專業(yè)軟件實(shí)訓(xùn)Labview實(shí)訓(xùn)報(bào)告.doc

專業(yè)軟件實(shí)訓(xùn) 院系：機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器 姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 指導(dǎo)老師：目錄 第1章 緒論 1 1.1 labview的介紹11.2實(shí)訓(xùn)的目的及意義1第2章 labview實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 2 2.1 labview軟件的基礎(chǔ)操作2 2.1.1 基于模板打開一個(gè)vi并運(yùn)行 2 2.1.2 基于模板創(chuàng)建一個(gè)vi 22.2 基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)3 2.2.1 通過(guò)循環(huán)創(chuàng)建二維數(shù)組3 2.2.2 二維數(shù)組與電子表格字符串相互轉(zhuǎn)換3 2.2.3強(qiáng)度圖（intensity graph）的設(shè)計(jì)4 2.2.4三維曲面圖的設(shè)計(jì) 5 2.2.5 xy曲面圖的設(shè)計(jì)62.3 強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)7 2.3.1 簡(jiǎn)易濾除信號(hào)噪聲的設(shè)計(jì) 7 2.3.2 曲面積分的設(shè)計(jì) 8 2.3.3 對(duì)高斯噪聲的統(tǒng)計(jì)分析10第3章 基于labview與聲卡的音頻信號(hào)采集系統(tǒng)與分析14 3.1 基于聲卡的音頻信號(hào)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)14 3.2 音頻信號(hào)處理與分析15 3.3 聲卡采集系統(tǒng)測(cè)試與分析15總結(jié)17第1章 緒論1.1 labview的介紹 labview是laboratory instrument engineering workbench (實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境)的簡(jiǎn)介，是由美國(guó)國(guó)家儀器（ni , national instruments）公司開發(fā)的、優(yōu)秀的商用圖形化編程開發(fā)平臺(tái)。labview是一種圖形化編程語(yǔ)言，又稱g (graphic)語(yǔ)言。labview程序被稱為vi(virtual instrument)，即虛擬儀器。與 c 和basic 一樣，labview也是通用的編程系統(tǒng)，有一個(gè)完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫(kù)。labview的函數(shù)庫(kù)包括數(shù)據(jù)采集、gpib、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，等等。labview也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動(dòng)畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子vi）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。 labview（laboratory virtual instrument engineering workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言。傳統(tǒng)文本編程語(yǔ)言根據(jù)語(yǔ)句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而 labview 則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向決定了vi及函數(shù)的執(zhí)行順序。vi指虛擬儀器，是 labview 的程序模塊。 labview 提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬(wàn)用表）類似的控件，可用來(lái)方便地創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在 labview 中被稱為前面板。使用圖標(biāo)和連線，可以通過(guò)編程對(duì)前面板上的對(duì)象進(jìn)行控制。這就是圖形化源代碼，又稱g代碼。labview 的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖代碼。