【毕业论文】基于声卡的数据采集的设计与研究word文档（32页）㊣精品文档值得下载

入输出口，就像传统编程语言子程序参数。

三声卡从数据采集角度认识声卡声卡工作原理及性能指标声音本质是种波，表现为振幅频率相位等物理量连续性变化。

声卡作为语音信号与计算机通用接口，其主要功能就是将所获取模拟音频信号转换为数字信号，经过音效芯片处理，将该数字信号转换为模拟信号输出。

声卡基本工作流程为输入时，麦克风或线路输入获取音频信号通过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声音信号以脉冲编码调制方式送到转换器，变成模拟音频信号方面有传统仪器无法比拟优点，如使用灵活方便功能丰富价格低廉可机多用可重复开发等。

与传统仪器相比虚拟仪器主要有以下优点融合了计算机强大硬件资源，突破了传统仪器在数据处理显示存储等方面限制，大大增强了传统仪器功能。

而且高性能处理器高分辨率显示器大容量硬盘等已成为虚拟仪器标准配置。

利用了计算机丰富软件资源，方面，实现了部分仪器硬件软件化，节省了物质资源，增加了系统灵活性方面，通过软件技术和相应数值算法，实时直接地对测量数据进行各种分析与处理另方面，通过图形用户界面技术，真正做到界面友好人机交互。

本课题研究意义在声卡数据采集系统设计中，硬件解决信号输入和输出，软件可以方便地修改改变仪器系统功能，以适应不同使用者需要。

其中信号输入部分般使用数据采集卡实现，商用数据采集卡具有较大通用性，但其价格昂贵。

在具体应用场合，有些功能可能不实用。

普通声卡具有位量化精度数据采集频率是完全可以满足特定应用范围内数据采集需要，个别性能指标还优于商用数据采集卡，而价格却为商用数据采集卡十几分之甚至几十分之。

本文利用普通声卡作采集卡，美国公司虚拟仪器软件工作开发平台，设计实现了种方便灵活性强虚拟示波器，该系统能够正确采集声卡设计频率范围内信号如声音脉搏心电脑电电话等，对些应用领域是种很好选择。

目前高精度具有数据存储能力示波器，由于工艺复杂技术要求高，因而价格昂贵，所以虚拟数字存储示波器设计有定经济价值虚拟示波器能充分发挥虚拟仪器结构简单灵活方便功能丰富价格低廉机多用能重复开发可由用户自定义优势。

基于声卡数据采集，声卡输入信号同时，还可同时显示记录采集存储处理等功能，使用者能更清楚地观察波形变化及时进行数据处理观察和分析实验结果。

所以本课题具有定研究意义。

本次设计主要内容本设计首先要进行声卡数据采集总体方案设计由于技术条件有限，所以本次设计采用单通道数据采集方式。

设计中应掌握虚拟仪器软件编程环境使用熟悉声卡使用，进行示波器硬件模块设计用图形化编程语言实现虚拟示波器声卡设置模块核心是数据采集程序实现，其中也包括数据存盘与重载波形显示及采样信号分析与处理等几个环节。

本设计各章安排如下编程环境介绍，包括简介和程序组成。

主要介绍了从数据采集角度认识声卡，声卡工作原理，在硬件和软件方面实现，最后讲述了声卡主要技术参数设置。

基于声卡数据采集总体设计方案。

主要介绍以下几个方面内容声卡和数据采集卡选择，对软件开发环境和软件模块组成做出分析。

信号发生器信号测试实验。

包括信号测试系统组成和实验数据记录及分析。

最后，对论文进行总结。

设计内容流程图为图所示图设计内容流程图基于声卡数据采集总体设计方案声卡认识数据采集和数据采集卡波形显示及采样信号处理与分析程序实现二编程环境介绍简介是种图形化编程语言和开发环境，它广泛地被工业界和研究实验室所接受，被公认为是标准数据采集控制软件。

