虛擬儀器設(shè)計-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計學(xué)位論文范文模板參考資料

1、 摘 要虛擬儀器由通用儀器硬件平臺簡稱硬件平臺和應(yīng)用軟件兩大局部構(gòu)成。硬件平臺主要完成對被測信號的進行調(diào)理和采集。儀器硬件可以是插入式數(shù)據(jù)采集卡及必要的外圍電路含信號調(diào)理電路、A/D 轉(zhuǎn)換器、數(shù)字 I/O、定時器、D/A 轉(zhuǎn)換器等 ，或者是帶標(biāo)準(zhǔn)總線接口的儀器，如 GPIB、VXI、PXI、STD、PCI 總線儀器和網(wǎng)絡(luò)化儀器等。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，性價比以及實用程度顯的不高。進而考慮到計算機中的聲卡本身就是一個 A/D，D/A 的轉(zhuǎn)化裝置，具有 16 位的量化精度、數(shù)據(jù)采集頻率是 44.1kHz，完成可以滿足

2、特定應(yīng)用范圍內(nèi)數(shù)據(jù)采集的需要，個別性能指標(biāo)還優(yōu)于商用數(shù)據(jù)采集卡，而價格卻為商用數(shù)據(jù)采集卡的十分之一或者幾十分之一，在設(shè)計實驗中完全可以滿足要求。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。利用聲卡實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集，制作成一個簡易的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、模擬采集數(shù)據(jù)、波形顯示、進行低頻濾波四大功能。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 pl

3、atform (the hardware platform) and consisted of two major applications. The main hardware platform to complete the conduct of the measured signal conditioning and acquisition. Hardware equipment can be a plug-in data acquisition card and the necessary peripheral circuits (including the signal condit

4、ioning 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 network equipment and so on.Currently on the market A / D acquisition card and data acquisition cards, as well as the standa

5、rd 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 computers sound card itself is an A / D, D / A conversion devices, with 16-bit quantization precision,

6、 data acquisition frequency is 44.1kHz, completed within the scope of application to meet the specific needs of data collection, individual also better than the commercial performance data acquisition card, and the price of commercial data acquisition card for one-tenth or a few one-tenth of the exp

7、eriment in the design to meet the requirements completely.Therefore, in this design, data acquisition device is mainly based on the sound card and analog data acquisition labview. The use of sound to achieve the data collection, to create a simple data acquisition system, to achieve data acquisition

8、, analog data acquisition, waveform display, the four major functions for low-frequency filter.Keywords: virtual instrument; data acquisition; sound card目 錄1 緒論 .11.1 虛擬儀器概述.11.1.1 虛擬儀器的產(chǎn)生.11.1.2 虛擬儀器的概念.11.1.3 虛擬儀器的構(gòu)成.21.2 虛擬儀器的開展趨勢.2本文的研究內(nèi)容.32 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 .52.1 LABVIEW軟件創(chuàng)立過程.52.2 設(shè)計方案的比較.62.2.1 軟件比較

9、.62.2.2 聲卡采集數(shù)據(jù)的特點.73 軟件模塊的設(shè)計 .113.1 程序的流程圖.113.2 程序的結(jié)構(gòu)圖.123.3 LABVIEW 簡介 .123.3.1 G 語言簡介 .123.3.2 LABVIEW 程序組成.133.4 數(shù)據(jù)采集和處理模塊.14聲音輸入配置虛擬儀器.15聲音輸入讀取虛擬儀器.17聲音輸入去除虛擬儀器.183.5 數(shù)據(jù)模擬模塊.203.6 低通濾波模塊.223.7 波形顯示模塊.233.8 小結(jié).234 程序設(shè)計顯示 .254.1 程序的使用方法.254.1.1 程序的環(huán)境.254.1.2 聲卡配置.254.2 程序的總框圖.264.3 程序的調(diào)試結(jié)果.26聲卡采集

10、數(shù)據(jù)的結(jié)果.26模擬采集數(shù)據(jù)的結(jié)果.274.4 小結(jié).295 設(shè)計中遇到的問題 .306 總結(jié)與展望 .31參考文獻 .321 緒論1.1 虛擬儀器概述1.1.1 虛擬儀器的產(chǎn)生虛擬儀器技術(shù)是現(xiàn)在計算機系統(tǒng)和儀器系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，是當(dāng)今計算機輔助測試領(lǐng)域的一項重要技術(shù)。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)化的方向開展。電子測量儀器開展至今，大體上可以分為四代：模擬儀器、數(shù)字化儀器、智能儀器和虛擬儀器。第一代模擬儀器，這類儀器在某些實驗室里還能看到，它是以電磁感應(yīng)根本定律為根底的指針式儀器，如指針式萬用表、晶體管電壓表、指針式電流表等。第二代數(shù)字化儀器，這類儀器現(xiàn)在相當(dāng)普遍，這類儀器

11、將模擬信號的測量值轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并以數(shù)字方式輸出最終結(jié)果，適用于快速響應(yīng)和較高準(zhǔn)確度的測量，如數(shù)字萬用表、數(shù)字頻率計等。第三代智能儀器，這類儀器內(nèi)置微處理器，可以進行自動測試和數(shù)據(jù)處理功能，可能代替局部腦力工作，習(xí)慣上稱為智能儀器。它的功能模塊全部都是以硬件或固定軟件的形式存在，無論是開發(fā)還是應(yīng)用，都缺乏靈活性。第四代虛擬儀器，它是現(xiàn)在計算機軟件技術(shù)、通信技術(shù)和測試技術(shù)高速開展孕育出的一項革命性技術(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)進入了一個新的開展紀(jì)元。虛擬儀器Virtual Instruments.簡稱 VI的概念，是美國國家儀器公司N