1.2 實(shí)訓(xùn)的目的及意義實(shí)訓(xùn)的目的在于讓學(xué)生了解現(xiàn)代儀器科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展前沿，學(xué)習(xí)和掌握虛擬儀器系統(tǒng)組成和工作原理，掌握虛擬儀器labview圖形化軟件設(shè)計(jì)方法與調(diào)試技巧，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料的能力和運(yùn)用知識(shí)的能力，提高學(xué)生的論文撰寫和表述能力，培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和運(yùn)用知識(shí)的能力。并且要求學(xué)生了解并掌握虛擬儀器的設(shè)計(jì)方法，具備初步的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，初步掌握對(duì)圖形化編程語(yǔ)言labview的編程、調(diào)試等基本技能，通過(guò)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程大致領(lǐng)會(huì)并了解labview軟件的其他虛擬儀器的設(shè)計(jì)方法，從而為將來(lái)在實(shí)際工程項(xiàng)目中使用labview打下良好的實(shí)踐基礎(chǔ)，提高綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。與c和basic一樣，labview也是通用的編程系統(tǒng)，有一個(gè)完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫(kù)。labview的函數(shù)庫(kù)包括數(shù)據(jù)采集、gpib、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，等等。labview也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動(dòng)畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子vi）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試根據(jù)一些項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)，完成一個(gè)功能類似的大型應(yīng)用軟件，熟練的labview程序員所需的開發(fā)時(shí)間，大概只是熟練的c程序員所需時(shí)間的1/5左右。所以，如果項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間緊張，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用labview，以縮短開發(fā)時(shí)間。從現(xiàn)實(shí)的意義來(lái)說(shuō)，在高等工程教育中采用虛擬實(shí)驗(yàn)室，可以從根本上解決實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重短缺的問(wèn)題。作為傳統(tǒng)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，使學(xué)生初步掌握仿真軟件技術(shù)，可使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密聯(lián)系課本內(nèi)容，比較全面的概括和反映部分所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，使課堂內(nèi)容具體化。同時(shí)，利用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備的遠(yuǎn)程、分布式控制。一方面繼承實(shí)物實(shí)驗(yàn)可操作性、參與性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，另一方面又可利用計(jì)算機(jī)優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮其直觀、動(dòng)態(tài)模擬、迅速準(zhǔn)確、資源共享、資金投入量少等特點(diǎn)，從而建立一種新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，進(jìn)一步提高教學(xué)效率。第2章 labview實(shí)訓(xùn)內(nèi)容2.1 labview軟件的基礎(chǔ)操作2.1.1 基于模板打開一個(gè)vi并運(yùn)行啟動(dòng)labview后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“啟動(dòng)”窗口。