电气与自动化工程学院《LabVIEW编程实训》评分表课程名称：LabVIEW编程实训题目：基于labview的语音信号采集系统设计班级：1601131自动化学号：160113113姓名：刘德旺指导老师：年月日常熟理工学院电气与自动化工程学院《LabVIEW编程实训》技术报告题目：基于LabVIEW的语音信号采集系统设计*名：***学号：*********班级：自动化131指导教师：**起止日期：2016年6月20日－7月8日LabVIEW编程实训答辩记录自动化专业 1601131班级答辩人刘德旺题目基于LabVIEW的语音信号采集系统设计说明：主要记录答辩时所提的问题及答辩人对所提问题的回答目录1．任务书 (1)2．基于LABVIEW的数据采集系统概述 (3)2.1虚拟仪器概念与传统仪器概念主要区别 (3)2.1.1LabVIEW虚拟仪器简介 (3)2.1.2LabVIEW虚拟仪器特点 (3)2.2 LabVIEW图形化程序的组成与特点 (4)2.2.1前面版 (4)2.2.2程序框图 (4)2.2.3图标和连接器 (5)3．语音信号采集总体设计方案与硬件配置 (6)3.1语音信号采集系统的功能分析 (6)3.2语音信号采集系统的总体构成 (6)3.3语音信号采集系统的硬件配置 (6)4．语音信号采集系统的软件设计与功能实现 (11)4.1语音信号采集系统的软件前面板设计 (11)4.1.1语音信号采样信息界面 (11)4.1.2语音采集控制按钮界面 (11)4.1.3时域波形和频域波形显示界面 (11)4.2语音信号采集系统的软件程序框图设计 (12)5．语音信号采集系统的运行与分析 (18)6．收获与体会 (21)参考文献 (23)1．任务书题目: 基于LabVIEW的语音信号采集系统设计bVIEW编程实训任务本课题所要求设计的基于虚拟仪器技术的语音采集系统硬件由MIC、喇叭和放大电路组成，其工作原理为MIC采集音乐信号，经过放大电路的放大，送入数据采集平台的模拟输入通道，然后利用虚拟仪器软件开发平台LabVIEW来开发系统软件，以实现对语音信号的采集、分析、处理与报表生成等。
语音信号由计算机进行分析和处理，在程序中通过设置采样点和采样率，对数据进行时域和频域的分析、处理，可以观察音频的分布和语音信号的特点。
具体指标与要求如下：（1）、理解语音信号的特点，认识语音信号处理的一些基本方法。
要求对语音采集信号调理电路进行设计，说明其工作原理。
（2）、要求采用状态机的软件设计结构来设计语音采集系统软件。
系统软件具有“系统初始化”、“系统等待”、“数据采集”、“报表生成”“打开报表”、“退出”等功能。
2、LabVIEW编程实训目的通过本次编程实训使学生具备：1）了解现代仪器科学与技术的发展前沿；2）学习和掌握虚拟仪器系统组成和工作原理；3）掌握虚拟仪器LabVIEW图形化软件设计方法与调试技巧；4）培养学生查阅资料的能力和运用知识的能力；5）针对自动化工程测试问题，能够给出或形成设计方案；提高学生的沟通合作能力和技术报告撰写；6）培养学生正确的设计思想、严谨的科学作风；7）培养学生的创新能力和运用知识的能力。
3、LabVIEW编程实训要求3.1、了解和掌握整个虚拟仪器平台的系统组成、工作原理、各单元功能和应用背景；3.2、根据设计任务进行文献资料的检索，根据各种独立测量仪器的功能和工作原理，确定语音采集系统的功能，制定设计方案和设计虚拟仪器面板；3.3、利用虚拟仪器LabVIEW软件，编写与调试虚拟仪器的图形化程序；3.4、撰写完整的编程实训报告。
4、LabVIEW编程实训内容1、语音采集系统前面板设计；2、语音采集系统框图程序设计。
5、LabVIEW编程实训报告要求报告中提供如下内容：5.1、目录5.2、正文（1）LabVIEW编程实训任务书；（2）总体设计方案(包括虚拟仪器概念与传统仪器概念主要区别，虚拟仪器LabVIEW图形化程序的组成和特点，虚拟计算器的设计思路及总体结构图等)；（3）硬件选型、硬件I/O分配或信号设计电路设计；简述所设计的电路工作原理及所实现的功能，针对前面板要有操作使用说明，以便他人能够正确使用所设计的计算器；（4）程序流程图、框图程序的设计及功能实现方法等；（5）调试、运行及其结果；要求有源程序和运行结果等。
5.3、收获、体会5.4、参考文献6、LabVIEW编程实训进度安排本课程设计共需2周时间，其具体安排见下表:7、LabVIEW编程实训考核办法编程实训满分为100分，由平时表现、能力水平、报告撰写三部分组成。
平时表现20%，能力水平50%，报告撰写30%。
平时表现由学习态度和团队合作两项组成占20%，能力水平由查阅文献、设计方案、设计水平与实际能力、陈述交流能力四块组成，其中查阅文献、设计方案占20%和设计水平与实际能力、陈述交流能力占30%，技术报告占30% 。
2．基于LABVIEW的数据采集系统概述2.1虚拟仪器概念与传统仪器概念主要区别2.1.1LabVIEW虚拟仪器简介LabVIEW是由美国NI公司开发的、优秀的图形化编程开发平台，是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench的简称，即实验室虚拟仪器工程平台，是目前应用范围最广、功能最为强大的虚拟仪器开发平台。
LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。
利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。
