虚拟仪器课设

扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计题目：通用音乐播放器的虚拟仪器设计课程：虚拟仪器课程设计专业：班级：姓名：学号：指导教师：完成日期：目标：基于myDAQ数据采集卡和LabVIEW实现一个在线实时音效处理系统，熟悉如何利用LabVIEW控制myDAQ完成信号采集、分析以及信号生成。硬件连线：将myDAQ通过USB连至计算机上，在MAX中将其名称修改为Dev1（如果该名称已被ELVIS等其他硬件占用，可使用其他名称，但后续实验步骤都需注意做相应的修改）。

2.

用myDAQ附带的一根音频线连接计算机的音频输出口至myDAQ的AUDIO

IN接口，在myDAQ的AUDIO

OUT接口插上一个立体声耳机或一对小型扬声器。实现：要求用myDAQ播放多种格式的音乐文件；具有选择播放文件的功能，声音大小可调；能录音，并进行回复，任意设置播放位置；能显示音乐强度。1.

运用myDAQ实现音频信号的采集和发送

打开Exercise文件夹下的myDAQ

Audio.vi，其程序框图如下图所示。用同样的配置方法，将其“VoltageOut_0”和“VoltageOut_1”分别配置为“Dev1”下的“audioOutputLeft”和“audioOutputRight”(相当于myDAQ音频输出端口的左声道和右声道)。这两个Express

VI就可以控制myDAQ进行音频信号的输入以及输出。

2.

在LabVIEW中进行数字音频信号处理

首先编写一段程序，获得左右声道的差值信号。点击程序框图中条件结构的选择器标签，并且选择“Audio

Effects”选项。

在该条件分支中右击鼠标，添加函数窗口中

编程>>比较

下的“选择”函数

。再在该分支中，完成如下连线：这段代码所要实现的效果是：在“Effect”按钮被按下时，将左右声道信号求差，通常这将使人声被消弱，从而使人感受到的伴奏声音相对增强。

再修改“Audio

Filtering”分支，这个分支将完成高中低音的均衡（分别提取低音、中音、高音部分，施以不同的加权系数后再相加，从而完成均衡）。其中低音和中音部分的滤波和加权相加已经完成，我们主要需要再添加高音部分。

再该分支中再放置一个“滤波器

Express

VI”：在弹出对话框中，将滤波器类型选为“带通”，低截止频率选为“3000”，高截止频率选为“10000”，Butterworth滤波器的阶数选为3阶。用音乐播放器录音，并进行回复，任意设置播放位置用“输入”和“文件”子选板的VI构建一个录制声音的程序，用这个程序可以通过麦克风将音乐、声响或语音录制下来，保存在文件中，以备特定情况下播放，对操作者进行提示。录制声音的程序由一系列声音VI和一系列文件VI并列组成。

（1）读取并打开声音文件VI：这是一个多态VI，此处选取“写入”。它创建一个声音文件，用于写入“.wav”格式的声音文件。“声音格式”参数是一个簇，其中包含采样率、通道数、每采样比特数。程序中把这3个参数分别设置为22050、2、16,，它输出一个声音文件引用句柄。

（2）写入声音文件VI：将输入的声音数据写入声音文件。声音数据是一个簇数组，共两个元素；每个元素是一个波形簇，包括采样开始时间0t、采样时间间隔dt和声音数据y。0t和dt被忽略，y可以是DBL、SGL、U8、I16、I32几种数据类型。这是一个多态VI，要根据y输入的数据类型手工选择相应的子VI。

（3）关闭声音文件VI：根据输入的声音文件引用句柄将“.wav”声音文件关闭。

（4）配置声音输入VI：配置声音输入设备以采集声音数据。“每通道采样数”参数配置内存缓冲区中每个通道的采样数，连续录音时要用大一些的数值，本文配置为“10000”；“采样模式”参数在事前不清楚录制数据量大小时配置为“连续采样”；“设备ID”参数指定使用的声音设备；“声音格式”参数在写入声音文件VI中已经介绍过；“任务ID”参数输出一个关于制定设备配置信息的标识。

（5）读取声音输入VI：根据输入的任务ID从声音输入设备读取数据。“每通道采样数”的参数要和配置声音输入VI中的配置相同。这是一个多态VI，要根据需要的声音数据类型手工选择相应的子VI。

（6）声音输入清零VI：根据输入的任务ID结束声音采集、清空内存缓冲区、释放相关设备资源。

（7）简易错误处理器VI：报告整个程序执行过程中是否有错误。用“输出”和“文件”子选板的VI把声音文件播放出来，下面介绍程序的构成。

（1）打开声音文件VI：这是一个多态VI，此处选取“读取”。它创建一个声音文件，用于读取“.wav”格式的声音文件。“声音格式”参数是一个簇，其中包含采样率、通道数、每采样比特数。程序中把这3个参数分别设置为22050、2、16,，它输出一个声音文件引用句柄。

（2）读取声音文件VI：根据输入的声音文件引用句柄从“.wav”文件读取一个波形数组。“每通道采样总数”参数指定这个VI每次被调用时读出的采样数据量，尽量和“配置声音输入VI”的“每通道采样数”参数一致；“位置模式”和“位置偏移量”两个参数确定读取文件的起始位置，“绝对”是从文件开头加上偏移量的位置开始读数据，“相对”是从文件当前位置加上偏移量的位置开始读数据，默认值为“相对”；输出的“数据”类型与写入时一样，每次输出一次采样的数据；输出的“偏移量”参数是输入的偏移量加上本次读文件产生的偏移量之和；“文件结束？”参数输出“T”时到达文件末尾。这是一个多态VI，要根据声音文件的数据类型手工选择相应的子VI。

（3）关闭声音文件VI：根据输入的声音文件引用句柄将“.wav”声音文件关闭。

（4）配置声音输出VI：和“配置声音输入VI”的配置参数相同。

（5）配置声音输出音量VI：调节输出声音音量大小用。

（6）写入声音输出VI：将输入数据写入声音输出设备。这是一个多态VI，要根据声音文件的数据类型手工选择相应的子VI。

（7）声音输入清零VI：根据输入的任务ID结束声音采集、清空内存缓冲区、释放相关设备资源。

（8）简易错误处理器VI：报告整个程序执行过程中是否有错误。暂停/继续VI：在配置声音输出音量VI的卷接线处连接一个数值输入控件中的水平指针滑动杆，就可对音量大小进行调节，当然多加一个数值显示控件，有利于更为精确的看出调节的音量的具体数值，由于音量很小，所以在最开始就加上一个初始音量20。心得体会：通过本课程设计，我熟悉了LabVIEW的开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，掌握通信系统设计和仿真工具，能运用电路分析基础等相关课程中的基本理论和实践知识，采用LabVIEW开发工具正确地解决电气工程系统设计中的问题。第一，图形化的语言，只要你知道它的每一个图标和各种内置的函数是表达怎么样一个意思，你就会用它简单快捷的实现你所要实现的功能；第二，很多硬件的东西可以用LabVIEW的内置各种函数来代替，不仅大大节省了很多外部的各种电路元件，而且利用电脑的CPU高速处理系统，让我们面对更加复杂的控制任务时更加从容，而不是局限于单片机系统有限的处理速度和片内资源；第三，用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器，LabVIEW的强大之处正在于此，把各种的仪器都在电脑上虚拟化了，让我们的工作更加方便。在