虛擬儀器技術(shù)與應用-項目10基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計

2024/1/3121:19項目10基于myDAQ音頻

信號處理系統(tǒng)設(shè)計項目10目錄10.1任務(wù)1項目描述

10.2任務(wù)2使用LabVIEW編寫程序?qū)yDAQ操作10.3任務(wù)3LabVIEW聲音信號處理10.4任務(wù)4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計思考題

10.1任務(wù)1項目描述10.1.1項目目標10.1.2任務(wù)要求10.1.3實踐環(huán)境1.了解音頻處理信號的原理。2.掌握使用LabVIEW編寫程序?qū)yDAQ操作。知識目標項目目標能力目標素養(yǎng)目標1.能夠使用條件結(jié)構(gòu)創(chuàng)建和設(shè)計項目。2.能夠使用DAQ助手、DAQ函數(shù)等編寫信號采集與生成項目程序。3.能夠正確進行系統(tǒng)調(diào)試測試。4.能夠?qū)ο到y(tǒng)功能完整描述，并規(guī)范撰寫項目報告。

1.具有分析問題、解決問題的能力。2.具有良好的自主學習能力，并主動獲取新知識。3.具有正確的勞動價值觀，養(yǎng)成良好的勞動習慣和品質(zhì)，如實驗結(jié)束后及時歸類整理等。10.2.1在MAX中配置與采集硬件數(shù)據(jù)10.2使用LabVIEW編寫程序?qū)yDAQ操作在開始位置找到NationalInstruments目錄下的NIMAX打開，如圖10-2所示。傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器的結(jié)構(gòu)對比

單擊NIMAX，出現(xiàn)設(shè)備自檢界面，如圖10-3所示。雙擊我的系統(tǒng)\“設(shè)備和接口”，當硬件設(shè)備正確連接后系統(tǒng)將會識別到硬件設(shè)備的名稱，如NImyDAQ“myDAQ1”，顯示綠色圖標.（注：若計算機連有其他硬件設(shè)備，設(shè)備名稱可能會不同）。若無實際的硬件設(shè)備，可在設(shè)備和接口右擊，新建“仿真NI-DAQmx設(shè)備或模塊化儀器”，如圖10-5所示；在創(chuàng)建NI-DAQmx仿真設(shè)備界面下選擇教育硬件→NImyDAQ，如圖10-6所示，點擊“確定”后，會在設(shè)備和接口下出現(xiàn)黃色圖標開始的NImyDAQ“myDAQ1”。2024/1/3121:19單擊圖10-4中右上角的“測試面板”，打開測試面板，其中有模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字I/O、計數(shù)器I/O，可對其進行相應的設(shè)置，如圖10-7所示。2024/1/3121:19以模擬輸入為例，通過AI0端口采集電壓信號，通道名、模式、輸入配置等使用默認設(shè)置，單擊下方綠色的“開始”按鈕，可得到采集的電壓信號，按下停止，幅值與采樣圖表如圖10-8所示。圖中顯示的是干擾信號，如果此時在AI0通道上輸入模擬信號，就會在這里顯示出來。10.2使用LabVIEW編寫程序?qū)yDAQ操作10.2.2使用LabVIEW編寫程序1.AI程序編寫單通道單點采集的例子AI電壓對應myDAQ的5個物理通道若要改成多通道單點采集，需在三處進行修改多通道單采樣AI程序10.2使用LabVIEW編寫程序?qū)yDAQ操作10.2.2使用LabVIEW編寫程序2.AO程序編寫1通道1采樣的AO程序10.2使用LabVIEW編寫程序?qū)yDAQ操作10.2.2使用LabVIEW編寫程序3.DI程序編寫數(shù)字布爾1線1點的DI程序10.2使用LabVIEW編寫程序?qū)yDAQ操作10.2.2使用LabVIEW編寫程序3.DI程序編寫數(shù)字輸入對應myDAQ的8個“線”10.2使用LabVIEW編寫程序?qū)yDAQ操作10.2.2使用LabVIEW編寫程序4.DO程序編寫數(shù)字布爾1線1點的DO程序10.3LabVIEW聲音信號處理10.3.1讀取wav文件，顯示其時域波形和頻譜；有關(guān)聲音的函數(shù)10.3LabVIEW聲音信號處理10.3.1讀取wav文件，顯示其時域波形和頻譜；聲音文件的處理函數(shù)10.3LabVIEW聲音信號處理10.3.1讀取wav文件，顯示其時域波形和頻譜；在圖10-17的聲音文件處理函數(shù)里選擇“簡易讀取聲音文件”，在函數(shù)\編程\模擬波形\波形測量里找到FFT頻譜（幅度-相位），如圖10-18所示。10.3LabVIEW聲音信號處理10.3.1讀取wav文件，顯示其時域波形和頻譜；注意：讀取的聲音文件要求是wav格式的，若是MP3格式的音樂文件，則無法識別，顯示錯誤4810提示，如圖10-19所示。10.3LabVIEW聲音信號處理10.3.1讀取wav文件，顯示其時域波形和頻譜；在“簡易讀取聲音文件”函數(shù)查看即時幫助，如圖10-20所示。讀取的文件需要先改成wav格式，只是將后綴改成wav還是不行，需用格式轉(zhuǎn)換軟件將MP3格式的文件轉(zhuǎn)換成wav格式。10.3LabVIEW聲音信號處理10.3.1讀取wav文件，顯示其時域波形和頻譜；讀取wav文件的程序框圖10.3LabVIEW聲音信號處理10.3.1讀取wav文件，顯示其時域波形和頻譜；運行后可觀察到時域波形和經(jīng)過傅里葉變換后得到的頻譜圖，如圖10-22、圖10-23所示。聲音信號的時域波形圖