12、ational Instruments Corp.簡稱 NI于 1986 年提出的。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。隨著現(xiàn)在硬件和軟件技術(shù)的飛速開展，儀器的智能化和虛擬化成為各級實驗室以及研究機構(gòu)開展的方向。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。它能夠充分利用和發(fā)揮現(xiàn)有計算機的先進技術(shù)，使儀器的測試和測量及自動化工業(yè)的系統(tǒng)測試和監(jiān)控變得異常方便和快捷。1.1.2 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、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

13、做虛擬前面板，簡稱前面板來操作這臺計算機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。虛擬儀器以透明的方式，通過軟件對數(shù)據(jù)的分析處理、表達以及圖形化用戶接口，把計算機資源如微處理器、顯示器等和儀器硬件如 A/D、D/A、數(shù)字 I/O、定時器、信號調(diào)理等的測試能力和控制能力結(jié)合起來。虛擬一起突破了傳統(tǒng)儀器以硬件為主體的模式，實際上使用者是在操作具有測試軟件的電子計算機進行測量，猶如操作一臺虛設(shè)的電子儀器。虛擬儀器技術(shù)的實質(zhì)是充分利用最新的計算機技術(shù)來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，當(dāng)根本硬件確定以后，就可以通過不同的軟件實

14、現(xiàn)不同的功能。用戶可以根據(jù)自己的需要，設(shè)計自己的儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的應(yīng)用要求。利用計算機豐富的軟、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、傳遞、存儲等方面的限制，到達傳統(tǒng)儀器無法比較的效果。它不僅可以用于電子測量、測試、分析、計量等領(lǐng)域，而且還可以用于進行設(shè)備的監(jiān)控以及工業(yè)過程自動化。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。1.1.3 虛擬儀器的構(gòu)成虛擬儀器從構(gòu)成要素上講，由計算機、應(yīng)用軟件和儀器硬件等構(gòu)成；從構(gòu)成分式上講那么由以 DAQ 板和信號調(diào)理為儀器硬件而組成的 PC-DAQ 測試系統(tǒng)，或已GPIB，VXI，

15、Serial 和 Field bus 等標(biāo)準(zhǔn)總線儀器為硬件組成的 GPIB 系統(tǒng)、VXI 系統(tǒng)、串口系統(tǒng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)等多種形式。虛擬儀器的構(gòu)成如圖 1.1 所示。顯示器信號分析及處理器入機接口各類接口A/D 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)發(fā)生器信號調(diào)理器信號調(diào)理器輸入信號D/A轉(zhuǎn)換器信號調(diào)理器信號輸出圖 1-1 虛擬儀器的結(jié)構(gòu)1.2 虛擬儀器的開展趨勢虛擬儀器正在繼續(xù)迅速開展。它可以取代測量技術(shù)在傳統(tǒng)領(lǐng)域的各類儀器。虛擬儀器在組成和改變儀器的功能和技術(shù)性能方面具有靈活性和經(jīng)濟性，因而特別適應(yīng)于當(dāng)代科學(xué)技術(shù)迅速開展和科學(xué)研究不斷深化所提出的更高跟新的測量課題和測量需要?！皼]有測量就沒有鑒別，科學(xué)技術(shù)就不能前進。虛

16、擬儀器將會在科學(xué)技術(shù)的各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。圖形化編程平臺的進一步開展和完善是虛擬儀器開展的一個重要方向。如何使用戶進行少量的學(xué)習(xí)甚至不需要學(xué)習(xí)就可使用功能強大的虛擬儀器，如何使用構(gòu)成簡單的虛擬儀器系統(tǒng)并完成復(fù)雜的測試內(nèi)容，如何幫助用戶對測試結(jié)果進行分析和判斷等內(nèi)容，是虛擬儀器技術(shù)努力的方向。我國還根本處于傳統(tǒng)儀器與計算機化儀器互相別離的狀態(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軍。結(jié)合我國的實際情況，我們必須走引進與自行開發(fā)相結(jié)合的道路。一方面，大力引進國外虛擬儀器方面的生產(chǎn)技術(shù)；另一方面，開展基于計算機的插卡式硬件模塊為主的測控技術(shù)，開展圖形化平臺的軟件產(chǎn)品，充分利用我們現(xiàn)有

17、的計算機及測控技術(shù)硬件，縮短與國際先進水平的差距。VXI 總線將成為未來虛擬儀器的理想硬件平臺，這是由 VXI 總線的性能決定的；另一方面，基于 PCI-DAQ 的虛擬儀器系統(tǒng)由于性價比高、靈活性好而受到大多數(shù)用戶的青睞，將得到高速的開展。隨著計算機硬件、軟件技術(shù)的迅速開展，虛擬儀器將向高性能、多功能、集成化、網(wǎng)絡(luò)化方向開展。1.3 本文的研究內(nèi)容虛擬儀器由通用儀器硬件平臺簡稱硬件平臺和應(yīng)用軟件兩大局部構(gòu)成。硬件平臺主要完成對被測信號的進行調(diào)理和采集。儀器硬件可以是插入式數(shù)據(jù)采集卡及必要的外圍電路含信號調(diào)理電路、A/D 轉(zhuǎn)換器、數(shù)字 I/O、定時器、D/A 轉(zhuǎn)換器等 ，或者是帶標(biāo)準(zhǔn)總線接口的儀

