虛擬儀器課設(shè)

揚(yáng)州大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)題目：通用音樂(lè)播放器的虛擬儀器設(shè)計(jì)課程：虛擬儀器課程設(shè)計(jì)專業(yè)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：完成日期：目標(biāo)：基于myDAQ數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW實(shí)現(xiàn)一個(gè)在線實(shí)時(shí)音效處理系統(tǒng)，熟悉如何利用LabVIEW控制myDAQ完成信號(hào)采集、分析以及信號(hào)生成。硬件連線：將myDAQ通過(guò)USB連至計(jì)算機(jī)上，在MAX中將其名稱修改為Dev1（如果該名稱已被ELVIS等其他硬件占用，可使用其他名稱，但后續(xù)實(shí)驗(yàn)步驟都需注意做相應(yīng)的修改）。

2.

用myDAQ附帶的一根音頻線連接計(jì)算機(jī)的音頻輸出口至myDAQ的AUDIO

IN接口，在myDAQ的AUDIO

OUT接口插上一個(gè)立體聲耳機(jī)或一對(duì)小型揚(yáng)聲器。實(shí)現(xiàn)：要求用myDAQ播放多種格式的音樂(lè)文件；具有選擇播放文件的功能，聲音大小可調(diào)；能錄音，并進(jìn)行回復(fù)，任意設(shè)置播放位置；能顯示音樂(lè)強(qiáng)度。1.

運(yùn)用myDAQ實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的采集和發(fā)送

打開(kāi)Exercise文件夾下的myDAQ

Audio.vi，其程序框圖如下圖所示。用同樣的配置方法，將其“VoltageOut_0”和“VoltageOut_1”分別配置為“Dev1”下的“audioOutputLeft”和“audioOutputRight”(相當(dāng)于myDAQ音頻輸出端口的左聲道和右聲道)。這兩個(gè)Express

VI就可以控制myDAQ進(jìn)行音頻信號(hào)的輸入以及輸出。

2.

在LabVIEW中進(jìn)行數(shù)字音頻信號(hào)處理

首先編寫(xiě)一段程序，獲得左右聲道的差值信號(hào)。點(diǎn)擊程序框圖中條件結(jié)構(gòu)的選擇器標(biāo)簽，并且選擇“Audio

Effects”選項(xiàng)。

在該條件分支中右擊鼠標(biāo)，添加函數(shù)窗口中

編程>>比較

下的“選擇”函數(shù)

。再在該分支中，完成如下連線：這段代碼所要實(shí)現(xiàn)的效果是：在“Effect”按鈕被按下時(shí)，將左右聲道信號(hào)求差，通常這將使人聲被消弱，從而使人感受到的伴奏聲音相對(duì)增強(qiáng)。

再修改“Audio

Filtering”分支，這個(gè)分支將完成高中低音的均衡（分別提取低音、中音、高音部分，施以不同的加權(quán)系數(shù)后再相加，從而完成均衡）。其中低音和中音部分的濾波和加權(quán)相加已經(jīng)完成，我們主要需要再添加高音部分。

再該分支中再放置一個(gè)“濾波器

Express

VI”：在彈出對(duì)話框中，將濾波器類型選為“帶通”，低截止頻率選為“3000”，高截止頻率選為“10000”，Butterworth濾波器的階數(shù)選為3階。用音樂(lè)播放器錄音，并進(jìn)行回復(fù)，任意設(shè)置播放位置用“輸入”和“文件”子選板的VI構(gòu)建一個(gè)錄制聲音的程序，用這個(gè)程序可以通過(guò)麥克風(fēng)將音樂(lè)、聲響或語(yǔ)音錄制下來(lái)，保存在文件中，以備特定情況下播放，對(duì)操作者進(jìn)行提示。錄制聲音的程序由一系列聲音VI和一系列文件VI并列組成。

（1）讀取并打開(kāi)聲音文件VI：這是一個(gè)多態(tài)VI，此處選取“寫(xiě)入”。它創(chuàng)建一個(gè)聲音文件，用于寫(xiě)入“.wav”格式的聲音文件?！奥曇舾袷健眳?shù)是一個(gè)簇，其中包含采樣率、通道數(shù)、每采樣比特?cái)?shù)。程序中把這3個(gè)參數(shù)分別設(shè)置為22050、2、16,，它輸出一個(gè)聲音文件引用句柄。

（2）寫(xiě)入聲音文件VI：將輸入的聲音數(shù)據(jù)寫(xiě)入聲音文件。聲音數(shù)據(jù)是一個(gè)簇?cái)?shù)組，共兩個(gè)元素；每個(gè)元素是一個(gè)波形簇，包括采樣開(kāi)始時(shí)間0t、采樣時(shí)間間隔dt和聲音數(shù)據(jù)y。0t和dt被忽略，y可以是DBL、SGL、U8、I16、I32幾種數(shù)據(jù)類型。這是一個(gè)多態(tài)VI，要根據(jù)y輸入的數(shù)據(jù)類型手工選擇相應(yīng)的子VI。

（3）關(guān)閉聲音文件VI：根據(jù)輸入的聲音文件引用句柄將“.wav”聲音文件關(guān)閉。

（4）配置聲音輸入VI：配置聲音輸入設(shè)備以采集聲音數(shù)據(jù)?！懊客ǖ啦蓸訑?shù)”參數(shù)配置內(nèi)存緩沖區(qū)中每個(gè)通道的采樣數(shù)，連續(xù)錄音時(shí)要用大一些的數(shù)值，本文配置為“10000”；“采樣模式”參數(shù)在事前不清楚錄制數(shù)據(jù)量大小時(shí)配置為“連續(xù)采樣”；“設(shè)備ID”參數(shù)指定使用的聲音設(shè)備；“聲音格式”參數(shù)在寫(xiě)入聲音文件VI中已經(jīng)介紹過(guò)；“任務(wù)ID”參數(shù)輸出一個(gè)關(guān)于制定設(shè)備配置信息的標(biāo)識(shí)。

