LabVIEW和声卡控制系统程序设计
LabView大作业基于声卡的LabVIEW数据采集与分析系统设计.docx
LabView大作业实验报告第7 次实验实验名称：基于声卡和LabView的虚拟仪器设计专业：姓名：学号：实验室: 实验组别：同组人员：实验时间：评定成绩：审阅教师：目录前言 (1)1.实验说明 (2)1.1设计原理1.2设计内容与要求1.3说明与注意事项2.软件设计 (5)2.1设计方案2.2程序框图2.3方案实现与前面板设计3.结果分析 (12)结束语 (15)参考文献 (16)附录（使用说明） (17)前言本文主要介绍了基于声卡和LabView的虚拟仪器设计这一实验的过程。
这次实验中主要包括了声卡、线路输入与保存、输入数据回放、信号分析处理以及对计算机内部产生信号的分析处理。
下面先对设计背景做简单介绍。
虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。
在虚拟仪器系统中，硬件解决信号的输入和输出，软件可以方便地修改仪器系统的功能，以适应不同使用者的需要。
其中硬件的核心是数据采集卡。
目前市售的数据采集卡价格与性能基本成正比，一般比较昂贵。
随着DSP(数字信号处理)技术走向成熟，PC机声卡可以成为一个优秀的数据采集系统，它同时具有A／D和D／A转换功能，不仅价格低廉，而且兼容性好、性能稳定、灵活通用，驱动程序升级方便。
同时一般声卡16位的A／D转换精度，比通常12位A／D 卡的精度高，对于许多工程测量和科学实验来说都是足够高的，其价格却比普通数据采集卡便宜得多。
本文主要分为三大部分，第一部分为实验说明，介绍这次实验的要求与内容。
第二部分为软件设计，介绍软件的设计原理，程序框图等。
最后是结果分析与结束语。
在此次设计过程中，得到了两位老师的指导，同时也感谢许多同学对我在实验过程中的帮助。
1.实验说明1.1设计原理声音的本质是一种波，表现为振幅、频率、相位等物理量的连续性变化。
声卡作为语音信号与计算机的通用接口，其主要功能就是将所获取的模拟音频信号转换为数字信号，经过DSP音效芯片的处理，将该数字信号转换为模拟信号输出。
LabView声控设计(可编辑修改word版)
基于声卡的虚拟声控灯系统摘要：本系统是基于 Lab View 设计的一款简单音乐播放器，通过读取音乐数据，经过滤波处理分析音乐的低潮和高潮的对应关系。
并根据音乐的低潮与高潮起落来控制灯光显示出类似喷泉的效果。
关键字：Lab View一、系统设计方案本设计的目的是要根据声音来控制灯光的显示系统，因此声音的来源可以是音乐文件，也可以是实时的录音文件，都可以通过处理实时的控制灯光的显示。
方案 1 基于音乐文件的声控灯对于使用音乐文件，那么就需要通过打开、读取、处理、关闭等操作。
同时也可通过声卡播放出音乐，但是现在 Lab View 只能打开 .wav 的音乐文件，由于 .wav 音乐文件一般都比较大在 30M-50M 之间。
这对内存占用还是比较有影响的。
对于 MP3 文件的音乐，Lab View 可以通过控件调用 Media Player 打开播放，但只是打开播放，播放器上的快进等都不能用并且对于音乐数据的处理也不是很容易。
因而本设计采用播放 .wav 的音乐文件。
方案 2 基于实时录音的声控灯对于使用录音功能控制灯光那么就需要设计一个实时录音、实时处理的模块程序。
这样可以亲身感受一下自己的声音。
自己唱歌或录音其他声音比较自如。
这就相当于一个简单的录音机。
但是对于灯光的控制显示不会像音乐的那样高低起伏良好的效果。
方案选择相比两种方案各有优点，对于音乐文件可以做出自己控制的音乐播放器，相对录音就没有音乐播放的视听效果。
为了感受音乐播放器的设计，因此本设计选择了使用音乐文件，也就是方案 1 基于音乐文件的声控灯。
二、系统整体功能概述本设计的声控灯系统，不仅仅是简单的读取音乐文件分析数据来控制灯光的显示，脉动与灯显示数据处理运行程序检测PLAY 按键下或上一首按钮播放音乐按下暂停键初初始化变量退出按钮使用结束对音乐进行了播放制作了简单的播放器，并有播放、暂停、下一首、上一首按钮的选择，还有音乐背景的更换设计选项，单曲循环和顺序播放的功能。
基于LabVIEW和声卡采集的温度控制系统设计
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程序设计