18、器，如 GPIB、VXI、PXI、STD、PCI 總線儀器和網(wǎng)絡(luò)化儀器等。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，性價比以及實用程度顯的不高。進而考慮到計算機中的聲卡本身就是一個 A/D，D/A 的轉(zhuǎn)化裝置，具有 16 位的量化精度、數(shù)據(jù)采集頻率是 44.1kHz，完成可以滿足特定應(yīng)用范圍內(nèi)數(shù)據(jù)采集的需要，個別性能指標(biāo)還優(yōu)于商用數(shù)據(jù)采集卡，而價格卻為商用數(shù)據(jù)采集卡的十分之一或者幾十分之一，在設(shè)計實驗中完全可以滿足要求。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。利用聲卡實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集，制作成一個簡易

19、的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、模擬采集數(shù)據(jù)、波形顯示、進行低頻濾波四大功能。虛擬儀器的開展已經(jīng)具有快 30 年的歷史，聲卡采集是不可缺少的內(nèi)容。本論文具體內(nèi)容安排如下：第一章，緒論：介紹虛擬儀器的概念、構(gòu)成，開展的現(xiàn)狀，和本文的研究內(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)立過程，過度到設(shè)計方案的比較，進而講述了聲卡采集數(shù)據(jù)的特點。第三章，軟件模塊的設(shè)計：主要介紹了各個功能模塊具體設(shè)計和實現(xiàn)，包括：數(shù)據(jù)采集和處理模塊、數(shù)據(jù)模擬模塊、低通濾波模塊、波形顯示模塊等。第四章，程序設(shè)計顯示：本章是重點，主要介紹程序的使用方法和程序的調(diào)試結(jié)果。第五章，總結(jié)與展望和設(shè)計中遇到的

20、問題。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局部組成。本章將詳細討論對數(shù)據(jù)采集時幾種方案的比較。2.1 Labview 軟件創(chuàng)立過程創(chuàng)立 Labview 軟件的過程大體分為以下五步：1需求分析。需求分析是借用軟件工程中的概念，其含義包括創(chuàng)立開發(fā)原型明確實質(zhì)要解決的問題 、分析程序的可行性包括本錢、性能、風(fēng)險和技術(shù)障礙等。在創(chuàng)立開發(fā)原型的過程中，開發(fā)人員要與程序的最終使用人員進行充分的交流。在此根底上，程序開發(fā)人員對所要解決的問題有了大致的了解，甚至可以畫出一個系統(tǒng)的框圖，之后還要進行程序的可行性分析，考慮選用器件的性價比、開發(fā)風(fēng)險等。2軟、硬件的選擇。程序開發(fā)人員不必擔(dān)憂操作系統(tǒng)

21、的問題，目前的 LABVIEW是一個支持多個系統(tǒng)平臺的軟件，Windows、Power Macintosh、Sun SPARCA 工作站、HP 工作站、Linux 上都可以運行。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。選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ甙鼘竭_事半功倍的效果。在 LABVIEW 的設(shè)備驅(qū)動程序庫中已經(jīng)包含了上千個免費的驅(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局部儀器的 LABVIEW 驅(qū)動程序。如果沒有現(xiàn)成的驅(qū)動程序，用戶也可以自己編寫。3設(shè)計用戶界面。 用戶界面也稱 GUI，即 graphical user interfac

22、e。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。前面板上使用的顏色方案，要兼顧一致和鮮明。一致性包括：一個 VI 程序的 GUI 之間要保持一致；VI 的 GUI 要與平時大家用的應(yīng)用程序色調(diào)一致。鮮明就是說：需要強調(diào)的局部一定要用顏色加以突出，表達測控系統(tǒng)程序的特點，減少用戶操作過程中犯錯誤時機。4程序設(shè)計。拿到一個設(shè)計任務(wù)后，首先要分解任務(wù)，把待設(shè)計任務(wù)分割成幾個大的模塊，然后把大的模塊再分解為一系列的功能，甚至可以分解到要用那些函數(shù)的程度；然后是尋求例程，參考例程可以防止重復(fù)前人做過的工作；接下來就是根據(jù)工程的特點選擇程序設(shè)計方法，自上而下或者自下而上。5程序測試。測試過程是工程開

23、發(fā)的重要組成局部。測試應(yīng)該從底層的 VI 開始，然后再測試較大的模塊，最后進行整體測試。測試中還要特別關(guān)注全局變量對程序的影響。此外，局部變量和屬性節(jié)點也要引起注意。對于高級程序員來說，還要考慮程序的性能如何，能否滿足速度與響應(yīng)的要求以及內(nèi)存的使用情況。2.2 設(shè)計方案的比較2.2.1 軟件比較在給定計算機必要的儀器硬件后，構(gòu)成和使用虛擬儀器的關(guān)鍵在于軟件。軟件為用戶提供了集成開發(fā)環(huán)境、高水平的儀器硬件接口和用戶接口。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。所以正確選擇軟硬件對程序開發(fā)和設(shè)計起著非

24、常重要的作用。只有選擇了適宜的軟硬件才能快速的開發(fā)出應(yīng)用軟件，才能事半功倍。對于虛擬儀器應(yīng)用軟件的編寫，大致可以分為兩種方式：1通用編程軟件進行編寫。主要有 Microsoft 公司的 Visual Basic 與 Visual C+，Borland 公司的 Delphi，Sybase 公司的 Power Builder。2用專業(yè)圖形化編程軟件開發(fā)。如 HP 公司的 HP-VEE，NI 公司的 LABVIEW Lab windows/CVI 等。具體選用哪一種軟件，應(yīng)該由編程者根據(jù)實際情況選擇。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)本錢低、執(zhí)行效率佳、程序彈性大、開放性架構(gòu)易