不仅提供了与遵从和协议硬件及数据采集卡通信全部功能，还内置了支持，等软件标准库函数，而且其图形化编程界面使编程过程变得生动有趣。

是个功能大而且灵活软件，利用它可以很方便地建立自己虚拟仪器。

利用，可以产生运行可执行文件。

是真正位编译器。

像其他软件样，提供了，和等多种版本。

程序组成该环境包含包括三个部分程序前面板框图程序和图标连接端口。

程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表前面板。

在程序前面板上，输入量被称为控制，为虚拟仪器框图程序提供数据输出量被称为显示，显示虚拟仪器流程图中获得或产生数据。

控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上，如旋钮开关按钮图表图形等，这使得前面板直观易懂。

个程序前面板都对应着段框图程序。

框图程序用图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序源代码。

框图程序由节点数据连线构成。

节点是程序中执行元素，类似于文本编程语言程序中语句函数或子程序。

节点之间数据连线按照定逻辑关系相互连接，可定义框图程序内数据流动方向。

节点之间节点与前面板对象之间是用数据端口和数据连线来传递数据。

数据端口是数据在前面板对象和框图程序之间传输通道，是数据在框图程序内节点之间传输接口。

中有两种类型数据端口控制端口和指示端口以及节点端口。

控制端口和指示端口用于前面板对象，当程序运行时，从控制输入数据通过控制端传递到框图程序，供其中程序使用，产生输出数据在通过指示端口传输到前面板对应指示中显示。

每个节点端口都有个或数个数据端口用于输入或输出采用种获得专利数据流编程模式，这不同于些基于文本编程语言线性结构，不同于执行个传统控制流方法。

控制流执行是指令驱动，而数据流执行是数据流驱动。

但个虚拟仪器图标被放置在另个虚拟仪器流程图中时，它就是个子仪器。

图标连接端口可以把变成个，然后像子程序样在其他程序中调用。

图标是直观标记，是在其他程序框图中被调用节点表现形式而连接端口则表示该与调用它之间进行数据交换输入输出口，就像传统编程语言子程序参数。

三声卡从数据采集角度认识声卡声卡工作原理及性能指标声音本质是种波，表现为振幅频率相位等物理量连续性变化。

声卡基本工作流程为输入时，麦克风或线路输入获取音频信号通过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声音信号以脉冲编码调制方式送到转换器，变成模拟音频信号上频率部分。

为了验证试验结果，本文选用上海无线电仪器厂型函数发生器作为标准信号源，江苏扬中电子仪器厂型示波器进行对照测试。

计算机配置为内存，板载声卡。

信号测试系统组成如图所示图信号测试系统组成实验数据记录实验使用滤波器，带通采样频率。

使用正弦信号实验输入信号频率等于时，采集到波形如图所示图信号频率为时波形信号发生器计算机声卡获得结果实验输入信号频率等于时，采集到波形如图所示图信号频率为时波形实验输入信号频率等于时，采集到波形如图所示图信号频率为时波形实验输入信号频率等于时，采集到波形如图所示图信号频率为时波形使用三角波信号实验输入信号频率等于时，采集到波形如图所示图信号频率为时波形实验输入信号等于频率时，采集到波形如图所示图信号频率为时波形实验输入信号等于频率时，采集到波形如图所示图信号频率为时波形实验输入信号频率等于时，采集到波形如图所示图信号频率为时波形使用方波信号实验输入信号频率等于时，采集到波形如图所示图信号频率为时波形实验输入信号频率等于时，采集到波形如图所示图信号频率为时波形实验输入信号频率等于时，采集到波形如图所示图信号频率为时波形实验输入信号频率等于时，采集到波形如图所示图信号频率为时波形实验结果分析为了验证本实验数据采集效果，用示波器进行实验比较。

上图所列举只是部分实验数据，从实验情况来看有些值得讨论问题。

信号曲线异常现象由于采用了阶滤波器，其带通为，超出这个范围信号波形，经过滤波后波形会受到衰减。

在功率谱显示窗口中可以发现随着谐波等级升高，能量逐次递减。

实验分析先从正弦波信号实验结果分析。

由上图可以看出，当正弦波信号频率为和时，采集到信号波形和滤波后波形是致。

而当正弦波信号频率为和时，采集到信号波形和滤波后波形不致。

产生这样实验结果是由于实验采用了滤波器，其带通为，只有信号频率在这个范围内采集到波形才不会滤波器虑除掉。

超出这个范围，经过滤波器滤波后波形就会被滤除掉。

同理，分析方波信号和三角波信号也可得出同样结论。

分析方波信号实验结果可以发现，当方波信号频率较低时，信号出现失真。

这是由声卡前面隔直电容作用引起同样，输入方波信号频率过高也会引起失真。

这是由于方波信号频谱比较复杂，包含了高次谐波成分，而对于高次谐波信号采集，实验中设置采样频率并不满足香农定理要求。