示波器设计详细文档

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1、第三章虚拟示波器的设计本章介绍各个功能模块及其生成过程。3.1程序流程图程序流程框图如图3-1所示。流程图简介：首先对设计中运用到的模块进行初始化，然后可以选择用声卡对数据进行采集或通过自制的信号发生器生成仿真信号，然后把采集到的信号或生成的仿真信号送入信号处理和参数测量模块中，通过各个模块的程序运行，把信号用波形图的形式显示出来。在前面板通过相应的控制和调节按钮可以对波形进行调节控制，根据需要可以选择所需的信号处理和参数测量。初始化声卡仿真是否需要采集声卡参数设置声音信号采集读取声音信号截取播放仿真信号参数设置仿真信号

2、读取文件（ecg.lvm）通道选择显示控制滤波参数测量增益平移时基控制保存图像复位无低通高通带通带阻平滑单频失真频谱幅值电平图3-1虚拟示波器程序流程图3.2程序结构图程序结构图如图3-2信号获取数据处理波形显示显示参数测量控制调节滤波存储/回放信号数据（声音/仿真信号）图3-2示波器的结构框图3.3虚拟示波器信号获取模块信号获取的程序结构图，如图3-3所示：声卡采集参数设置数据采集信号生成函数信号发生器图3-2信号获取信号的获取途径主要有：（1）自制信号发生器以获得仿真信号（2）基于声卡的信号采集获得声音信号（3）读取

3、已有的信号数据（如ecg.lvm）3.3.1自制简单的信号发生器获得仿真信号EXPRESSVI中的“仿真信号”本身就是属于一个简单的仿真信号发生器，通过打开已封装好的“仿真信号”程序模块，将其复制在一个新建的VI中，命名为电压采集，修改其程序图，将一些端口所接的常量改为输入控件，再将生成的信号数据在波形图和数组中显示出来，即可获得所需单路信号。为实现双踪示波器的功能，可采用同样的方法再添加一路信号，最后做成一个子VI形式，输入为信号频率，信号噪声类型，采样点等控制，输出两路信号数据，方便调用。通过设置信号的频率、采样点、

4、噪声类型、信号类型可以生成各种仿真信号，根据采样定律，采样率应大于信号最高频率的2倍。信号发生器如图3-3所示。图3-3信号发生器3.3.2基于声卡的信号采集获得声音信号数据采集模块是虚拟示波器软件的硬件驱动部分，在这里主要是利用LABVIEW里面的声卡函数完成声卡的硬件参数设置、启动声卡采集数据、等待采样数据缓冲区满的消息、通知声卡停止采集等任务。具体的数据采集流程是：（1）初始化；对声卡中与数据采集相关的一些硬件参数进行设置；（2）打开写入声音文件，默认名称为test.wav,可以在对话框中手动修改名称；（3）启动声

5、音采集，声卡采集数据的暂存在缓冲区中；（4）从声音设备读入声音数据，通过保存控件可以将声音波形数组写入声音文件，通过“停止”控件可以停止读取声音；（5）一方面，得到缓冲区满的消息后，通知声卡暂时停止采集外部数据，并进一步清空缓存里的内容；另一方面，根据需要，保存完所需的数据后，停止采集数据并将缓存中的数据清零。如图3-4所示：声音信号采集模块图3-4声音信号采集模块程序图图3-5声音信号采集控制前面板1、程序说明：（1）在LabVIEW软件中，对于声卡的声道可以分为单通道（单声道），双通道（立体声）。单声道采样，左右声道

6、信号都相同，而且每个声道的幅值只有原信号幅值的1/2；采用立体声采样，左右声道互不干扰，可以采两路不同的信号，而且采样的信号幅值与原幅值相同。另外，单声道得到的数据是标量，不能组成数组，进而不便于数据的各种处理。（2）通道采样位数有8位，16位；其中，16位声道比8位声道采样信号的质量好，而在采样位数相同情况下立体声比单声道采样信号好，采用双通道16位采样得到波形稳定，而且干扰小。所以在设计中我采用立体声16-bit进行双声道采样。（3）声卡的采样频率（rate）有4种选择，即8000Hz，11025Hz，22050Hz

7、和44100Hz，采样频率不同，采到的波形的质量也不同，应视具体情况采用合适的频率，在设计中，为了得到良好的演示效果，采用了44100Hz的采样频率。2、主要操作说明：（1）采集设置：在while循环中将控件：每通道采样数，采样模式，设备号，采样率，通道，通道采样位数捆绑，以便能在前面板进行对声音信号采集进行设置。（2）在while循环中从声音设备读入声音数据，加入一个case语句控制对读进的声音数据进行存储并保存到目标文件中。3.3.3声音信号读取通常，为了能随时观察和分析采集到的信号，在采集完后将采集到的信号存入硬盘

8、或其他存储器中，借助于声音回放模块读取已存在的声音信号，调节示波器观察声音信号频率幅度等特性。本设计的声音回放模块控制面板如图3-6所示。图3-6声音回放控制面板声音信号读取程序说明：（1）选择一个路径合法的*.wav文件。（1）获得*.wav的文件文件数据，如每通道采样数，声音格式（波形文件采样率，通道数，每采样比