【正文】 據(jù)的采集、分析、處理和表達(dá)，總 線接口、 VXI儀器以及 GPIB與串口儀器的驅(qū)動(dòng)程序編制和驅(qū)動(dòng)虛擬儀器。與傳統(tǒng)編程語言最大的區(qū)別是 LabVIEW使用圖形語言 （ 即各種圖標(biāo)、圖形符號(hào)、連線等 ） ，以框圖的形式編寫程序。 一個(gè) LabVIEW程序包括三個(gè)主要部分 ：前面板、框圖程序、圖標(biāo) /接線端口?？驁D程序是利用圖形語言對(duì)前面板的控制量和指示量進(jìn)行控制。 對(duì)虛擬示波器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是建立在 labVIEW和聲卡采集系統(tǒng)之上的。 1. 聲音輸入函數(shù) (1) SI Config 該函數(shù)的主要功能是設(shè)置聲卡中與數(shù)據(jù)采集有關(guān)的一些硬件參數(shù)，如采樣 率，數(shù)據(jù)格式，緩沖區(qū)長度等。緩沖區(qū)長度可取默認(rèn)值。當(dāng)設(shè)置好了后，你可以使用 SI Start VI 和 SI Read VI 從設(shè)備中獲取聲音。采集到的數(shù)據(jù)會(huì)被暫存在緩沖區(qū)中，這一過程無需程序干預(yù)，由聲卡硬件使用 DMA 直接完成，保證了采集過程的連續(xù)性。如果驅(qū)動(dòng)已經(jīng)運(yùn)行了 ，命令這個(gè) VI不要起作用。當(dāng)產(chǎn)生這一消息時(shí)，它將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的內(nèi)容讀取到用戶程序的數(shù)組中，產(chǎn)生一個(gè)采樣數(shù)據(jù)集和。這時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)緩沖區(qū)的大小，在采樣時(shí)間與數(shù)據(jù)讀取之間找到一個(gè)理想的平衡點(diǎn)。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)驅(qū)動(dòng)的緩沖區(qū)時(shí)，數(shù)據(jù)緩沖后將獲得數(shù)據(jù)，否則等待數(shù)據(jù)的到來，假如因?yàn)橐恍┰颍淳彌_的數(shù)據(jù)被寫入，將沒有數(shù)據(jù)獲得，替代，一個(gè)溢出的錯(cuò)誤被報(bào)告。已采集而未被讀出的數(shù)據(jù)就會(huì)留在緩沖區(qū)中，可以使用 SI Read 函數(shù)一次讀完。采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)的緩沖器中，并且數(shù)據(jù)能用 SI Read VI 收集到。 (5) SI Clear 該函數(shù)用于完成最終的清理工作，例如關(guān)閉聲卡采樣通道，釋放請(qǐng)求的一系列系統(tǒng)資源（包括 DMA 緩沖區(qū)內(nèi)存 聲卡等）。 2. 聲音輸出函數(shù) (1) SO Config 該函數(shù)用于設(shè)置一個(gè)聲音輸出設(shè)備，并且開創(chuàng)一個(gè)聲音 ID 輸出任務(wù)。 (2) SO Write 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） 11 該函數(shù)需要聯(lián)合 task ID in 向聲音輸出設(shè)備寫 入數(shù)據(jù)。如果設(shè)備正處于暫停狀態(tài)，則數(shù)據(jù)不會(huì)開始轉(zhuǎn)移直到 SO Start 聲音輸出開始鍵開始運(yùn)行為止。如果這個(gè)設(shè)備正處于暫停模式中，我們則叫這個(gè) VI 不工作。這時(shí)我們要用 SO Start VI（輸出聲音開始模塊）來再次啟動(dòng)輸出。 (4) SO Clear 關(guān)閉輸出聲音設(shè)備與 task ID in 端子相關(guān)聯(lián)，并且任何設(shè)備運(yùn)用的資源要釋放都必須送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中去。 (2) Scaled Time Domain Window 將時(shí)域信號(hào)應(yīng)用于選擇的窗口：選擇 0、 Uniformu 不變窗； Hanning 漢寧窗； Hamming 海明窗； BlackmanHarris 布萊克曼哈里斯窗； Exact Blackman準(zhǔn)確的布萊克曼窗； Blackman 布萊克曼窗； Flat Top 水平頂窗； Four Term BlackmanHarris 四組布萊克曼哈里斯窗； Seven Term BlackmanHarris 七組布萊克曼哈里斯窗； Low Sidelobe 低斜窗。 (4) Power amp。 4. 文件函數(shù) Simple Error Handler： 它主要是指示是否有錯(cuò)誤發(fā)生。這個(gè) VI 叫做通用錯(cuò)誤處理器，并且它包括作為通用錯(cuò)誤處理器的相同的基礎(chǔ)功能除了少許選項(xiàng) [8]。其支持軟件通過 PC 機(jī)的 PCI 總線接口控制模擬通道的阻抗匹配、放大器的增益選擇、啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換結(jié)束的識(shí)別，并將采集數(shù)據(jù)以 DMA 的方式傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)存，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行分析處理、顯示、存儲(chǔ)及打印傳輸?shù)?[9]。實(shí)際的數(shù)據(jù)采集 流程是： (1) 初始化 。 虛擬示波器是采用基于計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)，用以模擬通用示波器的面板操作和處理功能，也就是使用個(gè)人計(jì)算機(jī)及接口電路來采集現(xiàn)場或?qū)嶒?yàn)室信號(hào)，并通過圖形用戶界面 (GUI)來模仿示波器的操作面板，完成信號(hào)采集、調(diào)理、分析處理和顯示輸出等功能。一般測(cè)試儀器由信號(hào)采集、信號(hào)處理和結(jié)果顯示三大部分組成，這三大部分均由硬件構(gòu)成。 虛擬示波器的 工作流程 虛擬示波器的程序流程框圖如圖 所示 。通過波形的顯示，最后把波形的其他參數(shù)以數(shù)字的形式都顯示出來。 虛擬示波器的程序結(jié)構(gòu)圖見圖 所示 。 在該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)采集是利用聲卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，LabVIEW 中，有針對(duì)聲卡數(shù)據(jù)采集的函數(shù)，如 “ Sound Input Configure .VI”、“ Sound Input Read .VI”、 “ Sound Input Clear .VI”、“ Sound Input star .VI”、“ Sound Input ”等。 圖 Sound Input 該函數(shù)的主要功能是設(shè)置聲卡中與數(shù)據(jù)采集有關(guān)的一些硬件參數(shù)，如采樣率，聲卡 參數(shù)設(shè)置 數(shù)據(jù)采集 頻譜分析 參數(shù)顯示 波形顯示 函數(shù)信號(hào) 發(fā)生器 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） 15 數(shù)據(jù)格式，緩沖區(qū)長度等。緩 沖區(qū)長度可選默認(rèn)值。 Sound → Sound → Input → Configure 選擇 configure 函數(shù)。 圖 Sound Input 前版面 “ Sound Input ”后版面如圖 所示 。 圖 Sound Input Read .VI 該函數(shù)用于等待采樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿的消息。若計(jì)算機(jī)的速度不夠快，使得緩沖區(qū)內(nèi)容被覆蓋，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤信息。 主要操作說明： 在 block diagram： Functions → Graphics amp。 圖 Sound Input read .VI 前版面 “ Sound Input read .VI”后版面如圖 所示 。 圖 Sound Input clear .VI 該函數(shù)用于完成最終的清理工作。 