图形化的程序语言，又称为“G”语言。
使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。
它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念。
因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。
它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。
使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率2.1.2LabVIEW虚拟仪器特点与传统仪器相比，虚拟仪器具有高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比高、可操作性好等明显优点，具体表现为：（1）智能化程度高，处理能力强虚拟仪器的处理能力和智能化程度主要取决于仪器软件水平。
用户完全可以根据实际应用需求，将先进的信号处理算法、人工智能技术和专家系统应用于仪器设计与集成，从而将智能仪器水平提高到一个新的层次。
（2）复用性强，系统费用低应用虚拟仪器思想，用相同的基本硬件可构造多种不同功能的测试分析仪器，如同一个高速数字采样器，可设计出数字示波器、逻辑分析仪、计数器等多种仪器。
这样形成的测试仪器系统功能更灵活、更高效、更开放、系统费用更低。
通过与计算机网络连接，还可实现虚拟仪器的分布式共享，更好地发挥仪器的使用价值。
（3）可操作性强，易用灵活虚拟仪器面板可由用户定义，针对不同应用可以设计不同的操作显示界面。
使用计算机的多媒体处理能力可以使仪器操作变得更加直观、简便、易于理解，测量结果可以直接进入数据库系统或通过网络发送。
测量完后还可打印、显示所需的报表或曲线，这些都使得仪器的可操作性大大提高而且易用、灵活。
虚拟仪器较之于传统仪器,有显而易见的优势。
2.2 LabVIEW图形化程序的组成与特点2.2.1前面版前面版是NI LabVIEW提供给VI（图形化程序）特有的组成部分之一。
在VI中，前面版的作用是实现人机对话操作和交互式用户界面操作。
应该讲，它的引入是完全出于虚拟仪器的需要，因为虚拟仪器需要在计算机显示屏上模拟出真实仪器的操作面板。
在前面版上，程序的设计者可以根据程序的实际需要可以放置诸如开关、滑动条等用户可操作控件，也可以放置诸如仪表盘、图形显示器、图表显示器、LED显示器等指示控件，所有这些控件都可以在NI LabVIEW所提供的控件选项板上找到。
前面版，它是每个VI（虚拟仪器）所必须包含的部件之一，也是将来用户唯一可见的部分。
在基于文本代码的编程语言中，比如C、Java等，仅一个前面版就要撰写很多行程序代码。
而在这里，NI LabVIEW已经替我们做完了这项工作。
其余的工作就是如何发挥你的想像力做一个实用、美观的用户界面。
如下图所示，为一空的前面板。
2.2.2程序框图程序框图也是NI LabVIEW提供给VI（图形化程序）特有的组成部分之一。
程序框图用来放置LabVIEW图形化程序源代码。
与基于文本的程序代码不同，图形化程序代码是以图形（图标）的方式展现在设计者面前。
在程序框图中，不仅可以放置图形化代码，并且还可以通过上面的工具拦进行程序调试和即时编译。
程序框图只是用来为程序设计者编程时所使用，最终的用户是无法看到的。
程序框图类似于文本编辑器，它不仅可以放置图形化代码同时也可以进行程序注释的标注，只不过是标注的形式不相同。
如下图所示，为一空的程序框图。
2.2.3图标和连接器图标和连接器也是NI LabVIEW提供给VI（图形化程序）特有的组成部分之一。
在每个VI的前面版和程序框图的右上角，都有一个属于这个VI 的图标。
图标以图形化的方式被用来与其它VI相区别。
程序的设计者可以在前面版或程序框图中设计、修改这个图标。
在前面版中，用鼠标右键单击图标，可以看到如图所示的内容。
通过这个菜单既可以设定VI的属性又可以编辑图标和显示连接器。
而在程序框图中作同样的操作，只可以设定VI的属性和编辑图标。
每个VI都有自己的图标和连接器。
图标构成区别不同VI的图形符号，而连接器定义了VI的输入和输出（当然也可以不进行定义）。
在前面板上可以设置或相互切换显示图标或连接器。
3．语音信号采集总体设计方案与硬件配置3.1语音信号采集系统的功能分析对语音信号的采集、分析、处理与报表生成等。
语音信号由计算机进行分析和处理，在程序中通过设置采样点和采样率，对数据进行时域和频域的分析、处理。
系统软件具有滤波选择，分为低通，高通，带通滤波。
同时也具有开始采集，停止采集，报表生成，停止等功能。
3.2语音信号采集系统的总体构成由外界的语音采集板卡与计算机相连，语音采集板卡采集到的信号经过放大电路输送到计算机进行分析运算。
外部待测的物理信号：声音声音传感器信号调理：将传感器送来的信号转换为仪器设备可以接受的范围信号采集：使用仪器设备采集相关的电信号，并传入计算机软件处理：在计算机中处理所接收的信号3.3语音信号采集系统的硬件配置3.3.1数据采集电路图3.3 NI-ELVIS II型数据采集板的语音采集模块驻极话筒MIC由R0303串联分压供电。
如图3.3所示，当有语音输入时，MIC将产生一个大小与语音强弱成正比的交变电压，该电压经过电阻R0302耦合至放大器OP07中，信号经过放大之后，由模拟通道AI/O2送入计算机内进行分析处理。