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由式知 电阻 Ｒ 、 ，凡 和 ｃ 会直接影响转换结果 ， ２Ｒ 、 因此对元件 的 精度有一定的要求 ， 可根据转换精度适当选择。实际应用 中， 考虑到声卡 采集信号的频率范 围， 故将输 出信号 的频率范围设置在 ６ ～ ５ Ｋ ｚ ． １． Ｈ ， ２ ０ 在此区间内 ， 压频之间基本成 准线性分布 。电阻 Ｒ 和电容 Ｃ 组成滤 波 器， 可减少输入电压中的干扰脉 冲， 有利于提高转换精度 。Ｒ 处 的外 接 电源则对于输出频率脉冲的幅度具有控制作用 。 ２１２温 度控 制 接 口 电路 ．－ 要对温度进行 控制 ， 则需 针对不 同的控制需求采用不 同的电压值 。 所以本单元电路的作用是通 过 Ｆ ｖ 频压 ） 厂（ 转换电路 ， 级输 出的特定 将前 频率信号变成特定 的电压值 ， 然后通过窗 口电压 比较器输 出， 控制继 电 器， 进而实现对 温度的控 制。 （ ）／ 频压 ） １ ｖｖ（ 转换 电路 Ｆｖ转换 电路 仍 由 Ｌ ３ 构 成 ，Ｌ ３ 厂 Ｍ３ １ Ｍ３ １原理 已在 前 面进行 过介 绍， 这里不再赘述 。 （） ２ 双限电压 比较器 电路 双限电压 比较器 电路如图 ３所示 。当输入信号位于窗口电压 Ｕ。 ～Ｕ
科技信息
计 算机 与 网络
基 于 Ｌ ｂ Ｅ 和声卡 采集的温度控制 系统设计 ａ ＶＩＷ
华 中科技 大学 电子与信 息工程 系 陈 林 马 天 阳 林 凯 钱 世 龙
［ 摘 要 ］ 文章以一种基于 Ｌ ｂ ＩＷ 和声卡采集的温度控制 系统 为例 ， ａＶ Ｅ 详细介绍 了其 系统组成和 实现。测试结果表 明该 系统性价 比 高， 硬件结构 简单 ， 而利用 Ｌ ｂ Ｅ 进行 设计 ， ａＶＩＷ 更便 于系统功 能扩展 。该 系统既可作为 电子线路 实验课程 的综合 实验项 目， 也可作
基于Labview的声卡数据采集与处理系统设计
view 软件设计声卡数据采集与处理系统，并详细介绍该系统软、硬件设计情况。在此基础上，利用
吉他多音色测试实验进行验证，测试结果表明，处在标准信号 3%的误差范围之内，检测准确度最
高为 93.76%，系统具备较高的稳定性及准确度。通过多次测试发现，误差处在 3~5%范围内，测试
准 确 度 处 于 最 高 状 态 。 表 明 本 文 所 设 计 的 系 统 能 及 时 获 取 声 音 信 号 检 测 结 果 ，满 足 语 音 识 别 、噪
技术的不断发展，LabVIEW 图形编程技术得到广泛 作 灵 活 的 数 据 采 集 与 处 理 系 统 尤 为 重 要 。 本 文 以
使 用 。 LabVIEW 是 由 NI 公 司 研 发 的 虚 拟 仪 器 平 台 LabVIEW 软件为研究对象，设计一款声卡数据采集
软件平台，是运用图表替代文本创建应用程序的图 与分析系统，该系统可顺利实现声卡数据采集与处
HU Cheng⁃juan （Shaanxi Xueqian Normal University，Network and Information Center，Xi’an 710061，China）
Abstract: According to the requirements of audio signal acquisition and analysis in various fields，based on the principle of sound card，this paper puts forward the data acquisition and processing system of sound card based on LabVIEW software，and introduces the hardware and software design of the system in detail. On this basis，using the guitar Multi-timbral test to verify，the test results show that within the error range of the standard signal 3 % ，the detection accuracy is up to 93.76 % ，the system has high stability and accuracy. Through many tests，it is found that the error is in the range of 3~5 % ，and the test accuracy is in the highest state. It shows that the system designed in this paper can get the results of sound signal detection in time，and meet the requirements of speech recognition and noise detection. Key words: LabVIEW；sound card hardware design；data acquisition and processing system