在該窗口中，可以進(jìn)行新建vi、新建項(xiàng)目、新建基于模板的vi、打開labview自帶的幫助和入門指南等文檔、查找范例和鏈接labview網(wǎng)絡(luò)資源等操作。例如，在“新建”窗口中選擇“vi6基于模板使用指南（入門）生成、分析和顯示”單擊后右側(cè)便相應(yīng)的出現(xiàn)該模板vi的程序框圖預(yù)覽和該模板vi的功能說(shuō)明，然后單擊“確定”按鈕，便同時(shí)打開了“生成、分析和顯示”模板vi的前面板和程序框圖。點(diǎn)擊前面板或程序框圖工具欄上的“運(yùn)行”按鈕，運(yùn)行程序，便可看到相應(yīng)的運(yùn)行結(jié)果。2.1.2 基于模板創(chuàng)建一個(gè)vi在已經(jīng)打開的模板vi前面板窗口或程序框圖窗口的菜單欄中選擇“文件保存”，單擊后會(huì)彈出一個(gè)“保存”對(duì)話框。在“保存”對(duì)話框中選擇vi要保存的位置，并且給vi取一個(gè)名稱。然后單擊“確定”按鈕，文件便保存成功了。2.2基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)2.2.1 通過(guò)循環(huán)創(chuàng)建二維數(shù)組新建一個(gè)vi，在程序框圖中用兩個(gè)for循環(huán)嵌套的方法來(lái)創(chuàng)建二維數(shù)組。內(nèi)部for循環(huán)執(zhí)行完以后會(huì)產(chǎn)生一組一維數(shù)組，按照外循環(huán)的循環(huán)次數(shù)n執(zhí)行內(nèi)循環(huán)，便會(huì)產(chǎn)生n組一維數(shù)組，這n組一維數(shù)組在外循環(huán)結(jié)束時(shí)組成二維數(shù)組輸出到顯示控件中。外循環(huán)的循環(huán)次數(shù)決定了二維數(shù)組的列數(shù)。如圖2-1所示的前面板運(yùn)行結(jié)果為2行3列的二維數(shù)組。如果想創(chuàng)建m維數(shù)組就需要用m個(gè)for循環(huán)進(jìn)行嵌套。 圖2-1 用for循環(huán)創(chuàng)建二維數(shù)組2.2.2 二維數(shù)組與電子表格字符串相互轉(zhuǎn)換如圖2-2所示，在程序框圖中使用for循環(huán)創(chuàng)建一個(gè)3行4列的二維數(shù)組，數(shù)組中的每個(gè)元素都是由隨機(jī)數(shù)函數(shù)產(chǎn)生的0至1之間的隨機(jī)數(shù)。其次，在程序框圖中創(chuàng)建“數(shù)組至電子表格字符串轉(zhuǎn)換”函數(shù)，函數(shù)的“數(shù)組”輸入端接入for循環(huán)產(chǎn)生的二維數(shù)組，“格式字符串”輸入端接入電子表格的格式字符串，即“%1.4f”字符串。在函數(shù)的輸出端創(chuàng)建顯示控件“二維電子表格字符串”，向下移動(dòng)該控件并創(chuàng)建“電子表格字符串至數(shù)組轉(zhuǎn)換”函數(shù)。函數(shù)的“電子表格字符串”輸入端連接二維電子表格字符串，“格式字符串”輸入端接入“%s”字符串常量。運(yùn)行程序，查看運(yùn)行結(jié)果。 圖2-2 二維數(shù)組與電子表格字符串相互轉(zhuǎn)換2.2.3強(qiáng)度圖（intensity graph）的設(shè)計(jì) 圖2-3 隨機(jī)數(shù)的強(qiáng)度圖 如圖2-3所示，用兩個(gè)for循環(huán)產(chǎn)生5行5列的隨機(jī)數(shù)數(shù)組，將數(shù)據(jù)輸出給“強(qiáng)度圖”和“數(shù)組”顯示控件。由于產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)是0至1之間的數(shù)，所以要將強(qiáng)度圖幅值的最大值和最小值調(diào)整為1和0。運(yùn)行程序，會(huì)觀察到如圖2-4所示的運(yùn)行結(jié)果。從結(jié)果中可以看出，強(qiáng)度圖中的每個(gè)小矩形單位對(duì)應(yīng)著數(shù)組中的一個(gè)數(shù)值，數(shù)值在強(qiáng)度圖中用顏色來(lái)反映。圖2-4 運(yùn)行結(jié)果2.2.4三維曲面圖的設(shè)計(jì) 首先，在前面板創(chuàng)建三維曲面圖控件，同時(shí)在程序框圖中會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)三維曲面圖的索引和“三維曲面”vi。然后，如圖2-5所示，在程序框圖中創(chuàng)建正弦波的二維數(shù)組。最后，將數(shù)組連接至“三維曲面”函數(shù)的“z矩陣”輸入端。運(yùn)行程序，會(huì)在前面板中得到正弦波的三維曲面圖。