25、于擴充。LABVIEW 是實驗室虛擬儀器工作平臺Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench的簡稱，是美國國家儀器公司NI的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，也是目前應(yīng)用最廣泛、開展最快、功能最強的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境。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 具有模塊化特性，有利于程序的可重用性。LABVIEW 將軟件的界面設(shè)計和功能設(shè)計獨立開來，修改人機界面無需對整個程序進行調(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

26、。這就大大縮短了虛擬儀器的開發(fā)周期、消除了虛擬儀器編程的復(fù)雜過程。而通用的編程軟件需利用組件技術(shù)實現(xiàn)軟面板的設(shè)計，這使程序設(shè)計變得非常麻煩。LABVIEW 雖然是為計算機測控領(lǐng)域開發(fā)的，但它的函數(shù)包含了一般高級計算機語言中的絕大多數(shù)程序控制功能。LABVIEW 作為開發(fā)環(huán)境具有的優(yōu)點總結(jié)如下所述：1圖形編程化，降低了對使用者編程經(jīng)驗的要求，易于工程師使用；2采用面向?qū)ο蟮姆椒ê透拍?，有利于軟件的開發(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

27、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，以彌補自身的某些缺乏；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)功能強大，可遙控分布在其他微機上的虛擬儀器設(shè)備；9為加強 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

28、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。在許多應(yīng)用程序中，運行速度是至關(guān)重要的。LABVIEW 是至今唯一帶有可以生產(chǎn)最正確編碼的編譯器的圖形化開發(fā)環(huán)境，運行速度等同于編好的 C 或 C+程序。因此用 LABVIEW 來做數(shù)據(jù)采集設(shè)計是很好的選擇。2.2.2 聲卡采集數(shù)據(jù)的特點商用數(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用。普通聲卡，具有 16 位的量化精度、數(shù)據(jù)采集頻率是 44.1kHz，完全可以滿足特定應(yīng)用范圍內(nèi)數(shù)據(jù)采集的需要，個別性能指標(biāo)還優(yōu)于商用數(shù)據(jù)采集卡，而價格卻為

29、商用數(shù)據(jù)采集卡的十幾分之一甚至幾十分之一。計算機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)，本錢幾乎為 0；性能穩(wěn)定，在設(shè)計中完全可以滿足要求。因此在本設(shè)計中，數(shù)據(jù)采集裝置主要基于聲卡和數(shù)據(jù)模擬波形。1、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，是計算機與外部的模擬量間環(huán)境聯(lián)系的重要途徑。LABVIEW 提供了操作聲卡的函數(shù)。聲卡的主要功能包括錄制與播放、編輯與合成處理、MIDI 接口三個局部。1錄制與播放通過聲卡，人們可將來自話筒、收錄機等外部音源的聲音錄入計算機，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字文件進行存儲和編輯等

30、操作；人們也可以將數(shù)字文件復(fù)原成聲音信號，通過揚聲器回放，例如為電子游戲配音，以及播放 CD、VCD、DVD、MP3 和卡拉 OK 等。注意，在錄制和回放時，不僅要進行 D/A 和 A/D 轉(zhuǎn)換，還要進行壓縮和解壓縮處理。2編輯和合成處理通過對聲音文件進行多種特技效果的處理，包括參加回聲，倒放，淡入淡出，往返放音以及左右兩個聲道交叉放音等，可以實現(xiàn)對各種聲源音量的控制和混合。3MIDIMusical 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樂器原聲的音樂。從一般意義上來看，上述功能主要是數(shù)據(jù)采集和信號處

31、理，很自然的就可以聯(lián)想到用聲卡實現(xiàn)示波器、信號處理器、頻譜分析儀等虛擬儀器。2、聲卡的硬件結(jié)構(gòu) 圖 2-1 是一個聲卡的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。一般聲卡有 4-5 個對外接口。其中，輸出接口有 2 個，分別是 Ware Out 和 SPK Out。Ware Out或 Line Out給出的信號沒有經(jīng)過放大，需要外接功率放大器，例如可以接到有源音箱；SPK Out 給出的信號是通過功率放大的信號，可以直接接到喇叭上。這些接口可以用來作為雙通道信號發(fā)生器的輸出。圖 2-1 聲卡的硬件結(jié)構(gòu)示意圖輸入接口 Line In 和 Mic In 的區(qū)別在于，后者可以接入較弱的信號，幅值大約為 0.02-0.2V，顯

32、然這個信號較易受干擾，因而常使用 Line In，它可以接入幅值約為不超過 1.5V 的信號。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。多數(shù)聲卡的輸入也是雙通道的，但接入插頭線往往將這兩個通道短接成一個通道。另外這兩個通道是共地的。3、聲卡的主要技術(shù)參數(shù)1采樣的位數(shù)采樣位數(shù)可以理解為聲卡處理聲音的解析度。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。聲卡的位是指聲卡在采集和播放聲音文件時所使用的數(shù)字聲音信號的二進制位數(shù)，它客觀的反映了數(shù)字聲音信號對輸入聲音信號描述的準(zhǔn)確度。例如，8 位代表；16 位的代表。比較之下，一段相同的音樂2562864000216信