主要操作說明： 在 block diagram： Functions → Graphics amp。 “ Sound Input clear .VI”前版面如圖 所示 。 圖 Sound Input clear .VI 后版面 測(cè)量模塊 采樣點(diǎn)數(shù)測(cè)量模塊如圖 所示。 主要操作說明： 在 block diagram： Functions → Mathematics → Prob amp。 頻率測(cè)量模塊前面板如圖 所示。 圖 頻率測(cè)量模塊的后面板 程序說明： 頻率測(cè)試模塊，主要用于測(cè)量信號(hào)波形的頻率。它是用來獲取一個(gè)信號(hào)的，求出音頻信號(hào)的最高幅度或者一個(gè)指定的頻率范圍，并返回一個(gè)單一的頻率、幅度、相位值。 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） 21 第 4 章 系統(tǒng)的調(diào)試和程序顯示 虛擬示波器的性能 (1) 采樣頻率 系統(tǒng)能測(cè)試到的最高頻率與電路所選器件的性能有關(guān)，本論文選用聲卡的最高采樣頻率為 ，根據(jù)采樣定理，所能測(cè)試模擬信號(hào)的最高頻率為 22KHz。 (2) 采樣精度 系統(tǒng)采樣精度與電 路所選器件的位數(shù)有關(guān)，設(shè)計(jì)中選用 16 位采樣的聲卡，采樣精度為 ，分辨率約為 %， 實(shí)時(shí)帶寬： 2KHz[14]。 圖 虛擬示波器前面板 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） 22 虛擬示波器總程序框圖 虛擬示波器的前面板是應(yīng)該根據(jù)實(shí)際中的 儀器面板以及該儀器所要實(shí)現(xiàn)的各種功能進(jìn)行設(shè)計(jì)的程序交互式圖形化用戶界面。本設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際顯示需要，設(shè)計(jì)的顯示前面板如圖 所示，該虛擬示波器界面實(shí)時(shí)顯示了所采集歌聲的實(shí)時(shí)信號(hào)。 圖 聲卡參數(shù)設(shè)置 圖 實(shí)際采集音頻信號(hào)實(shí)時(shí)顯示 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） 23 圖 虛擬示波器后面板程序圖 后版面程序框圖中，選擇 LabVIEW 中自帶的“ Sound Input ”和“ Sound Input Read .VI”來對(duì)聲卡信號(hào)進(jìn)行采集，通過“ Sound Input ”的接線端，連接數(shù)字控件，對(duì)聲卡采集進(jìn)行控制。并且運(yùn)用節(jié)點(diǎn)開關(guān)和邏輯 vi 和“ Unbundle By ”來對(duì)程序的進(jìn)程進(jìn)行控制，既能自注的對(duì)程序進(jìn)行關(guān)閉，也能在程序運(yùn)行有錯(cuò)誤時(shí)，程序自動(dòng)關(guān)閉并提示錯(cuò)誤。 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） 24 虛擬示波器波形顯示 聲音信號(hào)的顯示如 圖 所示 。 正弦波如圖 所示 。 圖 方波信號(hào) 三角波信號(hào)顯示如 圖 所示 。聲音采集數(shù)據(jù)能夠儲(chǔ)存并根據(jù)需要調(diào)用、具有聲音信號(hào)濾波及處理功能。因?yàn)橥饨恿讼鄳?yīng)的運(yùn)放電路，所以在實(shí)際的測(cè)量過程中經(jīng)過了從信號(hào)到電路，從電路再到聲卡的過程，與普通的示波器，或是采集卡的示波器相比，中間多了一個(gè)環(huán)節(jié)，也就意味著受到外界干擾的機(jī)會(huì)也就增大了。另外由于聲卡自身缺陷，對(duì)能測(cè)量的信號(hào)的范圍和幅度的限制都比較高。但在信號(hào)源的頻率測(cè)量方面，對(duì)兆級(jí)的信號(hào)源的頻率測(cè)量時(shí)不可能得到正確的結(jié)果。但聲卡作為計(jì)算機(jī)的常用硬件，在被測(cè)信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)要求不高的時(shí)候仍然是一個(gè)不錯(cuò)的