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第24卷第3期 计算机应用与软件

Vol 124,No .32007年3月 Computer App licati ons and Soft w are Mar .2007

收稿日期:2004-10-25。全国教育科学十五规划项目

(ECB030477。吕红英,助教,主研领域:虚拟仪器技术,远程实验技术。 LabV I E W 环境下基于声卡的虚拟示波器软件设计 吕红英 1,2

吴先球2 朝辉2 俊芳 2 1

(华南农业大学理学院 510642 2

(华南师大学物理与电信工程学院 510631

摘 要 基于计算机声卡的虚拟仪器成本低、通用性强,在对采样频率要求不高的情况下,可以用声卡取代数据采集卡进行采样

和输出。利用虚拟仪器开发工具软件Lab V I E W 及其数字声音记录节点,研制出基于声卡的虚拟双踪数字存储示波器,其功能和界面都与真实示波器相同。重点阐述了数据采集、触发控制、显示控制几个主模块的设计方法。关键词 虚拟仪器 声卡 Lab V I E W 虚拟示波器

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SO FT W ARE D ES I GN O F V I RTUAL O SC I LLO SCO PE BASED O N SO UND CARD UND ER LabV I E W

L üHongying 1,2 W u Xianqiu 2 L iu Zhaohui 2 Chen Junfang 2 1

(College of Sciences,South China Agricultural U niversity,Guangzhou Guangdong 510642,China

2

(School of Physics and Teleco mm unication Engineering,South China N or m al U niversity,Guangzhou Guangdong 510631,China

Abstract The vitrual instru ment based on PC s ound card has the virtues of l ow cost and powerful generality,and the s ound card can take the p lace of the p lug 2in data 2acquisiti on board on l ow 2frequency conditi on .I n this article,the virtual double 2traced st orage oscill oscope based on s ound card,whose functi on and interface were designed according t o the actual oscill oscope,was devel oped using virtual instru ment s oft w are Lab V I E W and its digital s ound record nodes .The designs for severalmain modules such as data acquisiti on,triggering contr ol and dis p lay con 2tr ol were chiefly expounded .

Keywords V irtual instru ment S ound card Lab V I E W V irtual oscill oscope

1 引 言

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随着计算机技术和虚拟仪器技术的发展,虚拟仪器逐渐成 为现代仪器的发展方向,其部分虚拟仪器都是基于各种数 据采集卡,如N I 公司的Lab 2PC 21200数据采集卡[1] ,研华公司

的PC L 21800型数据采集卡[2],I S A 型数据采集卡AC1820[3]

。在对采样频率要求不高的情况下,可以利用计算机的声卡进行数据的输入和输出[4,5]。声卡是一个非常优秀的音频信号采集系统,其数字信号处理器包括模数变换器ADC (Anal ogue D igital Converter 和数模变换器DAC (D igital Anal ogue Converter ,ADC 用于采集音频信号,DAC 则用于重现这些数字声音。声卡已成为多媒体计算机的一个标准配置,因此基于声卡的虚拟仪器具有成本低、兼容性好、通用性和灵活性强的优点,可以不受硬件限制,安装在多台计算机上。本文利用Lab V I E W 6.1中的数字声音记录节点,编程实现了基于声卡的虚拟双踪数字存储示波器,采样速率为44.1KHz,线路输入端口最高电压限制为1V,对高于1V 的信号可衰减后输入,能适合很多场合的需要。

2 LabV I E W 中的声音记录节点

Lab V I E W (Laborat ory V irtual I nstru ment Engineering Work 2bench 是美国国家仪器公司的基于图形化编程G 语言的开发

环境,具有各种各样、功能强大的函数库,包括数值采集、串口控

制、数据分析、数据显示及数据存储等。采用旋钮、开关、波形图等构造用户界面,人机交互界面友好。

Lab V I E W 函数库中Sound I nput 子模板(Functi ons Palette →Graphics &Sound →S ound →Sound I nput 提供了数字声音记录的

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节点[6],可以通过声卡采集外部模拟信号。包括以下节点: SI Config 节点 用于设置声卡的参数和数字声音格式,如

缓存区大小、采样速率、采样通道数(单通道或双通道、样本位数(8bits 或16bits 。本文虚拟示波器用双通道采集数据,缓存区大小为32768bytes,样本位数为16bits 。

SI Start 节点 驱动声卡开始采集数据。

SI Read 节点 从缓存区读取数据。根据不同的数字声音 格式,读取相应数据格式的数组。 SI St op 节点 停止采集数据。

SI Clear 节点 释放声卡占用的计算机资源。

利用这些数字声音记录节点,在Lab V I E W 6.1环境中编程,设计了具有仿真面板的虚拟双踪数字存储示波器,通过声卡采集外部数据,并用软件实现了触发控制、波形显示、波形调节、数据存储等功能。

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计算机应用与软件2007年 3

虚拟示波器用户界面和使用设置

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图1 虚拟示波器用户界面

虚拟示波器面板的设计参考了真实的示波器SS2020,用户

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