全符合 PCI 局部總線標(biāo)準(zhǔn)。 PCI6014 數(shù)據(jù)卡的定時(shí)電路為內(nèi)部 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換及通用 I/O 提供定時(shí)功能。定時(shí)操作是由定時(shí)電路產(chǎn)生的各種時(shí)基信號和定時(shí)信號，作用于控制邏輯電路而完成的。 PCI6014 的安裝與設(shè)置： 將數(shù)據(jù)采集卡裝在計(jì)算機(jī)主板上的 PCI 插槽上，安裝相應(yīng)的驅(qū)動程序，計(jì)算機(jī)監(jiān)測出這是 NI 公司的 PCI6014 數(shù)據(jù)采集卡，之后可以進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。Automation Explorer 圖標(biāo)，開始我們的設(shè)置過程。在 MAX 窗口中，用鼠標(biāo)右擊 Data Neighborhood 項(xiàng)，選擇 Create New?項(xiàng)。在此選則模 擬輸入。 (3)定義通道名。點(diǎn)擊下一步，進(jìn)入選擇測量類型的設(shè)置。 如圖 29 所示，可以在對話框中選擇測量類型，如電壓、電流、電阻、頻率等等。 圖 27 DAQ 配置步驟 The procedure of DAQ setup (5)定義單位和范圍。 (6)定義刻度模式。若選擇 No Scaling，則不進(jìn)行任何刻度比例的變換。 DAQ Channel Wizard 的最后一步是指定將要使用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，尤其是計(jì)算機(jī)上裝有多個(gè) DAQ 硬件時(shí)必須明確指明使用哪一個(gè)來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，另外還可指定該通道所對應(yīng)的通道編號，如圖 212 所示。 圖 28 DAQ 配置步驟 The procedure of DAQ setup 圖 29 DAQ 配置步驟 The procedure of DAQ setup 圖 210 DAQ 配置步驟 The procedure of DAQ setup 圖 211 DAQ 配置步驟 The procedure of DAQ setup 圖 212 DAQ 配置步驟 The procedure of DAQ setup 這樣建立好一個(gè)通道后，即可在 VI 程序中的數(shù)據(jù)采集函數(shù)中使用該通道來采集數(shù)據(jù)。 關(guān)于聲音的采集，這里有一些常識性的數(shù)據(jù)，如：人耳的聽覺范圍為 20Hz 到 20KHz，人說話的聲音的頻率范圍約為 300Hz 到 3400Hz 等等。 聲卡上 有晶振、 AD/DA 轉(zhuǎn)換芯片和數(shù)字信號處理芯片及其他輔助電路。設(shè)定了采樣頻率、采樣位數(shù)、緩沖區(qū)大小之后，再利用聲卡的 DMA 方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作。 本程序所能測量的信號全部為弱電，大約為 1 VAC 以下的信號 (一般由聲卡的性能決定 )，如果需要測量更大的信號，需 要將信號衰減到量程以內(nèi)。系統(tǒng)軟件總體上包括音頻參數(shù)的設(shè)置、音頻信號的采集、波形顯示、頻譜分析及波形存儲和回放等五大模塊，功能結(jié)構(gòu)框圖如圖 31 所示 圖 31 音頻采集原理圖 The chart of audio data acquisition 由于本軟件設(shè)置了一塊聲卡，所以只能實(shí)現(xiàn)雙通道輸入。其中： 采樣位數(shù)： 8 位、 16 位 關(guān)于數(shù)據(jù)采集模塊， LabVIEW 環(huán)境下的功能模板中提供了聲卡的相關(guān) VIs，如 SI Config、 SI Start、 SI Read、 SI Stop 等。 關(guān)于波形顯示和頻譜分析模塊 ， 通過幅值和基準(zhǔn)時(shí)間兩個(gè)旋鈕分別實(shí)現(xiàn)波形橫縱坐標(biāo)的變化范圍。采用快速 FFT算法，完成頻域信號分析，顯示頻率譜波形。受聲卡硬件條件限制，本數(shù)據(jù)采集儀測量的頻率范圍較窄，可以用來測量音頻范圍的信號（如聲音、電話、心電、腦電、脈搏等）。接下來聲音由聲卡進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再由南橋傳送給 CPU 進(jìn)行 DSP 處理。如圖 33 所示。 sound下的 sound 下的 sound input 中，有關(guān)于聲卡采集數(shù)據(jù)的函數(shù)，如 SI CONFIG， SI START， SI READ， SI STOP， SI CLEAR 等函數(shù)。如圖 35 所示。如圖 36 所示。只有經(jīng)過配置后，聲音數(shù)據(jù)才能被 SI START， SI READ 等程序調(diào)用從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。 