在默認(rèn)情況下，前面板的三維曲面圖比較小，可以通過(guò)拖動(dòng)框圖周圍的句柄來(lái)調(diào)節(jié)框圖的大小。用鼠標(biāo)中軸滾輪可以放大或縮小框圖內(nèi)部圖形的大小。 圖2-5 使用“三維曲面”顯示正弦波 2.2.5 xy曲面圖的設(shè)計(jì) 如圖2-6所示，以簇的形式顯示一條曲線。首先用for循環(huán)和三角函數(shù)生成一組正弦波數(shù)據(jù)和一組余弦數(shù)據(jù)。然后將for循環(huán)生成的兩個(gè)數(shù)組（x坐標(biāo)值數(shù)組和y坐標(biāo)值數(shù)組）捆綁成簇。在捆綁成簇時(shí)。x坐標(biāo)值數(shù)組要在y坐標(biāo)值數(shù)組的前面。最后將簇接入xy曲線圖。運(yùn)行后，在xy曲線圖中便畫出了一個(gè)圓形曲線。圖2-6 用“xy曲線圖”畫圓2.3 強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)2.3.1 簡(jiǎn)易濾除信號(hào)噪聲的設(shè)計(jì)新建vi，在程序框圖中添加仿真信號(hào)express vi和濾波器express vi，在這里，仿真信號(hào)express vi的信號(hào)類型選擇為正弦波信號(hào)，頻率設(shè)置為10.1hz，幅值為1，相位和偏移量均設(shè)置為0.選中“添加噪聲”的復(fù)選框，在噪聲類型下拉框中選擇“高白斯噪聲”，將采樣率設(shè)置為100000hz，采樣數(shù)設(shè)置為“整數(shù)周期數(shù)”，名稱使用默認(rèn)值。接著使用濾波器express vi對(duì)產(chǎn)生的帶噪聲的仿真信號(hào)進(jìn)行濾波處理。打開濾波器的配置對(duì)話框，選擇濾波器類型為“低通”，由于產(chǎn)生的仿真信號(hào)的頻率為10.1hz，所以將濾波器的截止頻率設(shè)置為20hz。選擇“無(wú)線長(zhǎng)沖激響應(yīng)（iir）濾波器”，在“拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”下拉框中選擇butterworth，階數(shù)選擇3.按照?qǐng)D2-7所示連線程序框圖，保存vi，將前面板和程序框圖都編輯好，設(shè)置輸入控件的值，單擊運(yùn)行按鈕后查看運(yùn)行結(jié)果（如圖2-8所示），并且可以更改仿真信號(hào)express vi和濾波器express vi的配置信息來(lái)觀察不同的運(yùn)行結(jié)果。圖2-7 程序框圖圖2-8建議濾除信號(hào)噪聲的運(yùn)行結(jié)果2.3.2 對(duì)高斯噪聲的統(tǒng)計(jì)分析 對(duì)高斯噪聲的統(tǒng)計(jì)分析的設(shè)計(jì)主要可以分為以下幾個(gè)步驟：（1） 程序框圖的設(shè)計(jì)，包括高斯噪聲的生成、統(tǒng)計(jì)分析和柱狀圖顯示等的分析過(guò)程，以及相關(guān)的分析和邏輯處理。對(duì)高斯噪聲的統(tǒng)計(jì)分析的程序框圖如圖2-9所示。（2） 圖形顯示界面的設(shè)計(jì)，即在程序框圖的主要設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，在前面板上添加相應(yīng)的輸入控件、波形圖顯示控件，以及統(tǒng)計(jì)分析的實(shí)時(shí)顯示控件。圖2-9對(duì)高斯噪聲的統(tǒng)計(jì)分析的程序框圖（3） 前面板界面布局及顯示部件的屬性設(shè)置，包括對(duì)前面板進(jìn)行的整體布局規(guī)劃設(shè)計(jì)和對(duì)部分圖形顯示控件進(jìn)行的相關(guān)外觀屬性設(shè)置。各屬性設(shè)置如下：1) 在程序框圖中，“統(tǒng)計(jì)”函數(shù)屬性中勾選“算數(shù)平均”、“標(biāo)準(zhǔn)差”、“最大值”、“最小值”。2) 在程序框圖中，“創(chuàng)建直方圖”函數(shù)屬性中“配置”中設(shè)置“區(qū)間數(shù)”為“50”，“最大值”為“5”及“最小值”為“-5”，在“幅值表示”處選擇“總數(shù)的百分比”。3) 在前面板中，“統(tǒng)計(jì)圖”屬性設(shè)置：“外觀”選項(xiàng)卡，取消勾選的“標(biāo)簽”的“可見”復(fù)選框，取消勾選“顯示圖例”復(fù)選框；“格式與精度”選項(xiàng)卡，分別對(duì)“x軸”和“y軸”的數(shù)據(jù)類型設(shè)置為“浮點(diǎn)”，“位數(shù)”為3，“精度類型”為“精度位數(shù)”；“標(biāo)尺”選項(xiàng)卡，可以設(shè)定波形圖顯示控件縱坐標(biāo)（幅值）和橫坐標(biāo)（時(shí)間）的屬性，縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的“標(biāo)尺范圍”默認(rèn)設(shè)置為“自動(dòng)調(diào)整標(biāo)尺”，并設(shè)定縱坐標(biāo)（幅值）的最小值為-5，最大值為5，設(shè)置橫坐標(biāo)（時(shí)間）的最小值為0，最大值為15.