基于LabVIEW和聲卡的虛擬儀器設計與實現

　　3)使用聲音輸入清零函數停止數據采集，清空緩存，從任務返回至默認的未配置的狀態，并清空與任務相關的資源，使任務變為無效。

　　3.3.3 波形顯示和頻譜分析模塊

　　信號從數據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。“X軸精度”調節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。“Volts/Div”調節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 觸發控制模塊

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

　　程序運行后，首先判斷用戶觸發源的選擇，當觸發源選擇“外觸發”時，直接將輸出的波形數據輸出;當觸發源選擇“內觸發”時，執行邊沿子VI。

　　邊沿子VI由一個波形數組索引實現，該子程序實現選擇觸發源、根據觸發電平的大小和觸發極性進行觸發的功能。其原理如圖8所示，首先判斷用戶設置的觸發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。對輸入電壓信號的第i點和i+1點的值進行比較，正極性觸發時，若第i點的值等于或小于觸發電平，同時第i+1點的值大于觸發電平，則第i點為觸發點，將此值送入觸發子VI數組子集函數的“ind ex”端口，每次采集數據后，都從觸發點開始提取子數組，送入前面板，實現波形的同步顯示。負極性觸發時與之相反。

　　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，執行“真”條件分支，前面板正常顯示波形，當開關撥到“暫停”，執行“假”條件分支，數據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點Get Image來實現，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了虛擬信號發生器和虛擬示波器，特別適合于實驗室環境下低頻信號的產生與分析。所設計的虛擬信號發生器和示波器具備傳統儀器的功能，相比于傳統儀器，具有成本低廉、靈活性好、擴展性強等優點。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范圍，并對儀器的功能進行完善。