圖 37 SI CONFIG VIs 函數(shù) Fig. 37 SI CONFIG VIs 其中 device 用來對設(shè)備號進(jìn)行配置，格式為 U32，即無符號長整型。 Sound format 用來界定音頻采集的參數(shù)，如單聲道還是立體聲、采樣的速率、模數(shù)轉(zhuǎn)換的位數(shù)（精度），其格式為簇。 圖 38 sound format 格式簇 Fig. 38 sound format cluster Buffer size 確定了數(shù)據(jù)采集所使用的緩存大小，也就是說，只有和緩存一樣大的數(shù)據(jù)才能同時(shí)顯示出來。格式為無符號長整型，默認(rèn)值為 8192 位。 Error in 與 error out 界定了錯(cuò)誤顯示的條件與錯(cuò)誤顯示的方式。 Task ID out 返回 一個(gè)與設(shè)備配置號相協(xié)調(diào)的值，并且這個(gè)值可以被傳遞給相關(guān)音頻采集輸入函數(shù)。 SI CONFIG 的端口被一一了解后，我們就開始進(jìn)行配置。 這段程序表明了音頻采集的初始配置：也就是當(dāng)程序開始執(zhí)行時(shí)，聲卡將按照這個(gè)指令執(zhí)行指定的采樣。那么接下來我們要明確這個(gè) case 函數(shù)在這里起什么作用。而 case 函數(shù)的選擇器端口為字符串型或枚舉類型時(shí)， case 結(jié)構(gòu)的圖框表示符的值為由雙引號括起來的字符串。那么當(dāng)解簇函數(shù)輸出一個(gè)采樣率的枚舉時(shí)，例如 44100，它對應(yīng) case 中的字符串” 44100”，如圖 39 所示，而這是 case 結(jié)構(gòu)中的 子函數(shù)為數(shù)值型的 44100 控件，這樣就把采樣率轉(zhuǎn)換為數(shù)值型參與到后面的運(yùn)算中了。 SI Read 函數(shù)直接讀取緩存 (buffer)里的數(shù)據(jù)，如果緩存中已經(jīng)有數(shù)據(jù)的話，它就會返回給 SI Read，如果緩存里還沒有到達(dá)數(shù)據(jù)的話，那么 SI Read 一直會等，直到緩存里有了數(shù)據(jù)。我們再仔細(xì)觀察一 下 SI Read 函數(shù)的端口定義，如圖 311 所示。為數(shù)值型。在圖 310 中，我們可以看到 stereo 16bit 端口輸出的音頻數(shù)據(jù)到達(dá)一個(gè)索引數(shù)組函數(shù)（ index array）。如圖 312 所示。索引數(shù)組函數(shù)剛放入框圖程序時(shí)，只有一個(gè) index輸入端口，連接到一位數(shù)組時(shí)，仍是一個(gè) index 輸入端口；給這個(gè)端口連接一個(gè)索引值時(shí)， element 參數(shù)就會輸出該索引值對應(yīng)的數(shù)據(jù)。列索引默認(rèn)為不索引，所以端口形狀是空心的。相應(yīng)的輸出參數(shù)也變?yōu)?sunarray。 在圖 310 中， SI Read 輸出的數(shù)據(jù)連接到了索引數(shù)組函數(shù)的 n 維數(shù)組端口上。為什么呢？這正是聲卡提供的左右兩個(gè)聲道的數(shù)據(jù)。 圖 310 中，這個(gè)二維數(shù)組被索引數(shù)組函數(shù)兩次索引，分別輸出左聲道和右聲道的聲音數(shù)據(jù)。經(jīng)過索引出來的數(shù)據(jù)分別進(jìn)入后續(xù)程序進(jìn)行處理。如圖 314 所示。如圖 314 所示。電壓標(biāo)定 L 取值為 10，每增大一倍，最終的信號輸出幅值將會縮小一倍。下一面簡要介紹一下 Build waveform（建立波形）函數(shù)。其作用是建立新的波形或者是對已存在的波形進(jìn)行修改。另外 t0 端口為生成波的起始時(shí)間， dt 為兩采樣點(diǎn)之間的間隔時(shí)間。而 Y 值則代表了生成 波形的幅值大小。所以這也就表明了，生成波形的幅值大小反映了聲音的強(qiáng)弱。我們看到它來自采樣率的大小，也就是說，采樣率越大，經(jīng)過倒數(shù)運(yùn)算，輸出越小，而 dt 越小，采樣生成的波形就越細(xì)膩。圖中所示的結(jié)果為每秒中采集 44100 個(gè)點(diǎn)，相應(yīng)的生成的波形每秒也有 44100 個(gè)點(diǎn)，這也是聲卡采樣所能達(dá)到的極限。 綜合以上分析， 它表明這個(gè) build waveform 函數(shù)生成的波形將能大致顯現(xiàn)聲音的相關(guān)參數(shù)。而圖 319 所示的前面板控件則展現(xiàn)的它的作用。從而可以在示波顯示屏幕上調(diào)節(jié)波形的大小，即將聲波圖形在 Y 軸方向上往上或往下調(diào)。因此我們可以看見最大值和最小值分別輸 入了左聲道最大值、最小值兩個(gè)數(shù)值型的指示件。如圖 321 所示，在下圖的左邊，顯示的正是左聲道音頻數(shù)據(jù)的最大值和最小值。 build array 函數(shù)如圖 322 所示，可以完成用數(shù)據(jù)成員構(gòu)建數(shù)組的過程，這個(gè)函數(shù)