設(shè)計(jì)完畢后，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入高斯白噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差和采樣信息，可獲取高斯噪聲信號(hào)，并可利用“統(tǒng)計(jì)”函數(shù)和“創(chuàng)建直方圖”函數(shù)對(duì)獲得的高斯噪聲信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析。單擊運(yùn)行按鈕，如圖2-10所示，在對(duì)高斯噪聲的統(tǒng)計(jì)分析運(yùn)行界面上可以觀察到“高斯噪聲信號(hào)”、“柱狀圖”和“統(tǒng)計(jì)圖”控件中的圖形顯示。改變輸入控件中的參數(shù)，圖像將隨之變化。圖2-10 對(duì)高斯噪聲的統(tǒng)計(jì)分析運(yùn)行界面2.3.3 曲面積分的設(shè)計(jì) 利用“y=f(x)求值（優(yōu)化步長(zhǎng)）”、“積分”和“曲線長(zhǎng)度”等函數(shù)對(duì)一個(gè)給定表達(dá)式的函數(shù)進(jìn)行積分，并用圖形顯示的方法將曲線和積分結(jié)果表現(xiàn)出來(lái)。詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟如下所示：（1） 新建一個(gè)vi并命名123.vi。（2） 前面板的設(shè)計(jì)。添加1個(gè)字符串輸入控件并命名為“公式”（默認(rèn)值設(shè)置為sinc（x）+sin(2*x)+sin(2*x*x)）；添加1個(gè)列表框控件并命名為“graph”，其列相值基于0依次為“ function graph”、“ graph”、“integration graph”和“curse length graph”；添加3個(gè)數(shù)值輸入控件，分別命名為“開始”、“結(jié)束”（默認(rèn)值設(shè)置為4.00）和“點(diǎn)數(shù)”（默認(rèn)值設(shè)置為30）；添加一個(gè)“停止”按鈕盒1個(gè)“確定”按鈕（布爾文本修改為“開始”）；最后添加1個(gè)xy圖控件，并進(jìn)行以下設(shè)置：1) 顯示相的設(shè)置。選擇“顯示相圖形工具選板/游標(biāo)圖例”，取消勾選“顯示相標(biāo)簽”。2) 游標(biāo)的創(chuàng)建。單擊游標(biāo)圖例的右鍵快捷菜單，選擇“創(chuàng)建游標(biāo)自由”。3) 標(biāo)尺的設(shè)計(jì)。打開控件的圖形屬性對(duì)話框，在標(biāo)尺選項(xiàng)卡中將x軸和y軸的“網(wǎng)絡(luò)樣式與顏色”均設(shè)置為無(wú)。4) 圖例“曲線名”的設(shè)置。由上到下將“曲線名”依次更名為“function”、“modified function”、“integration”和“curse length”。 對(duì)添加的控件進(jìn)行排列和修飾。至此，前面板設(shè)計(jì)完畢。（3） 程序框圖的設(shè)計(jì)1) 添加一維和二維分析函數(shù)和積分函數(shù)1 首先放置1個(gè)while循環(huán)，所有的程序設(shè)計(jì)均在循環(huán)中完成。2 然后放置一個(gè)for循環(huán)，產(chǎn)生一個(gè)空數(shù)組簇，以實(shí)現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果在xy圖中顯示時(shí)選用相應(yīng)的圖例曲線的功能。這里使用了1個(gè)“初始化數(shù)組”和1個(gè)“捆綁”函數(shù)，“初始化數(shù)組”函數(shù)的輸入端“元素”和“維數(shù)大小”的值均為0，這樣就可以產(chǎn)生一個(gè)元素為0的數(shù)組。3 最后添加一個(gè)條件結(jié)構(gòu)，將“確定”按鈕與條件結(jié)構(gòu)的選擇器終端連接起來(lái)，并在分支“真”中添加一維和二維分析函數(shù)和積分函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)其基本功能。再添加1個(gè)內(nèi)層條件結(jié)構(gòu)，其選擇器終端與“graph”列表框控件函數(shù)連接起來(lái)，在03分支中依次放置“y=f(x)求值”、“y=f(x)求值（優(yōu)化步長(zhǎng)）”、“積分”和“曲線長(zhǎng)度”函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其對(duì)應(yīng)功能，如圖2-11所示。