基于声卡的虚拟仪器在电路实验中的应用

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1、寰樊职业技术学院学报第9卷第l期双月刊2010年1月基于声卡的虚拟仪器在电路实验中的应用周密(襄樊职业技术学院机械电子信息工程学院，湖北襄樊441050)摘要：结合一个基于声卡的虚拟仪器技术，介绍了虚拟仪器在高职院校电路实验中的应用，该实验系统改变了传统的电路实验模式，提高了实验效率，降低了实验成本，将简洁、直观的图形编程语言LabVIEW引入实验教学。关键词：虚拟仪器；声卡；示波器；信号发生器；图形编程语言中图分类号：TP391．7文献标识码：A文章编号：1671—914X(2010)01-0027-03虚拟仪器的核心思想是利用计算机的强大资源表1传统仪器与虚拟仪器的比较使本来需要硬件实

2、现的技术软件化，以最大限度地传统仪器虚拟仪器降低系统成本，增强系统功能和灵活性。在高校电关键是软件，系统性能升级关键是硬件，升级成本较高。且升级路实验教学中，使用功能固定的台式仪器做实验，如方便。通过网络下载升级程必须上门服务序即可频谱分析仪、模拟滤波器、数字存储示波器、动态信号分析仪等，不仅价格昂贵，而且操作技术复杂。虚开发与维护的费用高开发与维护的费用降至最低拟仪器技术是当前测控领域的新技术，代表着未来技术更新周期长(5～lO年)技术更新周期短(1~2年)仪器技术的发展方向，lll在实验教学中，可以提高实价格低廉。仪器间资源可重验效率，降低实验成本，培养学生的创新精神，提高价格昂贵，仪

3、器问一般无法相互利用用性与可配置性强学生的512程素质。只有厂家能定义仪器功能用户可以定义仪器功能本文论述了虚拟仪器的基本概念和它与传统仪系统开放、灵活．与计算机的器比较的特点，并以一个基于声卡的虚拟仪器为例，系统封闭、同定．仪器间相互配合较差进步同步介绍了虚拟仪器在电路实验课程中的应用，该实验功能单一，只能连接有限的独立设可以与网络及周边设备方便系统改变了传统的电路实验模式，将简洁、直观的图备．不易与其他设备连接连接形编程语言引入实验教学，极大降低了实验成本。美国NI公司虚拟仪器开发平台LabVIEW工具一、虚拟仪器的概念和特点软件的主要特点是采用图形化的编程语言，又称为虚拟仪器是指通过

4、应用程序将通用计算机与模G语言，使用这种语言编程时，基本上不写程序代拟或数字I／O接口结合起来，用户通过友好的图形码，取而代之的是流程图或框图，易学、易懂、易掌界面来操作计算机，就像在操作自己定义、自己设计握，大大缩短软件开发周期。的一台传统仪器，从而完成对被测试量的采集、分二、系统结构析、判断、显示、数据存储等功能。与传统仪器一样，虚拟仪器可以划分为数据采由计算机来组成测控系统，必须解决计算机与集、数据分析处理、显示结果三大功能块。它以透明被测对象和被控对象连接的问题。f2】～个典型虚拟的方式把计算机资源和仪器硬件的测控能力相结仪器系统结构如图1所示。合，实现了仪器的功能运作。与传统仪器

5、不同的是。被测物理量由信号调理将被测信号调整到数据软件是虚拟仪器的基石。采集卡能够接受的模拟电压范围内，然后由数据采集通过传统仪器与虚拟仪器的比较(表1所示)，卡中的A／D转换器将模拟信号变为数字信号送达汁可以看出虚拟仪器的特点。算机处理。一般的声卡都至少具有两个通道输入和左收稿日期：2009-1l-25作者简介：周密(1970一)，女，湖北襄樊人。讲师，硕士，研究方向：计算机网络教学和虚拟仪器。27—窒母圈图l虚拟仪器系统结构右声道输出，可实现44．1kHz、48kHz、16bit的数据采集和1V左右的电平输出。对于音频信号范围内的信号，声卡可以充当数据采集卡和数模转换器。四在性能要求不

6、高的场合，利用声卡，配以信号调理电路，外加计算机就可构成一个性价比较高的虚拟仪器系统，141实现数据采集、示波器、信号发生器、频谱分析仪等虚拟仪器。图3虚拟示波器面板三、LabVlEW中关于声卡的函数LabVIEW中提供了一系列使用WINDOWS底层函数编写的与声卡有关的函数，如SIConfig、SIStart、SIRead、SIStop、SIClear和SOConfig、SOStart、sOWrite、SOStop、SOPause、SOVol、SOClear等，[51这些函数集中在SOUNDVI下。由于使用WIN—DOWS底层函数，直接与声卡驱动程序打交道，因而图4示波器流程图封装层次低

7、，速度快，而且可以访问、采集缓冲区中冲区的数据整块读出，放人内存中的用户数组。实验任意位置的数据，具有很大的灵活性，能够满足实时表明，这个数据块是缓冲区的一半，即4096，且用不问断采集的需要。户数组是一个整数数组，对16位的声卡，数组元素有了这些函数，使用LabVIEW构建基于声卡的是0～32768之间的一个整数，它反映输人电压的大虚拟仪器可以很方便的实现，基于声卡的数据采集小，但没有标定。此时可以用一个已知幅值的正弦