基于LabVIEW的音频信号发生器的虚拟仪器设计摘要：随着计算机与微电子技术的发展，出现了虚拟仪器。
它以软件为核心，把计算机技术和仪器技术完美结合起来，充分应运飞速发展的计算机技术来实现和增强传统仪器的功能。
虚拟仪器开创了仪器使用者可以成为设计者的新时代，代表了仪器发展的方向，它已成为21世纪测试技术和仪器技术发展的主要方向。
本设计正是顺应仪器发展的趋势，利用图形化编程软件LabVIEW来实现虚拟音频信号发生器，真正做到“软件即硬件”。
在硬件上还提出以PC声卡代替昂贵商用数据采集卡，大大降低了生产成本，实现了基于LabVIEW的常用周期信号的单通道和双通道模拟输出，使设计具有广阔的开发价值和应用前景。
论文在简要介绍了虚拟仪器概念、研究现状、发展趋势以及编程软件LabVIEW特点的基础上，概述了音频信号发生器的基本原理,分析了声卡的功能及相关设置，并对构成系统的各模块做了详细叙述。
关键词:虚拟仪器；音频信号发生器；LabVIEW；声卡Virtual Audio Signal Generator Based on LabVIEWAbstract: With the development of computer and microelectronics technology, virtual instruments appear. Virtual instruments achieve the perfect combination of computer science technology and instrument technology through taking the software as the core technology. Virtual instruments realize and enhance the functions of traditional instruments by developing computer technology .Virtual instruments initiate the new era that the instrument users can be the instrument designers. Virtual instruments represent the direction of instruments and it has become the main direction of technological development in the 21st century testing technology and instruments. This design used graphical programming software LabVIEW to design virtual audio signal generator, exactly adjusting the trend of the instrument development, and truly achieve "software that is hardware". In order to reduce production costs and implement single - channel and dual - channel output of common analog periodic signals based on LabVIEW, the design also bring forward to replace the expensive commercial data acquisition card with PC sound card. It has broad application and development prospect. Based on brief introduction of virtual instruments concept, present conditions ,developing trends and characteristics of programming software LabVIEW ,the basic principles of audio signal generator are outlined , the function and relative configurations of sound card are analyzed, and details of each system composing module is presented.Key words: virtual instrument; audio signal generator; LabVIEW; sound card目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 虚拟仪器概述以及国内外研究现状 (1)1.2.1 虚拟仪器概述 (1)1.2.2 虚拟仪器国内外研究现状 (3)1.3 课题的意义 (4)1.4 课题内容 (5)2 系统基本功能描述及软硬件概述 (6)2.1 系统基本功能描述 (6)2.2 软件LabVIEW概述 (6)2.2.1 LabVIEW的结构 (7)2.2.2 LabVIEW模板分析 (8)2.2.2.1 工具模板（Tools Palette） (8)2.2.2.2 控制模板(Controls Palette) (9)2.2.2.3 功能模板(Functions Palette) (10)2.3 硬件声卡概述 (11)2.3.1 声卡工作原理 (11)2.3.2 声卡的工作流程 (12)2.3.3 声卡主要技术指标 (12)3 系统整体方案和各组成部分方案设计 (13)3.1 系统整体方案设计 (13)3.2 波形发生部分方案设计 (13)3.2.1 仿真信号发生器Simulate Signal. vi (15)3.2.2 多谐信号附加噪声的波形发生器Tones and Noise Waveform .vi (17)3.2.3 公式节点产生仿真信号 (19)3.3 声音输出部分方案设计 (21)3.4 图形显示部分方案设计 (22)3.4.1 Waveform Chart (22)3.4.2 Waveform Graph (24)3.4.3 XY Graph (25)4 音频信号发生器系统的设计与结果显示 (26)4.1 音频信号发生器前面板的设计 (26)4.2 音频信号发生器流程图设计 (28)4.3 音频信号发生器运行结果显示 (31)4.3.1 单声道音频信号发生器运行结果显示 (31)4.3.2 双通道音频信号发生器运行结果显示 (32)5 音频信号发生器系统的调试和结果分析 (34)6结论.................................................................................................. 错误!未定义书签。
参考文献.. (38)致谢 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。
1 绪论1.1 课题背景随着现代科学技术的日新月异，测控仪器正经历着一场翻天覆地的变化。
现代测控要求仪器不仅能够单独测量某个量，而且希望它们之间能够相互通信，实现信息的共享，完成对被测信号的综合分析与评估。
在这方面，传统仪器表现出操作复杂、不易协调等缺陷，微电子技术和计算机网络的进一步发展为许多新的测试技术和测试方法提供了平台，新的测试技术和测试方法在许多方面已经冲破了传统测试仪器的局限性。
1986年美国国家仪器公司(National Instrument)首先提出了虚拟仪器的概念，它有别于传统的测试仪器，功能和性能已被不断地提高，如今在许多应用中已成为传统仪器的主要替代方式。
PC、半导体和软件功能的进一步更新使得未来虚拟仪器技术的发展将为测试系统的设计提供一个极佳的模式，并且在测量和控制方面都有无以伦比的强大功能和灵活性。
它可广泛应用于电子测量、振动分析、声学分析、故障诊断、航天航空、军事工程、电力工程、机械工程、建筑工程、铁路交通、地质勘探、生物医疗、教学及科研等诸多方面。
虚拟仪器的各种优点让用户可以放心地舍弃旧的传统测量设备，接受更新型、以计算机为基础的虚拟仪器系统。
由于计算机的性能价格比不断改进，这将使虚拟仪器的价格更为大众化，用户不必再受限于传统仪器的使用范围和昂贵的价格限制，进一步降低使用成本，减少系统的开发费用和系统的维护费用。
此外，新型笔记本电脑又把虚拟仪器的便携性和强大功能推向一个新的水平，所有这些必将加快虚拟仪器的发展，使它的功能和应用领域不断增强和扩大，本文设计的虚拟音频信号发生器正是在这个背景下确立的。
1.2 虚拟仪器概述以及国内外研究现状1.2.1 虚拟仪器概述计算机与微电子技术的迅猛发展推动了仪器仪表业划时代的革命，其产物从模拟仪器、数字化仪器、智能化仪器到今天的虚拟仪器，无一不显示出计算机与微电子技术在仪器的演化与发展过程中所起的重要作用。
任何测量与控制都离不开仪器仪表，传统仪器以专一、固定的形式存在，测量功能及应用范围只能由生产厂家定义并制造。
由于技术复杂，所以功能更新缓慢。
它的测量仪器模式为：独立的机箱，面板式操作按键和旋钮，测量结果的显示方式以指针、表头或数码管窗口等为主。
面对高精度、高速度以及多参数的场合，传统测量仪器其局限性明显地表现出来，此外对许多新的测量要求传统仪器也显得非常吃力。
科学技术的飞速发展，新学科、新技术不断涌现，这给作为信息技术源头和基础的测量行业带来了新的机遇。
由于计算机强大功能的支撑使得各种微机化的新型仪器应运而生，特别是80年代后期，国外提出了一种全新的仪器仪表概念——虚拟仪器。
这种概念的提出为测量与控制领域中技术的发展带来了空间，在解决上述传统仪器面临的问题方面轻松自如，同时也使进入信息时代的人们在测量观念上产生了更多的新思想和新概念。
仪器的基本功用就是：信号获取、分析处理与控制和信息指示表达。
传统仪器在实现这三大功能时，是以固化的电路结构来完成的，其专业性很强，用户难以改变仪器的测量功能，因此测量功能单一或有限，使用范围狭窄，从采样、分析到数据处理全部由人工操作，效率低，可靠性差。