开题报告基于LabVIEW的声音采集系统设计

“基于LabVIEW勺声音采集系统设计”的开题报告

一、课题背景及目的

1概念：Labview是NI公司推出的虚拟仪器开发平台软件,是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。Labview采用数据流编程方式,程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。它用图标表示函数，用连线表示数据流向。通过其图形化软件开发环境，它能够直观简便的编程。另外,众多的源码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持，为用户快捷地构建自己在实际生产中需要的仪器系统创造了基础条件。

2研究现状：传统的测试技术由于硬件价格昂贵，不同的测试对象其硬件平台不一样,导致了现代测试技术中其发展比较滞后。随着计算机总线技术、软件技术的发展，自动测试系统发生了巨大的变化。虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命,代表着仪器发展的最新方向和潮流。虚拟仪器利用计算机来控制相应的与其连接的，具有仪器功能的硬件，能够完成对输入、输出信号的采集、控制、数据分析和显示，能够实现传统仪器的功能。与传统的测量仪器的设计方法相比，它具有成本低、功能强大、集成度高、质量可靠、维护方便等优点。

3发展概况：虚拟仪器技术的发展及其在国民经济发展中的重要作用现代仪器仪表技术是计算机技术和多种基础学科紧密结合的产物•随着微电子技术、计算机

技术、软件技术、网络技术的飞速发展，新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化•

虚拟仪器是在PC基础上通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的可重用测试仪器系统。和传统仪器相比，虚拟仪器具有巨大的优越性：

(1)融合计算机强大的硬件资源，突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制,大大增强了传统仪器的功能；

(2)利用计算机丰富的软件资源，实现了部分仪器硬件的软件化，节省了物质资源增加了系统灵活性；通过软件技术和相应数值算法，实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理；通过图形用户界面技术，真正做到界面友好、人机交互；

(3)虚拟仪器的硬、软件都具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点。

因此，用户可根据自己的需要，选用不同厂家的产品，使仪器系统的开发更为灵活效率更高，缩短了系统组建时间。作为现代仪器仪表发展的方向，虚拟仪器已迅速发展成为一种新的产业.美国是虚拟仪器的诞生地，也是全球最大的虚拟仪器制造国。到1994年底，虚拟仪器制造厂已达95家，共生产1000多种虚拟仪器产品, 销售额达2.93亿美元，占整个仪器销售额73亿美元的4%到1996年,虚拟仪器已在仪器仪表市场中占有10%勺份额.生产虚拟仪器的主要厂家NI、HP等公司, 目前都生产数百个型号的虚拟仪器产品。这些产品在国际市场上有较强的竞争力已进入中国市场。国内虚拟仪器研究的起步较晚，最早的研究也是从引进消化NI 的产品开始。但经过多年研究，我国已经在虚拟仪器开发方面形成了自己的特色。国家自然科学基金委员会已将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一，并被列为/十五0期间优先资助领域。我国国民经济的持续快速发展，加快了企业的技术升级步伐，先进仪器设备的需求更加强劲；虚拟仪器赖以生存的个人计算机最近几年以极高的速度在中国发展，这些都为虚拟仪器在我国的普及奠定了良好的基础。因此，我国的虚拟仪器存在巨大的发展潜力。

二、课题内容及主要工作

1.总体设计：本文设计的声卡信号采集及分析系统主要是应用计算机上的声卡对声音信号进行数据采集、显示、波形存储和回放。能够对信号参数测量结果、幅度相位谱、功率谱等进行波形显示。该系统主要由以下几个模块组成：

1）配置声卡参数。在配置参数前面板上对设备ID、采样模式、每通道采样数、

采样频率、采样通道类型、采样比特率等进行设置。

2）启动采集。该模块包括声音信号采集波形和保存及停止三部分。保存时，系统开始保存从声卡采集的声音信号，动态地显示在波形图中，并提示用户设置文件保存路径。

3）信号保存。此模块利用while循环中的条件结构来实现,当保存布尔值为True 时,模块提示用户设置文件保存路径，然后自动配置声音输入，启动声音输入采集读取声音，写入声音文件。

4）读取存储文件。该模块通过对保存的声音进行读取，将历史数据的数据波形，

声音格式等显示出来。

5）信号分析。完成信号的参数测量，幅度相位谱，功率谱的分析，其中对信号的周期平均,周期均方根，正峰,反峰，峰峰值等参数进行了图形及数值显示。

2.声卡信号采集系统设计实现

LabVIEW软件是一种基于图形语言编程的可视化软件开发平台，与VC VB 等其他可视化编程语言相比，其函数库丰富、编程简单直观、调试方便，而且界面开发简单，界面风格与传统仪器相似。LabVIEW是一个外观和操作能模仿实际的仪器的程序开发环境，类似于C BASIC等编程语言。但LabVIEW的特点在于，它使用图形化编程语言G在流程图中创建源程序，而非使用基于文本的语言来产生源程序代码。LabVIEW还整合了诸如满足GPIB VXI、USB RS-232和RS-485 以及数据采集卡等硬件通讯的全部功能。内置了便于TCP/IP、Active X等软件

标准的库函数。虽然LabVIEW是一个通用编程系统，但是它也包含了数据采集和仪器控制等特别设计的函数库和开发工具。由于LabVIEW所使用的术语、图标和概念都是技术人员、科学家、工程师所熟悉的，故而即使用户没有多少编程经验，同样也能利用LabVIEW来开发自己的应用程序。

以LabVIEW为基础的本声卡信号采集系统主要完成了信号采集、存储、回放和频域分析等功能。本设计对于信号采集如此多的功能采用了分模块显示设置，这样使得主程序前面板简单明了，且功能齐全，方便了用户的操作。利用计算机声卡代替昂贵的数据采集卡采集数据，以图形化编程语言的虚拟仪器软件LabVIEW为开发工具，充分利用计算机强大的信息处理能力和LabVIEW模块化编程技术，实现了常见音频信号的实时采集、显示、存储，回放以及分析等功能。其有效的利用了计算机资源，节约了数据采集成本，易于构建和升级，并且界面友好，操作简单，成本较低，易于实现，不仅可以应用于科研试验，而且可以应用于检测车辆等方面，具有比较广阔的应用前景。

三、课题设置

1..相关知识

1.1项目背景

1.2虚拟仪器基础知识

1.3声音采集相关基础知识

1.4 LabVIEW国内外研究发展现状