虚拟仪器——LABVIEW课程设计报告

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1、 课程设计任务书课程设计任务书 课程名称： 虚 拟 仪 器 题 目： 基于声卡的音频采集分析仪与信号发生器设计 学 院： 环化学院 系： 化工系 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 学 号： 学生姓名： 起讫日期： 17 18 周 - 1 - 一、课程设计的要求和内容（包括原始数据、技术要一、课程设计的要求和内容（包括原始数据、技术要 求、工作要求）求、工作要求） 虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物，它融合了测试理论、 仪器原理和技术、计算机接口技术、高速总线技术以及图形化软件编程技术于一 身，实现了测量仪器的集成化、智能化、多样化及可编程化，本课程设计的任务 是帮助学生学习和了解

2、虚拟仪器的原理及开发技术，掌握虚拟仪器软件平台 LabVIEW 的基本的编程方法及调试技术，并结合计算机声卡来完成一个信号发 生器与时频分析仪的设计。 具体要求与内容： 1. 具备数字存储示波器、信号发生器和信号分析仪三个主要功能模块； 2. 可以通过前面板交互界面实现示波器与信号发生器功能切换； 3. 采集数据可以在单次和连续两种方式进行切换，采集的数据可以进行存 储，类型可以在 WAV、BIN 和 TXT 三种类型进行切换，数据存储要求用子 VI 实现； 4. 对于信号发生器，要求可以叠加各种噪声，要求可以改变信号相关参数， 同时能够实现两个以上信号叠加为一个复合信号； 5. 时频分析仪应

3、该能够完成大部分时域和频域分析，可实现信号分析前的 加窗或滤波器操作，可以对原始数据和结果数据进行保存，示波器的各个参数灵 活可调并且可以将已存数据重新载入进行分析观察。 对于音频信号可以选择性的 进行播放。 - 2 - 基于声卡的音频采集分析仪与信号发生器设计：基于声卡的音频采集分析仪与信号发生器设计： 摘要：摘要：要在 LABVIEW 环境中进行对声卡采集编程，就是运用常用周期信 号及测试领域特殊信号的双通道模拟输出。由于专用数据采集卡成本比较昂 贵、而且和计算机兼容性比较差等缺点，这个论文就是应用性能良好、价格低 廉的计算机声卡设计一套基于 LabVIEW 的信号采集分析系统。该系统具有

4、双 通道、高保真、22K 甚至 44KHz 的采样率，实现了音频信号的实时采集、实 时存储、回放、信号分析（时域分析和频域分析）等多种功能。实验结果表明： 该设计方案具有设计简便、成本低、通用性高、扩展性好、界面大方简洁等优 点，可广泛应用于工程测量和科学实验室等环境。 关键词：关键词：声卡；数据采集；虚拟仪器；LabVIEW ； 引言：引言：数据采集是信号分析与处理的一个重要环节，在许多工业控制与 生产状态监控中，都需要对各种物理量进行数据采集与分析。但是，专用数据 采集卡的价格一般比较昂贵，而我们 PC 机的声卡就是一个很好的双通道数据 采集卡。实际测量中，在满足测量要求的前提下，可以充分

5、利用计算机自身资 源，完成数据采集任务，从而节省成本。 虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台。 虚拟仪器技术的优势在于可由 用户定义自己的专用仪器系统,且功能灵活,很容易构建,所以应用面极为广 泛。目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境是美国国 家仪器公司的创新软件产品1。它是将仪器装入计算机中, 以通用的计算机 硬件及操作系统为依托, 可以实现各种仪器的功能。 LabVIEW 是一种图形化编程语言，广泛应用于工业界、学术界和研究实验 室,主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域,适用于多种 不同的操作系统平台。与传统 C、C+等编程语言不同，LabView 采

6、用强大的图 形化语言编程,面向测试工程师而非专业程序员， 编程方便,人机交互界面直观 友好，具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力等特点2。 - 3 - 一一 、声卡信号采集系统总体设计方案、声卡信号采集系统总体设计方案 声卡采集系统原理框图如下图 1 所示。它主要由声源、信号调理模块、计 算机声卡以及安装于计算机机上的 LabVIEW 软件等几部分组成。 图 1 声卡采集系统原理框图 工作过程为：输入时，测试信号首先经过信号调理电路，利用 PC 机声卡 的麦克风输入（mic in）或线路输入（line in）作为信号的输入端口，将获 取到的模拟音频信号经过左右两个通道和 A/D 转换后送入计算机，通过 LabVIEW 编写的采集程序进行各种处理和保存；输出时，经过采集系统处理的 数据通过总线将数字化的信号以 PCM 方式送到 D/A 转换器， 编程模拟的音频信 号由线路输出（line out）端口通过耳机或音响转换为音波播