其中“y=f(x)求值”、“y=f(x)求值（優(yōu)化步長(zhǎng)）”函數(shù)位于一維和二維分析子選板（“函數(shù)數(shù)學(xué)腳本和公式一維和二維分析”）中。圖2-11 graph各項(xiàng)值得程序圖2） 添加顯示模塊。在“函數(shù)編程數(shù)組”子選板上，使用“替換數(shù)組子集”函數(shù)，根據(jù)其“索引輸入”，替換元素為0的數(shù)組，將上一步的計(jì)算結(jié)果顯示出來(lái)，其中“索引輸入”的輸入值為“graph”的輸出值。另外，為使程序運(yùn)行時(shí)界面更加友好，添加“確定”按鈕的閃爍（blinking）屬性節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)為寫入，其輸入為“真常量”，并且在外層條件結(jié)構(gòu)的分支“假”中也添加“確定”按鈕的閃爍（blinking）屬性節(jié)點(diǎn)，其輸入為“假常量”。至此，程序框圖設(shè)計(jì)完畢。如圖2-12所示。圖2-12曲線積分的程序框圖3） 調(diào)試并運(yùn)行程序。按下“ctrl+r”快捷鍵運(yùn)行程序，選中“graph”控件中的任一項(xiàng)值，單擊“開始”按鈕，即可觀察相應(yīng)函數(shù)計(jì)算結(jié)果的圖形顯示。如圖2-13所示為“y=f(x)求值（優(yōu)化步長(zhǎng)）”函數(shù)的曲線圖形。圖2-13 “y=f(x)求值（優(yōu)化步長(zhǎng)）”函數(shù)的曲線圖形第3章 基于labview與聲卡的音頻信號(hào)采集系統(tǒng)與分析3.1基于聲卡的音頻信號(hào)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)利用labview 中與聲音信號(hào)相關(guān)的函數(shù)節(jié)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的采集。聲卡具有mic 和line in 兩個(gè)信號(hào)輸入端，其中mic 輸入端有高增益放大器，會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生較大失真，因此在數(shù)據(jù)采集時(shí)選用line in 作為信號(hào)輸入端。其采樣頻率為44.1khz，輸入音頻信號(hào)的幅值不超過(guò)1v，對(duì)于超過(guò)1v 的信號(hào)可衰減后輸入，適合多種場(chǎng)合的需要。本設(shè)計(jì)的采集系統(tǒng)的前面板如圖3-1所示。主要包括三部分，聲卡系統(tǒng)設(shè)置、聲音信號(hào)及功率譜波形，單頻信息，路徑選擇。前面板中放置的對(duì)象在程序框圖中都有對(duì)應(yīng)的對(duì)象，框圖程序如圖3-2所示。圖3-1 信號(hào)采集系統(tǒng)的程序前面板音頻信號(hào)采集過(guò)程分為初始化配置聲卡、設(shè)置聲音信號(hào)保存路徑、采樣、釋放聲卡。首先調(diào)用配置聲音輸入函數(shù)(sound input configure.vi)配置聲卡并開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。采樣率設(shè)置為44.1khz，通道數(shù)為2，采樣位數(shù)設(shè)置為16 位，采樣模式為連續(xù)采樣，緩存大小設(shè)置為每通道10000 個(gè)樣本。并調(diào)用寫入并打開聲音文件( sound file write open.vi) 設(shè)置采集到的音頻信號(hào)保存路徑，在采集結(jié)束后，可以用播放器播放采集到的sound test文件，程序進(jìn)入while循環(huán)，進(jìn)行連續(xù)采樣。調(diào)用讀取聲音輸入函數(shù)(sound input read.vi)從緩存中讀取數(shù)據(jù)，設(shè)置每次從每個(gè)通道中讀取樣本數(shù)22050。最后，調(diào)用聲音輸入清零函數(shù)(sound input clear.vi) 停止采集并進(jìn)行清除緩存和占用的內(nèi)存等操作。圖3-2 信號(hào)采集系統(tǒng)的框圖設(shè)計(jì)3.2 音頻信號(hào)處理與分析音頻信號(hào)采集系統(tǒng)與分析利用labview 中函數(shù)選板信號(hào)處理模塊中的波形測(cè)量模塊的fft 功率譜節(jié)點(diǎn)以及提取單頻信息節(jié)點(diǎn)，對(duì)采集到的音頻信號(hào)進(jìn)行頻域內(nèi)的功率譜分析，時(shí)域內(nèi)的單頻分析。labview 中對(duì)信號(hào)的頻域分析主要是在對(duì)信號(hào)進(jìn)行fft( 快速傅里葉變換) 分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。