利用LabVIEW进行控制系统设计与实现
利用LabVIEW进行控制系统设计与实现控制系统是一种能够监测和调节设备、过程或系统运行状态的系统。
在实际工程中，利用计算机软件进行控制系统设计与实现已经成为一种常见的做法。
本文将介绍如何利用LabVIEW进行控制系统的设计与实现，以及一些相关的注意事项。
一、LabVIEW简介LabVIEW是一种用于设计和实现各种系统、过程和设备的图形化编程软件。
它的独特之处在于采用了图形化的编程语言G语言，使编写程序更加直观和易于理解。
LabVIEW适用于各种不同的行业和领域，如工业自动化、测量仪器、控制系统等。
二、LabVIEW的基本操作在使用LabVIEW进行控制系统设计前，我们先来了解一些LabVIEW的基本操作。
LabVIEW的界面分为两部分，左侧是工具箱，包含各种控件和函数；右侧是前面板，用于搭建程序的用户界面。
通过拖拽工具箱中的控件和函数，我们可以在前面板上搭建控制系统的用户界面。
然后，我们可以使用图形化编程语言G语言来编写程序的逻辑部分，对控件和函数进行数据处理和控制。
最后，我们可以运行程序进行测试和验证。
三、控制系统设计与实现步骤1. 确定系统需求在进行控制系统设计前，我们首先需要明确系统的需求。
例如，需要实现的功能是什么，需要控制的设备是什么，需要采集的传感器数据是什么等等。
只有明确了系统的需求，才能在LabVIEW中进行相应的设计和实现。
2. 构建界面在LabVIEW的前面板上，我们可以将需要控制的设备和传感器等通过拖拽控件的方式放置在界面上，用于用户交互。
例如，我们可以添加按钮用于开关控制，添加指示灯用于状态显示，添加图表用于数据可视化等等。
通过合理的界面设计，可以提高用户的使用体验。
3. 编写程序逻辑在LabVIEW的编程界面上，我们可以使用G语言进行程序逻辑的编写。
通过将拖拽的控件和函数进行连接和配置，实现数据的输入、处理和输出。
例如，我们可以使用while循环来不断读取传感器数据，使用条件语句来实现控制逻辑等等。
LabVIEW中的控制系统设计和调试
LabVIEW中的控制系统设计和调试LabVIEW是一款强大的图形化编程环境，被广泛应用于各种控制系统的设计和调试。
本文将介绍使用LabVIEW进行控制系统设计和调试的基本步骤和注意事项。
一、LabVIEW简介LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的一种图形化编程语言和开发环境。
它以直观、易用的方式帮助工程师们完成各种测试、测量、控制和数据采集等任务。
LabVIEW具有丰富的功能模块和强大的图形化编程能力，使得其在控制系统设计和调试方面具有独特的优势。
二、控制系统设计步骤1. 系统建模与仿真在LabVIEW中，第一步是对待设计的控制系统进行建模和仿真。
LabVIEW提供了许多工具和模块，可以轻松地搭建系统的模型，并进行仿真分析。
可以使用Block Diagram来搭建系统框图，使用MathScript Module进行数学建模，使用Simulation模块进行系统仿真。
2. 控制算法设计控制算法是控制系统中的核心部分。
LabVIEW提供了丰富的控制算法模块和函数，可以帮助工程师们快速地设计和实现各种控制算法。
可以使用PID Control模块进行比例、积分和微分控制，使用State-Space模块进行状态空间控制，使用Fuzzy Logic模块进行模糊控制等。
3. 硬件连接与数据采集在控制系统设计中，需要将LabVIEW和硬件设备进行连接，并进行数据采集。
LabVIEW支持多种硬件接口和通信协议，可以与各种传感器、执行器和控制器进行无缝连接。
可以使用Data Acquisition模块进行数据采集，使用Instrument Control模块进行仪器控制。
4. 界面设计与人机交互控制系统通常需要一个友好的界面来展示系统状态和参数，并与用户进行交互。
基于LabVIEW和声卡的数据采集同步控制系统
