LabView大作业基于声卡的LabVIEW数据采集与分析系统设计.docx

LabView大作业实验报告

第7 次实验

实验名称：基于声卡和LabView的虚拟仪器设计专业：

姓名：学号：

实验室: 实验组别：

同组人员：实验时间：

评定成绩：审阅教师：

目录

前言 (1)

1.实验说明 (2)

1.1设计原理

1.2设计内容与要求

1.3说明与注意事项

2.软件设计 (5)

2.1设计方案

2.2程序框图

2.3方案实现与前面板设计

3.结果分析 (12)

结束语 (15)

参考文献 (16)

附录（使用说明） (17)

前言

本文主要介绍了基于声卡和LabView的虚拟仪器设计这一实验的过程。这次实验中主要包括了声卡、线路输入与保存、输入数据回放、信号分析处理以及对计算机内部产生信号的分析处理。下面先对设计背景做简单介绍。

虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。在虚拟仪器系统中，硬件解决信号的输入和输出，软件可以方便地修改仪器系统的功能，以适应不同使用者的需要。其中硬件的核心是数据采集卡。目前市售的数据采集卡价格与性能基本成正比，一般比较昂贵。随着DSP(数字信号处理)技术走向成熟，PC机声卡可以成为一个优秀的数据采集系统，它同时具有A／D和D／A转换功能，不仅价格低廉，而且兼容性好、性能稳定、灵活通用，驱动程序升级方便。同时一般声卡16位的A／D转换精度，比通常12位A／D 卡的精度高，对于许多工程测量和科学实验来说都是足够高的，其价格却比普通数据采集卡便宜得多。

本文主要分为三大部分，第一部分为实验说明，介绍这次实验的要求与内容。第二部分为软件设计，介绍软件的设计原理，程序框图等。最后是结果分析与结束语。

在此次设计过程中，得到了两位老师的指导，同时也感谢许多同学对我在实验过程中的帮助。

1.实验说明

1.1设计原理

声音的本质是一种波，表现为振幅、频率、相位等物理量的连续性变化。声卡作为语音信号与计算机的通用接口，其主要功能就是将所获取的模拟音频信号转换为数字信号，经过DSP音效芯片的处理，将该数字信号转换为模拟信号输出。声卡的基本工作流程为：输入时，麦克风获取的音频信号通过A/D转换器转

换成数字信号，送到计算机进行播放、录音等各种处理；输出时，计算机通过总线将数字化的声音信号以PCM(脉冲编码调制)方式送到D/A转换器，变成模拟的音频信号，进而通过功率放大器送到音箱等设备转换为声波，人耳侦测到环境空气压力的改变，大脑将其解释为声音。

1.2设计内容与要求

本次大作业基于“硬件的软件化”思想，在对信号分析、虚拟仪器技术和声卡的实用性进行理论分析的基础上，利用虚拟仪器专用语言LabVIEW开发环境，设计基于声卡的虚拟仪器。用普通的计算机声卡代替商用数据采集卡，利用声卡的DSP技术和LabVIEW的多线程技术实现信号的数据采集，开发基于PC机声卡的虚拟仪器，可实现数据采集，信号分析，信号存储，信号回放、输出等多种功能。

要求：

1.程序可通过声卡采集、存储线路输入口的信号，或麦克风接口

的信号或计算机内部产生的信号，并实时显示波形。

(1)缓存区大小调节按钮，用于调节数据缓存区大小；

(2)声音格式，调节声卡采集数据时的参数，可以调节通道数如单声道和双声道、采样频率可以选择8000Hz、11025Hz，22050Hz、44100Hz四种采样频率。采样位数为8位，16位可选；

(3)一个用来停止采集的控制按键；

2.对采样的信号进行一些分析和处理（时域分析和频域分析）。

其中时域分析包括实时显示波形，测量信号电压、频率、周期等参数；频域分析包括幅值谱、相位谱、功率谱和FFT变换等。

3.保存采样的信号数据，以文本文件的形式保存，通过用户界面

可将数据以excel形式提交给用户。

4.点击回放按键。面板上可显示回放存储数据的波形，或计算机

内部产生的信号波形（需通过控件来选择），同时信号通过声卡完成D／A转换输出，连接计算机线路输出接口与真实示波器，可对虚拟仪器前面板显示的波形与传统示波器显示波形做对比。

5.设计界面要美观，程序可读性好。需合理排布用户前面板，体

现良好的程序用户交流界面。

注意：

1.计算机内部产生的信号：通过调用框程图中的不同功能函数，得到不同的信号。面板上可选择信号类型按钮：选择正弦，余弦、三角波、方波、锯齿波等；频率选择按钮：调节输出信号的频率；幅值调节按钮：调节输出信号的幅值。

2.采集从线路输入口Line In或麦克风接口Mic In的外部信号由信号发生器提供。注意幅值不同：

线路输入口Line In：可接入不超过1.5V的信号

麦克风接口Mic In：可接入大约为0.02～0.2V的信号

3.在运行程序时一定要选好计算机系统的声音选项。要不然可能

得不到正确的波形。比如要采集从线路输入口进入的外部信号。那最好对录音选项里选择线路输入，而不是混合单声道或者是混合立体声，要不然会产生干扰．波形有极大的噪点。

当选择混合输入时，最好不要使计算机系统产生任何声音．要不然不能采集显示所需要的波形。

1.3说明与注意

1.除完成以上功能外，有余力的同学可进行功能的拓展。

2.2011年11月30号交大作业，包括：报告，VI程序，操作使用说明。

3.大作业报告应包括的主要内容：

封面、目录、页码、设计题目、任务分析、实现过程、程序前面板及流程图、测试结果和分析、使用说明、结束语、心得体会、参考文献等。（报告除按照以前所给的要求之外，需增加目录、页码、参考文献。）

注意：

①计算机前部：

粉色插头--- Mic In（接麦克风）--- 有前置放大器

绿色插头--- 音源输出Lin Out（接耳机、音箱）

②计算机后部：

粉色插头--- Mic In（接麦克风）--- 无前置放大器

绿色插头--- 音源输出Lin Out（接耳机、音箱）

蓝色插头--- 音源输入Lin In（录音机里的声音用电脑播放）