【正文】 ..................12 虛擬示波器的工作流程 .......................................................................12 虛擬示波器軟件模塊設(shè)計(jì) ..............................................................................14 數(shù)據(jù)采集模塊 .......................................................................................14 測(cè)量模塊 ...............................................................................................18 第 4 章 系統(tǒng)的調(diào)試和程序顯示 ...................................................................................21 虛擬示波器的性能 ..........................................................................................21 虛擬示波器的操作界面 .......................................................................21 虛擬示波器總程序框圖 .......................................................................22 虛擬示波器波形顯示 ......................................................................................24 第 5 章 總結(jié)與展望 .......................................................................................................26 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................27 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 致謝 .................................................................................................................................28 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 虛擬儀器概述 所謂的虛擬儀器，就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。 虛擬儀器的“虛擬”二字主要包含以下兩個(gè)方面的含義： 第一， 虛擬儀器的面板是虛擬的。如由各種開(kāi)關(guān)、按鍵、顯示器等實(shí)現(xiàn)儀器電源的：“通” 、 “斷”；被測(cè)信號(hào)的“輸入通道”、“放大倍數(shù)”等參數(shù)的設(shè)置；測(cè)量結(jié)果的“數(shù)值顯示”、“波形顯示”等。這些軟件已經(jīng)設(shè)計(jì)好，我們只需選用代表該種軟件程序的圖形“控件”即可。 第二 ,虛擬儀器測(cè)量功能是通過(guò)對(duì)圖形化軟件流程圖的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)不同測(cè)試功能軟件模塊的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)試功能，所以，在硬件平臺(tái)確定后，就有“軟件就是儀器”的說(shuō)法 [1]。虛擬儀器的處理能力和智能化程度主要取決于儀器的軟件水平。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 (2) 復(fù)用性強(qiáng)，系統(tǒng)費(fèi)用低。這樣形成的測(cè)量系統(tǒng)更靈活、更高效、更開(kāi)放、更便宜。虛擬儀器面板可由用戶定義，針對(duì)不同的應(yīng)用可以設(shè)計(jì)不同的操作界面。此外，測(cè)量完成后可以顯示和打印所需的報(bào)表（或曲線），可以把測(cè)量數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享 [2]。當(dāng)要實(shí)現(xiàn)更多的測(cè)量功能時(shí)，就要配置更多的儀器，這給用戶的使用帶來(lái)諸多不便，并且傳統(tǒng)示波器的測(cè)量精度比較低，無(wú)法滿足高精度的測(cè)量要求。 此外，傳統(tǒng)示波器體積相對(duì)龐大，制造成本比較高，這就增加了測(cè)量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本。虛擬示波器系統(tǒng)由用 戶定義儀器功能，桌面整潔，操作條理，不但使測(cè)量人員從繁復(fù)的儀器堆中解放出來(lái)，而且具有測(cè)量精度高、測(cè)量速度快、系統(tǒng)組建時(shí)間短、可擴(kuò)展性強(qiáng)、技術(shù)更新快和儀器智能化等優(yōu)點(diǎn)。 示波器、信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀是科研機(jī)關(guān)、企業(yè)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室、大專院所的必備測(cè)量設(shè)備，而虛擬示波器系統(tǒng)集成了示波器、信號(hào)發(fā)生器和頻譜分析模塊，具有很大的應(yīng)用價(jià)值，主要 有 ： (1) 可以加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)。 (2) 縮短測(cè)量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間。 (3) 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)測(cè)量。 (4) 儀器智能化。 論文主要 工作 論文的目的是利用 LabVIEW 軟件設(shè)計(jì)一虛擬示波器，通過(guò)聲卡作為音頻信號(hào)的采集硬件，利用虛擬示波器顯示采集波形并完成波形分析等功能。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 系統(tǒng) 的信號(hào)采集 聲卡的配置與連接 計(jì)算機(jī)的聲卡作為數(shù)據(jù)采集卡，其 A/D 轉(zhuǎn)換功能已經(jīng)成熟，而且計(jì)算機(jī)無(wú)需添加額外配件便能完成所有音頻信號(hào)的采集功能，具有價(jià)格低廉、采樣精度高，與 LabVIEW 結(jié)合編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此，利用聲卡可以構(gòu)成一個(gè)較高采樣精度、中等采樣頻率、靈活性好的信號(hào)采集系統(tǒng)。 (1) 采樣位數(shù) 。這個(gè)數(shù)值越大，解析度就越高，錄制和回放的聲音就越真實(shí)。 (2) 采樣頻率 。在當(dāng)今的主流民用聲卡上，采樣頻率一般共分 為 8 KHz 、 、 和 四個(gè)等級(jí)，少數(shù)可以達(dá)到 48 KHz 。因而使用聲卡的局限性就是不允許用戶在最高采樣率下隨意設(shè)定采樣頻率。 (3) 頻率范圍和頻率響應(yīng)。以聲卡作為虛擬測(cè)試儀器的硬件設(shè)備必須對(duì)其頻率特性有所了解。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 (4) 基準(zhǔn)電壓。 聲卡一般有 Line In 和 Mic In 兩個(gè)信號(hào)輸入插孔，聲音傳感器 （ 本文采用通用的麥克風(fēng) ） 信號(hào)可通過(guò)這兩個(gè)插孔連接到聲卡。聲卡測(cè)量信號(hào)的引入應(yīng)采用音頻電纜或屏蔽電纜以降低噪聲干擾。此外，將聲卡的 Line Out 端口接到耳機(jī)上還可以實(shí)時(shí)的監(jiān)聽(tīng)聲音信號(hào)。 1. 聲卡的配置 一般聲卡主要用于輸出聲音，輸入部分可能沒(méi)有處于正常的工作狀態(tài)。如果不正常，需要檢查聲卡的設(shè)置。 打開(kāi)音量控制對(duì)話框，如圖 所示， 在“選項(xiàng)”菜單下選“屬性”，得到 如圖 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。 圖 音量控制窗口 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 聲卡的配置 2. 硬件的連接 硬件連接采用兩種方法： (1) 一條一端是 插孔，另外一端是鱷魚夾的連接線； (2) 另一條 是一條雙端均為 插孔的音頻連接線。連接時(shí)要注意區(qū)分 Mic In 口與 SPK Out 口，不要把它們當(dāng)作 Line In 與 Line Out 接入?？梢允褂脡牡牧Ⅲw聲耳機(jī)做一個(gè)雙通道的輸入線，剪去耳機(jī)，保留線和插頭即可。 它 主要由聲源、信號(hào)調(diào)理模塊、計(jì)算機(jī)聲卡以及安裝于計(jì)算機(jī)機(jī)上的 LabVIEW 軟件等幾部分組成 。 在信號(hào)進(jìn)入聲卡之前必須經(jīng) 過(guò)信號(hào)調(diào)理，主要包括信號(hào)的放大、濾波、隔離和線性化處理，以使其能夠被聲卡正確的識(shí)別。 聲卡信號(hào)采集流程 模擬信號(hào)經(jīng)同軸電纜進(jìn)入采集卡的輸入通道，經(jīng)過(guò)前置濾波電路、衰減電路、可變?cè)鲆娴姆糯箅娐?，將信?hào)處理成 A/D 轉(zhuǎn)換器可以處理的標(biāo)準(zhǔn)電平，經(jīng)過(guò) A/D采樣量化轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)字信號(hào)并緩存到卡上的存儲(chǔ)器。 信號(hào) 處理 聲音 播放 Mic in Line in Line out Lab 計(jì) VIEW 算 機(jī) 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 聲卡數(shù)據(jù)采集流程如圖 所示 。 LabVIEW 是一個(gè)外觀和操作能模仿實(shí)際的儀器的程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，類似 于 C、 BASIC 等編程語(yǔ)言。 LabVIEW 還整合了諸如滿足 GPIB、 VXI、 USB、RS232 和 RS485 以及數(shù)據(jù)采集卡等硬件通訊的全部功能。雖然 LabVIEW 是一個(gè)通用編程系統(tǒng)，但是它也包含了數(shù)據(jù)采集和儀器控制等特別設(shè)計(jì)的函數(shù)庫(kù)和開(kāi)發(fā)工具。 以 LabVIEW 為基礎(chǔ)的本聲卡信號(hào)采集系統(tǒng)主要完成了信號(hào)采集、存儲(chǔ)、回放和頻域分析等功能。 SI Config SI Start ? 數(shù)據(jù)處理 SI Read SI Clear ? SI Stop 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 3 章 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 軟件開(kāi)發(fā)工具 LabVIEW 介紹 LabVIEW是一種基于 G語(yǔ)言 (Graphical programming lan— guage)的可視化 （ 圖形化 ） 優(yōu)秀開(kāi)發(fā)平臺(tái)，主要用于數(shù)