33、息，16 位聲卡能把它分為 64000 個精度單位進行處理，而 8 位聲卡只能處理 256 個精度單位，最終采樣效果當(dāng)然是無法相提并論的。2采樣頻率目前，聲卡的最高采樣頻率為 44.1kHz，少數(shù)到達 48kHz。對于民用聲卡，一般將采樣頻率設(shè)為 4 檔，分別是 44.1kHz、22.05kHz、11.025kHz、8kHz。22.05kHz 只能到達 FM 播送的聲音品質(zhì)；44.1kHz 是理論上的 CD 音質(zhì)界限，48kHz 那么更好一些。對 20kHz 范圍內(nèi)的音頻信號，最高的采樣頻率才 48kHz，雖然理論上沒有問題，但似乎余量不大。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

34、之下隨意設(shè)定采樣頻率，而只能分為 4 檔設(shè)定。這樣雖然可使制造本錢降低，但卻不便于使用。用戶根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非整周期采樣帶來的問題。3緩沖區(qū)與一般數(shù)據(jù)采樣卡不同，聲卡面臨的 D/A 和 A/D 任務(wù)通常是連續(xù)狀態(tài)的。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)計有其獨到之處。為了節(jié)省 CPU 資源，計算機的 CPU 并不是每次聲卡 A/D 或 D/A 結(jié)束后都要響應(yīng)一次中斷，而是采用了緩沖區(qū)的工作方式。在這種工作方式下，聲卡的 A/D、D/A 都對某一緩沖區(qū)進行操作。以輸入聲音的 A/D 變換為例，每次轉(zhuǎn)換完畢后，聲卡控制芯片都將數(shù)據(jù)存放在緩

35、沖區(qū)，待緩沖區(qū)滿時，發(fā)出中斷給 CPU，CPU 響應(yīng)中斷后一次性將緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)全部讀走。計算機總線的數(shù)據(jù)傳輸速率非常高，讀取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)所用時間極短，不會影響 A/D 變換的連續(xù)性。緩沖區(qū)的工作方式大大降低了 CPU 響應(yīng)中斷頻度，節(jié)省了系統(tǒng)資源。聲卡輸出聲音是的 D/A 變換也是類似的。一般聲卡使用的緩沖區(qū)長度的默認值是 8KB8192 字節(jié) 。這是由于對 x86 系列處理器來說，在保護模式Windows 等系統(tǒng)使用的 CPU 工作方式下，內(nèi)存以 8KB 為單位被分成很多頁，對內(nèi)存的任何訪問都是按頁進行，CPU 保證了讀寫 8KB 長度的內(nèi)存緩沖區(qū)時，速度足夠快，并且一般不會被其他外來事件打

36、斷。設(shè)置 8192 字節(jié)或其整數(shù)倍例如 32768 字節(jié)大小的緩沖區(qū)，可以較好的保證聲卡與 CPU 的協(xié)調(diào)工作。4沒有基準(zhǔn)電壓聲卡不提供基準(zhǔn)電壓，因此無論是 D/A 還是 A/D 在使用時，都需要用戶自己參照基準(zhǔn)電壓進行標(biāo)定。4、聲卡的頻率范圍與頻率響應(yīng)人耳對頻率的感覺從 20Hz 到 20kHz 之間，而聲卡的頻率響應(yīng)上限范圍在 20kHz。5、聲卡用于數(shù)據(jù)采集時的一些設(shè)置1聲卡的設(shè)置一般聲卡主要用于輸出聲音，輸入局部可能沒有處于正常工作狀態(tài)。建議首先使用耳機和 MIC 檢查聲卡的功能，特別是輸入功能錄音功能是否正常。如果不正常，需要檢查聲卡的設(shè)置。一般來說，這里的設(shè)置有兩層含義，首先是要配

37、置所需的功能，其次是要保證已經(jīng)配置的功能不處于關(guān)閉靜音狀態(tài)。下面介紹對 Line In 和 Mic In 的檢查和設(shè)置。按圖 2-2 所示，在“選項菜單下選“屬性，得到圖 2-2b圖所示的對話框，在此對話框上選擇“錄音，并配置列表中的選項即可。注意圖 3-2 中的相關(guān)功能都不能處于靜音狀態(tài)。如圖 2-2a所示。圖 2-2 a音量控制窗口圖 2-2 音量控制窗口和音量控制屬性對話框2硬件連接硬件連接采用兩種連接線：1 一條一頭是插孔，另一頭是鱷魚夾的連接線，2 是雙頭為 插孔的音頻連接線在市場上可以買的到 。為測試聲卡的頻響特性，可使用測試線 2 將聲卡的輸入端與輸出端連接起來，形成一個閉合的環(huán)

38、路。連接時要注意區(qū)分 Mic In 口和 SPK Out 口，不要把它們當(dāng)作 Line In 與 Line Out 接入。如果測試輸入信號，那么使用測試線 1 把信號源連接到聲卡輸入端 Line In 口；如果測試輸出信號，就把該測試線連接到聲卡輸出端 Line Out 口。3 軟件模塊的設(shè)計在本章中詳細介紹各個功能模塊及其生成過程。3.1 程序的流程圖程序流程框圖如圖 3-1 所示：初始化聲卡信號采集波形顯示低通濾波LABVIEW 模塊圖 3-1 數(shù)據(jù)采集程序流程圖流程圖簡介：首先對設(shè)計中運用到的模塊進行初始化，然后通過聲卡對數(shù)據(jù)進行采集，把采集到的信號送入 LABVIEW 模塊中，通過 L

