基于声卡的虚拟仪器设计

燕山大学毕业设计（论文）基于声卡的虚拟仪器设计学院里仁学院年级专业03级电子信息工程学生姓名纪洪波指导教师练秋生专业负责人练秋生答辩日期2007年6月24日燕山大学毕业设计任务书学院：信息科学与工程学院系级教学单位：电子与通信工程系学号030201070006学生姓名纪洪波专业班级电子信息工程一班题目题目名称基于声卡的虚拟仪器设计题目类型工程设计题目性质实际题目来源实际主要内容利用声卡的Windows底层函数实现数据采集，对数据进行处理实现数字电压表、示波器、频谱仪、相位差计、频率计等虚拟仪器的功能。基本要求1.用C++Builder或Matlab实现操作届面。2.用声卡底层API函数进行数据采集3.软件具有一定的通用性，具有较高的可读性和可移植性，结构清晰。参考资料1.丁玉美，高西全。数字信号处理。西安:西安电子科技大学出版社2.李海涛邓樱。MATLAB6.1基础及应用技巧。北京：国防工业出版社3.蒋焕文孙续。电子测量（第二版）。北京：中国计量出版社4.中国期刊全文数据库及google,researchindex等网络资源上的相关文献周次1—4周5—8周9—12周13—16周17—18周应完成的内容查阅资料算法设计软件编程软件调试算法优化结果分析撰写论文指导教师：练秋生职称：副教授年月日系级教学单位审批：年月日摘要I摘要现代科技发展日新月异，计算机尤其如此。计算机强大的处理能力，使得它成为一种很好的工具，其应用范围也越来越广泛。虽然传统仪器已经得到迅猛的发展，仪器精度越来越高，功能越来越强，性能越来越好，但传统仪器基本上没有摆脱单独使用、手动操作的模式。声卡A/D转换性能优越，技术成熟，配合MATLAB强大的数据采集与处理功能，可以构建性价比相当高的数据采集系统。本文运用普通的计算机声卡代替商用数据采集卡，设计了一种双通道数字存储虚拟仪器。它具有16位的量化精度，最高采样频率为44KHz。该系统能够正确采集声卡设计频率范围内的信号。虚拟示波器是虚拟仪器技术的一种具体应用，它将软件和虚拟仪器硬件紧密结合在一起。虚拟示波器系统由信号采集、信号处理和结果显示三大部分构成，但是除了信号采集部分是由硬件实现外，其它两部分都是由软件实现。我们所设计的虚拟示波器总体上包括数据采集、对数据进行处理实现数字电压表、频谱仪、相位差计、频率计等虚拟仪器的功能它除了通用功能外，又具有普通示波器所没有的许多优点，如波形可以存储为数据文件，以便进行永久保存、随时调用数据，进行波形实时显示。因而用声卡构建低成本的数据采集系统是切实可行的。关键词虚拟仪器；虚拟示波器；声卡燕山大学本科生毕业设计（论文）IIAbstractModernscienceandtechnologydevelopmentchangeswitheachnewday,computerespeciallyso.Powerfulcomputerprocessingcapacityhasmadeitanexcellenttoolanditsapplicationhasbecomeincreasinglywidespread.Whiletraditionalequipmenthasgotrapiddevelopment,theinstrumentaccuracyismoreandmorehigh,thefunctionismoreandmorestrong,andtheperformanceismoreandmoregood,butthetraditionalinstrumentbasicallyhasnotgottenridofexclusiveuseandmanual-operatedpattern.SoundcardA/Dtransformationperformanceissuperior,andthetechnologyismature.Itmayconstructthequitehighcostperformancedataacquisitionsystem.Thisarticledesignsakindofdual-channelvirtualdigital-storageinstrument.Ithas16quantificationprecisions,thehighestsamplingfrequencyis44KHz.Thissystemcancorrectlygatherthesignalinthesoundcarddesignfrequencyrange.Virtualoscillographistherealapplicationofvirtualinstrumenttechnology.Itintegrateshardwarewithsoftwaretogethertightly.Virtualoscillographsystemcomprisessignalacquisition,signalprocessingandoutputdisplay.Exceptsignalacquisitioniscompletedbyhardware,theothersarerealizedbysoftware.Virtualoscillographwedesignedconsistsofdataacquisition，thedataprocessingandrealizingdigitalvoltagemeter，spectrumanalyzer，phasemeter，frequencymeter，andothervirtualmachinesfunction.Ithassomemeritswhichcommonoscillographdoesn'thave,suchassavingwaveformaspermanencedata,usingdataatanymoment,real-timedisplay.Thusconstructingthelowcostdataacquisitionsystemwiththesoundcardispracticalandfeasible.KeywordsVirtualinstrumentVirtualoscillographSoundcardIII目录摘要.............................................................................................................IAbstract......................................................................................................II第1章绪论..............................................................................................11.1课题背景..........................................................................................11.2虚拟仪器概述..................................................................................11.2.1虚拟仪器的产生......................................................................21.2.2虚拟仪器的概念......................................................................31.2.3虚拟仪器的构成......................................................................31.2.4虚拟仪器的优点......................................................................41.3虚拟仪器的发展..............................................................................51.3.1国外虚拟仪器的发展及其现状..............................................51.3.2国内虚拟仪器的发展及其现状..............................................51.3.3虚拟仪器未来发展趋势..........................................................61.4本课题研究意义..............................................................................71.5本课题的主要工作..........................................................................7第2章虚拟仪器设计方案......................................................................92.1虚拟仪器工作原理及系统构成分析..............................................92.1.1虚拟仪器的应用......................................................................92.1.2虚拟仪器工作原理..................................................................92.2软件及硬件的选择........................................................................102.2.1虚拟仪器的功能体系............................................................102.2.2硬件的选择............................................................................102.2.3软件的选择............................................................................132.3软件设计方案................................................................................152.3.1MATLAB简介......................................................................152.3.2软件设计................................................................................162.3.3仪器功能................................................................................17燕山大学本科生毕业设计（论文）IV2.4本章小结........................................