基于LabVIEW和聲卡的虛擬儀器設計與實現(xiàn)

　　3)使用聲音輸入清零函數(shù)停止數(shù)據(jù)采集，清空緩存，從任務返回至默認的未配置的狀態(tài)，并清空與任務相關的資源，使任務變?yōu)闊o效。

　　3.3.3 波形顯示和頻譜分析模塊

　　信號從數(shù)據(jù)采集模塊輸出后乘以標定比率，然后分成兩路，一路直接進入波形圖控件在前面板顯示信號的時域波形，另一路進行FFT分析后再輸入波形圖控件在前面板顯示信號的頻譜圖。

　　3.3.4 XY軸設置模塊

　　波形顯示模塊負責顯示波形，并且可以通過旋鈕來控制X軸和Y軸量程和偏移，同時根據(jù)通道的選擇(通道A或者通道B)顯示相應的波形。

　　X軸控制是時間軸調節(jié)。“X軸精度”調節(jié)每刻度顯示的時間長度。在該控件中設置6個檔位，檔位越小顯示的越精確。“X軸精度”中0.5ms/div檔表示時間軸是從0～0.003 s，增量為0.5 ms，起始時刻為0。由于屏幕大小限制，還需要“X軸偏移”來調節(jié)屏幕標尺來顯示其他部分的波形，在該控件中設置了14個檔位，檔位每增加一位屏幕顯示向右移動一格。

　　Y軸控制是幅度調節(jié)。“Volts/Div”調節(jié)每刻度顯示的電壓值，在該控件中設置5個檔位，檔位越高每格顯示的電壓越大精確度越低。“Y軸偏移”控制信號在Y軸方向上下移動，該控件與信號相加可以使信號整體向上或者向下移動。設標定比率為N，則Y軸偏移的范圍為-N～+N。

　　3.3.5 觸發(fā)控制模塊

　　示波器的觸發(fā)功能可以穩(wěn)定重復的波形，捕獲單次波形，這對清楚地檢定信號至關重要。虛擬示波器觸發(fā)控制模塊通過子VI來實現(xiàn)，如圖7所示。的輸入端有波形數(shù)據(jù)輸入(通道A、通道B)、觸發(fā)極性(Slope)輸入(上升沿、下降沿)、觸發(fā)電平(Ievel)輸入、觸發(fā)源(Source)輸入(內觸發(fā)、外觸發(fā))。

　　程序運行后，首先判斷用戶觸發(fā)源的選擇，當觸發(fā)源選擇“外觸發(fā)”時，直接將輸出的波形數(shù)據(jù)輸出;當觸發(fā)源選擇“內觸發(fā)”時，執(zhí)行邊沿子VI。

　　邊沿子VI由一個波形數(shù)組索引實現(xiàn)，該子程序實現(xiàn)選擇觸發(fā)源、根據(jù)觸發(fā)電平的大小和觸發(fā)極性進行觸發(fā)的功能。其原理如圖8所示，首先判斷用戶設置的觸發(fā)電平大小是否在波峰和波谷范圍內，在此范圍內則進行觸發(fā)。對輸入電壓信號的第i點和i+1點的值進行比較，正極性觸發(fā)時，若第i點的值等于或小于觸發(fā)電平，同時第i+1點的值大于觸發(fā)電平，則第i點為觸發(fā)點，將此值送入觸發(fā)子VI數(shù)組子集函數(shù)的“ind ex”端口，每次采集數(shù)據(jù)后，都從觸發(fā)點開始提取子數(shù)組，送入前面板，實現(xiàn)波形的同步顯示。負極性觸發(fā)時與之相反。

　　3.3.6 圖像暫停與截圖模塊

　　圖像暫停模塊通過條件結構來選擇相應的程序，當前面板的開關撥到“工作”時，執(zhí)行“真”條件分支，前面板正常顯示波形，當開關撥到“暫停”，執(zhí)行“假”條件分支，數(shù)據(jù)不再輸入給波形圖控件，前面板顯示的波形靜止。

　　截圖保存模塊通過波形圖的屬性節(jié)點Get Image來實現(xiàn)，可以將當前顯示的波形截圖并保存為bmp格式圖片。需要截圖時先用暫停功能將波形靜止，再保存截圖。

　　4 結論

　　文中基于聲卡和LabVIEW圖形化編程軟件開發(fā)了虛擬信號發(fā)生器和虛擬示波器，特別適合于實驗室環(huán)境下低頻信號的產生與分析。所設計的虛擬信號發(fā)生器和示波器具備傳統(tǒng)儀器的功能，相比于傳統(tǒng)儀器，具有成本低廉、靈活性好、擴展性強等優(yōu)點。但在實際應用中，它也存在一些缺陷，例如聲卡對輸入信號的電壓要求不能超過1 V，即有幅度限制;根據(jù)奈奎斯特采樣定理，當采樣頻率為44 kHz時，理論上能測量的信號最高頻率為22 kHz，但實際上所能準確測量的信號頻率達不到該理論值，即頻率限制。后續(xù)工作中需要設計外圍的放大和衰減電路以增大可測信號的動態(tài)范圍，并對儀器的功能進行完善。