聲音信號經(jīng)傅里葉變換后的頻譜圖10.3LabVIEW聲音信號處理10.3.2將波形文件添加低通濾波器處理并保存在圖10-21讀取聲音文件的基礎(chǔ)上修改后加上低通濾波器，處理聲音文件10.3LabVIEW聲音信號處理10.3.2將波形文件添加低通濾波器處理并保存加低通濾波器處理之后的時域波形圖10.3LabVIEW聲音信號處理10.3.3將波形文件添加高通濾波器處理并保存在圖10-24加低通濾波器處理聲音文件的基礎(chǔ)上，將低通濾波器改成高通濾波器，處理聲音文件10.3LabVIEW聲音信號處理10.3.3將波形文件添加高通濾波器處理并保存加高通濾波器處理之后的時域波形圖10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計該任務(wù)是設(shè)計一個基于myDAQ的音頻信號處理系統(tǒng)，實現(xiàn)對音頻信號的合成、均衡、優(yōu)化等功能。10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計音頻信號處理程序框圖總體框架10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計1.運用myDAQ實現(xiàn)音頻信號的采集和發(fā)送雙擊在程序框圖左側(cè)的DAQ助手，初始化后可以看到采樣率等參數(shù)的設(shè)置如圖10-29所示。10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計1.運用myDAQ實現(xiàn)音頻信號的采集和發(fā)送還需要確認將物理通道設(shè)置為當前使用的myDAQ的相應通道，在配置選項卡中展開詳細信息，如圖10-30所示。10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計1.運用myDAQ實現(xiàn)音頻信號的采集和發(fā)送右擊，選擇更改物理通道，將物理通道設(shè)置成如圖10-31所示。10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計1.運用myDAQ實現(xiàn)音頻信號的采集和發(fā)送配置音頻輸入端口的左聲道注：在設(shè)置物理通道時需將myDAQ采集卡通過USB口與計算機相連，否則無法找到有關(guān)myDAQ的物理通道。10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計配置音頻輸出端口的左聲道10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計音頻輸出端口的左右聲道配置結(jié)果10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計2.在LabVIEW中進行數(shù)字音頻信號處理單擊程序框圖中條件結(jié)構(gòu)的選擇器標簽，并且選擇“音頻效果”選項，程序框圖如圖10-35所示10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計2.在LabVIEW中進行數(shù)字音頻信號處理這個分支所要實現(xiàn)的效果是：在“音頻效果”按鈕被按下時，將左右聲道信號求差，通常這將使人聲被削弱，從而使人感受到的伴奏聲音相對增強。10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計2.在LabVIEW中進行數(shù)字音頻信號處理單擊程序框圖中條件結(jié)構(gòu)的選擇器標簽，并且選擇“音頻濾波”選項，程序框圖如圖10-36所示10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計2.在LabVIEW中進行數(shù)字音頻信號處理這個分支所要實現(xiàn)的效果是：通過三個濾波器分別提取低音、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。10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計2.在LabVIEW中進行數(shù)字音頻信號處理低通濾波器的參數(shù)設(shè)置10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.1程序設(shè)計2.在LabVIEW中進行數(shù)字音頻信號處理帶通濾波器的參數(shù)設(shè)置10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.2系統(tǒng)調(diào)試測試1.硬件連線a）將myDAQ通過USB連至計算機上，打開開始\程序里的NIMAX，觀察設(shè)備和接口里是否確實連接上了NImyDAQ，如圖10-39所示。10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.2系統(tǒng)調(diào)試測試1.硬件連線b）用一根音頻線連接計算機的音頻輸出口至myDAQ的AUDIOIN接口，在myDAQ的AUDIOOUT接口插上一個立體聲耳機或一對小型揚聲器，硬件連線圖10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.2系統(tǒng)調(diào)試測試1.硬件連線b）用一根音頻線連接計算機的音頻輸出口至myDAQ的AUDIOIN接口，在myDAQ的AUDIOOUT接口插上一個立體聲耳機或一對小型揚聲器，myDAQ上的Audioin與out連線10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.2系統(tǒng)調(diào)試測試2.測試在計算機上通過WindowsMediaPlayer任意播放一首音樂，然后運行編輯好的程序。10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.2系統(tǒng)調(diào)試測試2.測試在前面板的功能選擇（組合框）中切換到音頻濾波，調(diào)節(jié)“濾波后的音量”增大音量，并更改低頻、中頻、高頻部分的加權(quán)系數(shù)，可以聽到不同的音效，功能選擇（組合框）中選擇音頻濾波的測試結(jié)果如圖10-42所示。10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.2系統(tǒng)調(diào)試測試2.測試再切換到音頻效果功能，按下音頻效果按鈕，可以聽到左右聲道相減后的效果，感覺人聲減弱從而使伴奏相對增強，選項卡選擇音頻效果測試結(jié)果如圖10-43所示。

10.4基于myDAQ音頻信號處理系統(tǒng)設(shè)計10.4.2系統(tǒng)調(diào)試測試2.測試最后切換到畫頻譜圖功能，可以觀察到頻譜圖如圖10-44所示。10.4基于myDAQ音頻信