（5）讀取聲音輸入VI：根據(jù)輸入的任務(wù)ID從聲音輸入設(shè)備讀取數(shù)據(jù)。“每通道采樣數(shù)”的參數(shù)要和配置聲音輸入VI中的配置相同。這是一個(gè)多態(tài)VI，要根據(jù)需要的聲音數(shù)據(jù)類型手工選擇相應(yīng)的子VI。

（6）聲音輸入清零VI：根據(jù)輸入的任務(wù)ID結(jié)束聲音采集、清空內(nèi)存緩沖區(qū)、釋放相關(guān)設(shè)備資源。

（7）簡(jiǎn)易錯(cuò)誤處理器VI：報(bào)告整個(gè)程序執(zhí)行過(guò)程中是否有錯(cuò)誤。用“輸出”和“文件”子選板的VI把聲音文件播放出來(lái)，下面介紹程序的構(gòu)成。

（1）打開(kāi)聲音文件VI：這是一個(gè)多態(tài)VI，此處選取“讀取”。它創(chuàng)建一個(gè)聲音文件，用于讀取“.wav”格式的聲音文件?！奥曇舾袷健眳?shù)是一個(gè)簇，其中包含采樣率、通道數(shù)、每采樣比特?cái)?shù)。程序中把這3個(gè)參數(shù)分別設(shè)置為22050、2、16,，它輸出一個(gè)聲音文件引用句柄。

（2）讀取聲音文件VI：根據(jù)輸入的聲音文件引用句柄從“.wav”文件讀取一個(gè)波形數(shù)組。“每通道采樣總數(shù)”參數(shù)指定這個(gè)VI每次被調(diào)用時(shí)讀出的采樣數(shù)據(jù)量，盡量和“配置聲音輸入VI”的“每通道采樣數(shù)”參數(shù)一致；“位置模式”和“位置偏移量”兩個(gè)參數(shù)確定讀取文件的起始位置，“絕對(duì)”是從文件開(kāi)頭加上偏移量的位置開(kāi)始讀數(shù)據(jù)，“相對(duì)”是從文件當(dāng)前位置加上偏移量的位置開(kāi)始讀數(shù)據(jù)，默認(rèn)值為“相對(duì)”；輸出的“數(shù)據(jù)”類型與寫(xiě)入時(shí)一樣，每次輸出一次采樣的數(shù)據(jù)；輸出的“偏移量”參數(shù)是輸入的偏移量加上本次讀文件產(chǎn)生的偏移量之和；“文件結(jié)束？”參數(shù)輸出“T”時(shí)到達(dá)文件末尾。這是一個(gè)多態(tài)VI，要根據(jù)聲音文件的數(shù)據(jù)類型手工選擇相應(yīng)的子VI。

（3）關(guān)閉聲音文件VI：根據(jù)輸入的聲音文件引用句柄將“.wav”聲音文件關(guān)閉。

（4）配置聲音輸出VI：和“配置聲音輸入VI”的配置參數(shù)相同。

（5）配置聲音輸出音量VI：調(diào)節(jié)輸出聲音音量大小用。

（6）寫(xiě)入聲音輸出VI：將輸入數(shù)據(jù)寫(xiě)入聲音輸出設(shè)備。這是一個(gè)多態(tài)VI，要根據(jù)聲音文件的數(shù)據(jù)類型手工選擇相應(yīng)的子VI。

（7）聲音輸入清零VI：根據(jù)輸入的任務(wù)ID結(jié)束聲音采集、清空內(nèi)存緩沖區(qū)、釋放相關(guān)設(shè)備資源。

（8）簡(jiǎn)易錯(cuò)誤處理器VI：報(bào)告整個(gè)程序執(zhí)行過(guò)程中是否有錯(cuò)誤。暫停/繼續(xù)VI：在配置聲音輸出音量VI的卷接線處連接一個(gè)數(shù)值輸入控件中的水平指針滑動(dòng)桿，就可對(duì)音量大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)然多加一個(gè)數(shù)值顯示控件，有利于更為精確的看出調(diào)節(jié)的音量的具體數(shù)值，由于音量很小，所以在最開(kāi)始就加上一個(gè)初始音量20。心得體會(huì)：通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，我熟悉了LabVIEW的開(kāi)發(fā)環(huán)境，掌握基于LabVIEW的虛擬儀器原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技巧，掌握通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真工具，能運(yùn)用電路分析基礎(chǔ)等相關(guān)課程中的基本理論和實(shí)踐知識(shí)，采用LabVIEW開(kāi)發(fā)工具正確地解決電氣工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。第一，圖形化的語(yǔ)言，只要你知道它的每一個(gè)圖標(biāo)和各種內(nèi)置的函數(shù)是表達(dá)怎么樣一個(gè)意思，你就會(huì)用它簡(jiǎn)單快捷的實(shí)現(xiàn)你所要實(shí)現(xiàn)的功能；第二，很多硬件的東西可以用LabVIEW的內(nèi)置各種函數(shù)來(lái)代替，不僅大大節(jié)省了很多外部的各種電路元件，而且利用電腦的CPU高速處理系統(tǒng)，讓我們面對(duì)更加復(fù)雜的控制任務(wù)時(shí)更加從容，而不是局限于單片機(jī)系統(tǒng)有限的處理速度和片內(nèi)資源；第三，用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器，LabVIEW的強(qiáng)大之處正在于此，把各種的儀器都在電腦上虛擬化了，讓我們的工作更加方便。在