還可以利用labview 強(qiáng)大的信號(hào)處理功能，對(duì)采集到的音頻信號(hào)進(jìn)行時(shí)域內(nèi)其他分析，數(shù)字濾波，如利用butterworth 濾波器，chebyshev濾波器等，進(jìn)行平滑濾波處理，可以消除高次諧波失真和噪聲干擾，提高信噪比。3.3 聲卡采集系統(tǒng)測(cè)試與分析為測(cè)試本聲卡采集系統(tǒng)性能，通過(guò)麥克風(fēng)采集某男歌手歌曲中的一段進(jìn)行測(cè)試，從聲音信號(hào)波形圖中可以看出，采集得到的該段聲音信號(hào)由多個(gè)頻率組成，從對(duì)應(yīng)的功率譜圖形中可看出，該頻率集中在2001000hz、5000hz、5600hz 處?？梢灾庇^看到監(jiān)測(cè)到的頻率，幅度和相位。利用labview 波形顯示器自帶的功能對(duì)采集到的波形進(jìn)行顯示，并進(jìn)行功率譜顯示。圖3-3所示為采集到的該男歌手聲音信號(hào)的頻譜圖。圖3-3 采集系統(tǒng)測(cè)試信號(hào)本設(shè)計(jì)利用普通的計(jì)算機(jī)聲卡代替價(jià)格昂貴的商用數(shù)據(jù)采集卡對(duì)音頻范圍內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行采集，基于labview 開發(fā)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠正確采集聲卡設(shè)計(jì)頻率范圍內(nèi)的信號(hào)，并可以實(shí)現(xiàn)基本的測(cè)量功能和頻譜分析功能。另外，靈活性強(qiáng)。用戶不僅可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制操作，還可以把數(shù)據(jù)保存到硬盤，供以后分析使用。在cpu 足夠快的條件下，還可以實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示波形的頻譜、頻域圖?？傊?，運(yùn)用廉價(jià)的聲卡，在labview 環(huán)境下構(gòu)成的具有較高采樣精度，中等采樣頻率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以很方便進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)采集，并對(duì)其進(jìn)行處理和分析?？偨Y(jié) 通過(guò)這學(xué)期的軟件實(shí)訓(xùn)，我主要學(xué)會(huì)了一些labview的基本操作和編程技巧，labview作為一門新式的以圖形化編程的語(yǔ)言，不僅提供了簡(jiǎn)單易學(xué)的編程方法，而且提供了海量的可調(diào)用的模塊，子vi，涉及到各個(gè)方面。labview是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)家儀器（ni）公司研制開發(fā)的，類似于c和basic開發(fā)環(huán)境，但是labview與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而labview使用的是圖形化編輯語(yǔ)言g編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。labview有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其是在某些特殊領(lǐng)域其特點(diǎn)尤其突出。 首先在測(cè)試測(cè)量方面：labview最初就是為測(cè)試測(cè)量而設(shè)計(jì)的，因而測(cè)試測(cè)量也就是現(xiàn)在labview最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，labview在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域獲得了廣泛的承認(rèn)。至今，大多數(shù)主流的測(cè)試儀器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備都擁有專門的labview驅(qū)動(dòng)程序，使用labview可以非常便捷的控制這些硬件設(shè)備。同時(shí)，用戶也可以十分方便地找到各種適用于測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域的labview工具包。這些工具包幾乎覆蓋了用戶所需的所有功能，用戶在這些工具包的基礎(chǔ)上再開發(fā)程序就容易多了。有時(shí)甚至于只需簡(jiǎn)單地調(diào)用幾個(gè)工具包中的函數(shù)，就可以組成一個(gè)完整的測(cè)試測(cè)量應(yīng)用程序。 控制與測(cè)試是兩個(gè)相關(guān)度非常高的領(lǐng)域，從測(cè)試領(lǐng)域起家的