39、ABVIEW 模塊的程序運行下，把采集到的信號通過圖形的形式，把波形顯示出來。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。3.2 程序的結(jié)構(gòu)圖程序的結(jié)構(gòu)圖如圖 3-2 所示：聲卡參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)采集波形顯示低通濾波低通濾波后波形函數(shù)信號發(fā)生器圖 3-2 程序的結(jié)構(gòu)圖3.3 LABVIEW 簡介 LABVIEW 是實驗室虛擬儀器工作平臺是一個程序開發(fā)環(huán)境。它類似于Visual Basic，Visual C+。但是 LABVIEW 的特點在于：它使用圖形化編程語言 G 在流程圖中創(chuàng)立源程序，而沒有使用基于的文本語言來產(chǎn)生源程序代碼。LABVIEW 是一個多線程、最正確化的圖形編譯器，它

40、能在最大程度上優(yōu)化系統(tǒng)的性能。無論是使用基于計算機的插入式儀器設(shè)備，還是使用 GPIB，VXI，Ethernet 接口或是串口的獨立儀器設(shè)備，LABVIEW 內(nèi)置的驅(qū)動程序庫和具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動軟件都可以對儀器系統(tǒng)進行全面的控制。LABVIEW 的數(shù)據(jù)采集庫包含了許多有關(guān)采集和生成數(shù)據(jù)的函數(shù)，它們與 NI 的插卡式或遠程數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品協(xié)同工作。數(shù)據(jù)采集卡是進行高速直接控制以及低速控制的理想設(shè)備。它能夠為集成式測量方案提供功能強大且完備的測量分析庫，這些軟件庫可以完成極限測試、頻率分析、濾涉及信號生成等任務(wù)。LABVIEW 具有許多特性，能使測量和自動化應(yīng)用方案完成適用于用戶企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營，能

41、將應(yīng)用方案以網(wǎng)頁的形式發(fā)表，或在互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程序間進行數(shù)據(jù)傳遞。LABVIEW 擁有完整的 Web 效勞器，可以隨時發(fā)布測量結(jié)果。LABVIEW 專業(yè)版開發(fā)系統(tǒng)包括應(yīng)用程序生成器Application Builder ，可以創(chuàng)立并發(fā)布獨立的可執(zhí)行程序、共享庫或動態(tài)連接庫DLL 。使用共享庫可以使開發(fā)的應(yīng)用程序代碼進行重新使用。DLL 提供最大的靈活性，可以將 LABVIEW 與其他開發(fā)工具如 VB，VC 和 NI 的Measurement Studio 結(jié)合起來。LABVIEW 應(yīng)用程序生成器可以創(chuàng)立安裝程序，以便在Windows 環(huán)境中執(zhí)行可運行程序。3.3.1 G 語言簡介LABVIEW

42、是一個功能比較完整的軟件開發(fā)環(huán)境，但它是為代替常規(guī)的 BASIC 和 C語言設(shè)計的，它是一種編程語言而不僅僅是一個軟件開發(fā)環(huán)境。它除了編程方式不同外，具有編程語言的所有特點，稱之為圖形化編程語言簡稱 G 語言 。G 語言是一種適合應(yīng)用于編程任務(wù)，具有擴展函數(shù)庫的通用編程環(huán)境。和 BASIC和 C 語言一樣，G 語言也定義了數(shù)據(jù)類型、結(jié)構(gòu)類型和模塊調(diào)用語法規(guī)那么等編程語言的根本要素，在功能完整性和應(yīng)用靈活性上不遜于任何高級語言，同時 G 語言豐富的擴展函數(shù)庫還為用戶編程提供了極大的方便。G 語言與傳統(tǒng)高級編程語言最大的差異在于編程方式一般高級語言采用文本編程，而 G 語言采用圖形化編程語言。G

43、語言是 LABVIEW 的核心，熟練掌握 G 語言的編程要素和語法規(guī)那么，是開發(fā) LABVIEW 應(yīng)用程序的最重要的根底。3.3.2 LABVIEW 程序組成該環(huán)境包括三個局部：程序前面板、框圖程序和圖標(biāo)/連接端口。程序前面板用于設(shè)置輸入數(shù)值和觀察輸出量，用于模擬真實儀表的前面板。在程序前面板上，輸入量被稱為控制Controls ，為虛擬儀器的框圖程序提供數(shù)據(jù)；輸出量被稱為顯示Indicators ，顯示虛擬儀器流程圖中產(chǎn)生或獲得的數(shù)據(jù)。控制和顯示是以各種圖標(biāo)形式出現(xiàn)在前面板上，如旋鈕、開關(guān)、按鈕、圖表、圖形等，這使得前面板直觀易懂。一個程序前面板都對應(yīng)著一段框圖程序?？驁D程序用 LABVIE

44、W 圖形編程語言編寫，可以把它理解成傳統(tǒng)程序的源代碼?？驁D程序由節(jié)點Node 、數(shù)據(jù)連線Wire構(gòu)成。節(jié)點是 VI 程序中的執(zhí)行元素，類似于文本編程語言程序中的語句、函數(shù)或子程序。節(jié)點之間數(shù)據(jù)連線按照一定的邏輯關(guān)系相互連接，可定義框圖程序內(nèi)的數(shù)據(jù)流動方向。節(jié)點之間、節(jié)點與前面板對象之間是同數(shù)據(jù)端口和數(shù)據(jù)連線來傳遞數(shù)據(jù)的。數(shù)據(jù)端口是數(shù)據(jù)在前面板對象和框圖程序之間傳輸?shù)耐ǖ?，是?shù)據(jù)在框圖程序內(nèi)節(jié)點之間傳輸?shù)慕涌?。LABVIEW 中有三種類型的數(shù)據(jù)端口：控制端口和指示端口以及節(jié)點端口?？刂贫丝诤椭甘径丝谟糜谇懊姘鍖ο?，當(dāng) VI 程序運行時，從控制輸入的數(shù)據(jù)通過控制端傳遞到框圖程序，供其中的程序使用，