系统可以实现 3 个基本功能： 反射声信号的实时采集存 储、控制电磁阀开闭产生脉冲射流以及数据采集和脉冲射流喷 射的同步控制。反射声信号的实时采集存储是通过 LabVIEW 编程结合声卡、信号调理装置和传声器来实现的。通过编程可 以选择数据采集 开 始 的 时 间、采 样 率 和 采 样 点 数，使 数 据 采 集 能够配合脉冲射流喷射时间。为了将从同步信号发出到脉冲 射流喷射之间的延迟时间控制在 50 ms 左右，系统首先通过 LabVIEW 编程结合声卡输出周期变频率信号，经过 F / V 转换电 路把周期变频率信号转换成周期方波电平信号再驱动固态继 电器控制电磁阀开闭产生脉冲射流。 2 同步控制系统硬件组成 2． 1 数据采集系统硬件组成
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制信号可以通过声卡的耳机通道进行输出。用 PC 机内部集成 的声卡代替一些低档的数据采集装置实现声音数据采集功能 和输出电磁阀控制信号功能可以降低系统成本。
传声器的作用是将反射声信号转换成电信号，系统采用 ZL － 301 型声音传感器，该声音传感器不仅具有较高的稳定性和 较宽的频率响应范围 （ 16 Hz ～ 100 kHz） ，而且具有防水的功 能。麦克风与相配套的 PM10B － 12 外置信号调理装置一起使 用，能 够 不 失 真 地 采 集 水 射 流 反 射 声 信 号 并 通 过 声 卡 传 送 到 PC 机内。 2． 2 电磁阀控制系统硬件组成
从而快速可靠地关断电磁阀，控制硬件电路图见如图 2 所示。
图 2 控制系统电路图
3 同步控制系统软件设计
3． 1 电磁阀控制信号产生与输出程序
要实现 F / V 转换芯片 LM2907 输出周期方波控制信号，声
卡输出的控制信号必须是变频率信号。与方波电平的高低电
用LabVIEW编写声控系统
用LabVIEW编写声控系统复旦大学物理系张咪指导老师：俞熹合作者：高峰摘要本实验中，我们利用LabVIEW的数据输入系统和计算机的声卡，将声音信号转化为数字信号，然后用LabVIEW中的频谱分析功能将信号的频谱计算出来，经过分析声音信号的频谱，可以识别出不同的声音信号，并且输出约定的指令。
关键字LabVIEW 声音信号频谱引言1. LabVIEWLabVIEW是一款工业标准图形化编程工具，主要用于开发测试、测量和控制系统。
它将软件和各种不同的测量仪器硬件及计算机集成在一起，建立虚拟仪器系统，以形成用户自定义的解决方案。
它可以提供很多外观与传统仪器类似的控件，用以创建前面板。
使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制，这就是图形化源代码，又称G代码，这些代码就是LabVIEW的程序框图代码。
编写程序时，我们可以在前面板上输入数据和信号，同时监控经过处理的信号，而在程序框图中编写我们所需要进行的数据操作和逻辑运算。
利用LabVIEW进行数据的处理时，一般是先由被测对象输出信号，经过一些处理后，通过数据采集卡输入计算机成为数字信号，将其输入虚拟仪器LabVIEW之后，经分析后可在前面板上进行实时监控，或者做运算之后再反馈成为硬件的控制信号输出。
图1 数据的传输2. 声音信号声音实际上是一种机械波，随着发声的不同，信号有着不同的振幅（响度）和音调（频率）。
利用电脑声卡的输入将其转化为数字信号之后，这些信号的特征都会被保留，因而我们可以分析数字信号的不同（本实验中主要是其振幅和频率谱），来分辨不同的声音信号，从而对外界做出响应。
主要内容1. 用LabVIEW测量声音强度用LabVIEW测量声音，主要是利用了计算机的声卡的输入和LabVIEW的波形测量功能。
如下图，在我们编写的程序中，由于while循环结构的存在，声音信号一直会输入，并经过读取声音信号的函数将其转化为波型输出到波形图上，同时通过测量信号幅值的函数输出其最大振幅。
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LabVIEW和声卡控制系统程序设计
1 引言
目前，控制系统的编程软件非常多，各类编程语言也数不胜数，具有代表性的有C语言、C++及汇编语言等，相比LabVIEW软件来讲，由于他们具有严格的语言逻辑以及语言规则，所有在设计、实践中往往比较复杂，而LabVIEW作为一种G语言，以图形，线条，结点的形式进行编程，简单易学。
而且图形所表示的功能已经用完善的代码集成过，拿来就用，也节省了大量的工作任务。
声卡作为一种普遍而且常用的材料，能够在LabVIEW自带的声卡VI中得到更好的运用和体现，二者结合是作为平面控制系统最实用的，最方便的，而且成本较低的体现。
