声卡示波器设计

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1、声卡示波器设计基于声卡的虚拟示波器设计一、实验要求：(1)实现示波器的双通道输入；(2)频率和幅度可调节二、声卡的配置：(1)声卡的技术指标声卡主要技术指标有采样位数、采样频率、频率范围和频率响应、基准电压等。①采样位数采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音就越真实。如今市面上所有的主流产品都是16位的声卡。②采样频率采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越真实越自然。在当今的主流民用声卡上，采样频率一般共分为8KH

2、z、11.025KHZ、22.05KHZ和44.1KHZ四个等级，少数可以达到48KHz。对于20Hz〜20KHz范围内的音频信号，如果采用48KHz采样频率，虽然理论上是可行的，但是效果己经不是最好。因而使用声卡的局限性就是不允许用户在最高采样率下随意设定采样频率。对于高于48KHZ的采样频率人耳已无法辨别出来了，因此没有实用价值。③频率范围和频率响应根据木系统所用计算机主板集成声卡性能指标，设置采样率为44.1KHZ，采样位数为双通道，采祥比特数为16位，以保证采样时的干扰较小、波形稳定。④基准

3、电压声卡没有基准电压，因此无论是A/D还是D/A转换器，都需要用户参照基准电压进行标定。声卡一般有LineIn和MicIn两个信号输入插孔，声咅传感器(本实验采用通用的麦克风)信号可通过这两个插孔连接到声卡。若输入信号电平高于声卡所规定的最大输入电•〒，则应在声卡输入插孔和被测信号之间配置一个衰减器，将被测信号衰减至不大于声卡最大允许输入电平。(1)声卡的配置使用耳机和MIC(麦克风)检査声卡的功能，特别是输入功能(录咅功能)是否正常。如果不正常，需要检查声卡的设置。打开音量控制对话框，在“选项”菜

4、单下选“属性”在此对话框上选择“录音”并配置列表中的选项即可。(2)声音米集流程三、基于声卡示波器的实现内容：(1)数据采集LabVIEW环境下的功能模板中提供了声卡的相关VIs，如SIConfig、SIStart、SIRead、SIStop等。当设定好声卡的音频格式并启动了声卡后，声卡就可以实现数据采集，采集到的数据通过DMA传送到内存中指定的缓冲区，当缓冲区满后，再通过査询或屮断机制通知CPU执行显示程序显示缓冲区数据的波形。(2)波形显示和频谱分析通过幅值和基准时间两个旋钮分别实现波形横纵坐标

5、的变化范围。频谱分析测量咅频信号的最大、最小幅值和频率。采用快速FFT算法，完成频域信号分析，显示频率谱波形。四、基于声卡示波器的软件设计：LabVIEW函数库屮的子函数屮，位于ALLFUNCTIONS冃录下的Graphics&sound下的sound下的soundinput中，有关于声卡采集数据的函数，如SICONFIG,SISTART,SIREAD,SISTOP,SICLEAR等函数。分别对声卡进行音频采集配置，启动音频采集，读取音频数据，停止音频采集，清空缓存数据。(1)对配置声音输入

6、(SICONFIG)进行配置SICONFIG子程序，这个函数用来对声音设备(也就是实验中的声卡)进行配置。只有经过配置后，声音数据才能被SISTART,SIREAD等程序调用从而进行数据的传输其中设备(device)用來对设备号进行配置，格式为U32,即无符号长整型。一般情况下，大多数用户在此取默认值0。声音格式(Soundformat)用来界定音频采集的参数，如单声道还是立体声、采样的速率、模数转换的位数(精度)，其格式为簇。在下图中，显示了木文中声音数据采集的格式：立体声、44100s/s的采样

7、率，16位的模数转换精度。缓存区大小(Buffersize)确定了数据采集所使用的缓存大小，只有和缓存一样大的数据才能同时显示出来。随着时间的推移，前次缓存里的数据会被淸空，新的数据会进来。格式为无符号长整型，默认值为8192位。如果提示溢出错误，则将此值设置人一点。Errorin与errorout界定了错误显示的条件与错误显示的方式，格式为簇。当程序开始执行时，声卡将按照这个指令执行指定的采样。音频采集参数簇一边输送给SIconfig值，还有一路要经过一个解簇函数(unbundle)，将采样率分解

8、出来，输送给一个case函数。音频采集参数设定簇内的三个元素并非数值型，而是枚举类型(enum),经过解簇函数输出的值为一个枚举类型的数据，它并不能直接进入循环结构去参与运算，而必须把它转换成数值型。而case函数的选择器端口为字符串型或枚举类型时，case结构的图框表示符的值为由双引号括起来的字符串。(1)读取声音输入(SIRead)函数读取声卡采集数据经过一个启动声音数据采集(SIStart)函数，启动声卡。采集SIRead函数直接读取缓存(buffer)里的数据