45、產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)再通過指示端口傳輸?shù)角懊姘鍖?yīng)的指示中顯示。每個節(jié)點端口都有一個或數(shù)個數(shù)據(jù)端口用于輸入或輸出。LABVIEW 采用的一種獲得專利的數(shù)據(jù)流編程模式。這不同于基于文本的編程語言的線形結(jié)構(gòu)，不同于執(zhí)行一個傳統(tǒng)的控制流方法?？刂屏鲌?zhí)行的是指令驅(qū)動，而數(shù)據(jù)流執(zhí)行的是數(shù)據(jù)流驅(qū)動或依賴數(shù)據(jù)的。但一個虛擬儀器的圖標(biāo)被放置在另一個虛擬儀器的流程圖中時，它就是一個子儀器。圖標(biāo)連接端口可以把 VI 變成一個 Sub VI，然后象子程序一樣在其他程序中調(diào)用。圖標(biāo)是 Sub VI 的直觀標(biāo)記，是 Sub VI 在其他程序框圖中被調(diào)用的節(jié)點表現(xiàn)形式，而連接端口那么表示該 Sub VI 與調(diào)用它的 VI 之間

46、進行數(shù)據(jù)交換的輸入/輸出口，就象傳統(tǒng)編程語言子程序的參數(shù)。3.4 數(shù)據(jù)采集和處理模塊數(shù)據(jù)采集模塊是虛擬軟件的硬件驅(qū)動局部，在這里主要是利用 LABVIEW 里面的聲卡函數(shù)完成聲卡的硬件參數(shù)設(shè)置、啟動聲卡采集數(shù)據(jù)、等待采樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿的消息、通知聲卡停止采集等任務(wù)。具體的數(shù)據(jù)采集流程是：1初始化；對聲卡中與數(shù)據(jù)采集相關(guān)的一些硬件參數(shù)進行設(shè)置；2然后，聲卡開始采集數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)暫存在先進先出的緩沖區(qū)中；3當(dāng)緩沖區(qū)存滿數(shù)據(jù)后，一方面將數(shù)據(jù)讀取到用戶程序的數(shù)組中，產(chǎn)生一個采樣數(shù)據(jù)集合，并在程序中對數(shù)據(jù)進行各種處理； 如圖 3-3 所示，為數(shù)據(jù)采集和處理模塊。圖 3-3 數(shù)據(jù)采集和處理模塊程序說

47、明：在 LABVIEW 軟件中，對于聲卡的聲道可以分為 mono 8-bit單聲道 8 位 ，mono 16-bit單聲道 16 位 ，stereo 8-bit立體聲 8 位和 stereo 16-bit立體聲 16位 。其中，16 位聲道比 8 位聲道采樣信號的質(zhì)量好，立體聲stereo比單聲道m(xù)ono采樣信號好，最好的采樣通道形式是 stereo 16-bit，這樣采樣的波形穩(wěn)定，而且干擾小。另外，用單聲道采樣，左右聲道信號都相同，而且每個聲道的幅值只有原信號幅值的 1/2；采用立體聲采樣，左右聲道互不干擾，可以采兩路不同的信號，而且采樣的信號幅值與原幅值相同。當(dāng)然，還有一個重要的原因是，

48、如果選擇 mono單聲道 ，SI 出來的數(shù)據(jù)是標(biāo)量，不能組成數(shù)組，進而不便于數(shù)據(jù)的各種處理。所以在設(shè)計中我采用 stereo 16-bit 進行雙聲道采樣。聲卡的采樣頻率rate有 4 種選擇，即 8000Hz，11025Hz，22050Hz 和44100Hz，采樣頻率不同，采到的波形的質(zhì)量也不同，應(yīng)視具體情況采用適宜的頻率，在設(shè)計中，為了得到良好的演示效果，我采用了 44100Hz 的采樣頻率。而在采樣率的選擇方面，我采用了一個 case 循環(huán)，目的是在采樣率為 44100Hz 的條件下，在循環(huán)內(nèi)產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)。這個在后面波形產(chǎn)生模塊中進行詳細解釋。主要操作說明；在 block diagram

49、：Functions Graphics & Sound Sound Sound Input 選擇 Sound Input函數(shù)。1 Functions Structures While Loop 選擇 While 循環(huán)。2 Functions Structure Case 選擇 Case 循環(huán)。3 右鍵點擊 SI Config 函數(shù)的 Sound Format 輸入，選擇 create control，自動生成 Sound Format 簇類型控鍵。其中包含三項數(shù)據(jù)，分別為：sound quality；rate；bits persample。4 右鍵點擊 SI Config 函數(shù)的 Bu

50、ffer Size 輸入，選擇 create control，自動生成無符號長整數(shù)類型的控鍵。5Functions Cluster Unbundle 選擇 Unbundle 函數(shù)。對輸入簇Cluster 進行解包。當(dāng)接入 cluster 輸入?yún)?shù)后，輸出端子數(shù)自動調(diào)整為與 cluster元素數(shù)目相同。6)聲卡參數(shù)設(shè)置如如圖 3-3-1圖 3-3-1 數(shù)據(jù)采集參數(shù)配置3.4.1 聲音輸入配置虛擬儀器Sound Input Configure .Vi 的前面板如圖 3-4 所示。Sound Input Configure .Vi 的前面板是對聲卡參數(shù)的一些設(shè)置，這些設(shè)置必須能夠滿足設(shè)計的需要。參數(shù)