2 LabVIEW软件介绍
LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是它与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G 编写程序，产生的程序是框图的形式。
用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言，LabVIEW采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。
VI指虚拟仪器，是LabVIEW的程序模块。
虚拟仪器
具备很好的数据采集、仿真、数字信号处理的功能。
LabVIEW 拥有专门用于控制领域的模块――LabVIEWDSC以及
NI-Motion。
除此之外，工业控制领域常用的设备、数据线等通常也都带有相应的LabVIEW驱动程序。
使用LabVIEW可以非常方便的编制各种控制程序。
3 声卡介绍
3.1 PCI声卡
PCI声卡就是指采用PCI接口的独立声卡，PCI是Peripheral Component Interconnect（外设部件互连标准）的缩写，它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口，几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。
从结构上看，PCI是在CPU 的供应商和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。
3.2 USB声卡
USB声卡在原理上和结构上与普通的板载声卡很相似，但是由于USB具有其外置特点，他就没有了电路体积的限制，所以他能够通过复杂的模拟电路并采用更好的屏蔽设计从
而提高音质。
脱离机箱，拥有不错的音质使他在性能上，实用性上得到了很大的提升，价格也相对较低，因此我们采用的是USB声卡作为平面控制系统的输出部分。
4 LabVIEW程序设计
4.1图形的数据导入程序
通过在AutoCAD中绘制出平面图形，将其导入到LabVIEW 当中，应用到LabVIEW中数据采集的VI，能够较为方便的获取平面图形的坐标信息，然后设置相关阈值去除掉无关或者重复的坐标，简化数据，提高平面系统控制速度。
4.2 数据的排序整理设计
作为平面控制系统，应该具有良好的控制路径和轨迹，才能按照工厂或者设计要求做出相应的反应或者动作，系统通过对图形数据的处理后获取的数据，先通过最近值搜索的方法寻找最接近的坐标点，然后用距离公式计算出每一个搜索出来的点到起始点的距离大小，筛选出最小值作为相邻点，最后能够筛选出较准确的路径出来。
4.3 声卡输出设计
LabVIEW软件中有一个和声卡数据采集输出非常类似的
子VI―Generate Sound，通过分析得出PCI声卡和USB声卡在LabVIEW中的设置基本类似，所以通过对已有程序的优化，改进过后，能够将得到的数据通过声卡输出，所得到的结果从示波器上可以观察到是近似的正弦信号。
但由于对步进电机的驱动必须采用一定频率的脉冲信号，所以接下来我们需要对已获得的数据重新进行处理，将正弦信号转换成脉冲信号。
4.4 控制系统程序设计
步进电机是由脉冲信号驱动其运动，其运动速率正比于脉冲信号的频率，根据步进电机的参数通过计算求出步进电机运动距离和脉冲个数的关系。
步进电机在平面X，Y轴的
速度比例可以根据两点坐标距离差值来确定脉冲个数。
对于控制电机正反转问题就是对坐标求差的结果做一个判断，差值为负设置电机反转，为正则正转即可。
最关键的一个程序设计就是将正弦信号转换为脉冲信号。
5 结果分析
通过理论分析，程序设计，实验测试最终能够较好的按照一定轨迹[3]还原图像，在速度，精度上能够较好的达到
一般设计，施工要求。
程序比较稳定，能快速搜索邻近点，并能很好的进行电机的控制，输出波形也符合步进电机工作要求。
但是针对平面复杂图形还需优化自己的寻点程序，增强精度，对大数据的处理还有待提高，甚至改进更为简洁快速算法。
6 总结
LabVIEW和声卡的平面控制系统具有其强大的发展空间，在系统设计，软件优化上面都可以进一步改进。
在现代工业高速发展的时代，我们还需要寻找到更为创新，迅捷，低成本的自动控制系统，提高企业和工厂的运输效率。
未来的3D 打印技术也会更快更好的发展，LabVIEW和声卡的平面控制
系统也许能在发展完善的道路上，对3D打印行业起到不可
小觑的作用。