51、設(shè)置如圖 3-4 所示。圖 3-4 Sound Input Configure .Vi 的前面板 Sound Input Configure .Vi 的后面板如圖 3-5 所示。圖 3-5 Sound Input Configure .Vi 的后面板程序說明：Sound Input Configure，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。聲卡的采樣率由內(nèi)部時鐘控制，只有 3-4 種固定頻率可選，一般將采樣頻率設(shè)置為 44100HZ，數(shù)據(jù)格式設(shè)置為16bit。緩沖區(qū)長度可選默認值。主要操作說明：在 block diagram： Functi

52、ons Graphics & Sound Sound Input Configure 選擇configure 函數(shù)。3.4.2 聲音輸入讀取虛擬儀器Sound Input Read .VI 的前面板如圖 3-6 所示。Sound Input Read .VI 的前面板為聲卡采集時的參數(shù)設(shè)置。圖 3-6 Sound Input Read .VI 的前面板 Sound Input Read .VI 的后面板如圖 3-7 所示：圖 3-7 Sound Input Read .VI 的后面板程序說明：該函數(shù)用于等待采樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿的消息。當(dāng)產(chǎn)生這一消息時，它將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的內(nèi)容讀取到用戶程序的數(shù)

53、組中，產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)采樣集合。假設(shè)計算機的速度不夠快，使得緩沖區(qū)內(nèi)容被覆蓋，那么會產(chǎn)生一個錯誤信息。這時應(yīng)調(diào)節(jié)緩沖區(qū)的大小，在采樣時間和數(shù)據(jù)讀取之間找到一個理想的平衡點。主要操作說明：在 block diagram： Functions Graphics & Sound Sound Input Read 選擇 read 函數(shù)。3.4.3 聲音輸入去除虛擬儀器Sound Input Clear .VI 的前面板如圖 3-8 所示：圖 3-8 Sound Input Clear .VI 的前面板Sound Input Clear .VI 的后面板如圖 3-9 所示： 圖 3-9 Sound

54、Input Clear .VI 的后面板程序說明：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，釋放請求的一系列系統(tǒng)資源包括 MDA，緩沖區(qū)內(nèi)存，聲卡端口等 。主要操作說明：在 block diagram： Functions Graphics & Sound Sound Input Clear 選擇 clear 函數(shù)。3.5 數(shù)據(jù)模擬模塊數(shù)據(jù)模擬模塊是用 labview 自己模塊模擬發(fā)出波形模擬采集的數(shù)據(jù)波形，主要為分析波形等使用，模擬的波形主要分為兩個通道或?qū)蓚€通道的疊加成一個波形。發(fā)出的波形主要有：正弦波、方波、三角波、鋸齒波、高斯白噪聲、Gamma。主要方法是在 lab

55、view 中用函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生一個信號，實際上相當(dāng)于通過軟件實現(xiàn)了一個信號發(fā)生器的功能。正弦波：公式為 y=Asin(x+A 為振幅， 周期， 相位。方波：公式為 y=flc1hs(sin(2*pi*f*t), eps)頻率為 f 的值為 01 的方波。電流的波形為矩形的電流即為方波電流。不管 t 軸上下是不對稱的，只要是矩形就可叫方波，必要時，可加“對稱， “不對稱加以說明。方波不一定是交流波。主要看該方波有沒有正負交替，要一直是一個符號就是直流了，可以全是正的，也可以全是負的；如果有正有負就是交流了。三角波：三角波函數(shù)：輸入 fx_:=x /; 0=x1輸入 fx_:=2-x /; 1=

56、x=2鋸齒波：一般主要由搭建硬件電路來實現(xiàn)，效果如下列圖：波形方式對應(yīng)的 labview 控件如下：有正弦波、方波、三角波、鋸齒波、高斯白噪聲。程序的主要實現(xiàn)模塊，中選擇模擬波形時，有兩個通道可以選擇波形，可以調(diào)整幅值、頻率、相位。可以將兩個不同的波形進行疊加，形成各種不同想要的波形。具體實現(xiàn)如圖 3-11，控制如圖 3-12圖 3-11 模擬波形實現(xiàn)模塊后面板模擬波形實現(xiàn)模塊前面板如圖 3-12 所示：圖 3-12 模擬波形實現(xiàn)模塊前面板程序說明：兩個通道的波形疊加成一個需要的波形，進行分析等！當(dāng)聲卡沒有采集數(shù)據(jù)的時候，可以用 labview 模擬的數(shù)據(jù)波形代替通過聲卡采集到的波形。3.6

57、低通濾波模塊在信號傳輸過程中，由于外界的干擾，經(jīng)常會混入高頻噪聲。因此在測量信號時希望把高頻噪聲信號去掉。通常的做法都是采用低頻濾波器將高頻噪聲濾掉。后面板實現(xiàn)模塊如圖：前面板演示如圖 3-13，可以設(shè)定截止頻率：圖 3-13 前面板演示圖低頻濾波器配置方法如圖 3-14 所示:3-14 頻譜分析模塊的前面板3.7 波形顯示模塊波形顯示模塊如圖 3-15 所示：圖 3-15 波形顯示模塊程序說明：波形顯示控件可以手動調(diào)整 X、Y 軸的最大值和最小值，這樣可以更準(zhǔn)確的分析波形。3.8 小結(jié)本章是設(shè)計的關(guān)鍵局部，主要介紹了各個功能模塊具體設(shè)計和實現(xiàn)，包括：數(shù)據(jù)采集和處理模塊、數(shù)據(jù)模擬模塊、低通濾波模塊、波形顯示模塊等。將這些模塊在主VI 的框圖程序中按照一定的邏輯關(guān)系組合起來，就形成了一個完整的程序。這