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基于Matlab与声卡的低频信号发生器的设计与实现

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维普资讯
２６ ０ 车４月 ０
电 脑 学 习
摹２ 期
基于 Ｍａ ａ ｔ ｂ与声卡的低频信号发生器 的设计与实现 ｌ
杨洁芳
摘 要 介绍 了用 Ｍａａ ｔ ｂ与声卡来实现低频信 号发生器 的设计过框 。 ｌ
关键词 Ｍ ｔｂ 声卡 发生器 实现 ａａ ｌ
中 图分 奏 号 哪 ！ ９ 文 献 标识 码 Ｂ 文 章鳙 号 ：Ｏ ２ ２ ２ （ ｏ ６） ２ ０ ３ － ２ １０ — ４ ２ ２ ０ ０ － ０ ０ ０
ｉ ｐ ｅ ｎ ａｉ ｎ ｏ ｗ－ ｒ ｑ ｅ ｃ － ｉｎ ｌ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ Ｂａ ｅ ｎ Ｍ ａ ｌｂ ａ ｄ Ｓ ｕ ｄ Ｃａ ｄ ｍ ｌｍｅ ｔ ｔ ｆ Ｌｏ ｆ ｅ ｕ ｎ ｅ ｓｇ ａ－ ｅ ｅ ａ ｅ ｓ ｄ ｏ ｔ ｎ ｏ ｎ ｒ ｏ ａ
・３ ・ Ｏ
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ｉ ｎ呼 ｎ＝ ０ ％ Ｌ Ｕ Ｃ Ｕ ｆ８ ＝ Ａ ＮＨＧＩ
为 ｅｉ 。 ｄｔ ｌ
声卡是将音频输入数据转换为立体声输出的一种设
备。 现在 Ｐ 机 中的声卡 已经是一个标 准配置了 。 了输 出 ｃ 除
音 乐或语 言信号 。 过编写 程序 。 通 还可 以让 Ｐ Ｃ机通 过声卡 输 出各 种波形。普通 声卡采样频率通常 可选值为 ８０ ０ ｚ ， Ｈ、 ０ １。０ Ｈｚ １， ０ ｚ ２ ， ０ ｚ ４ ，Ｏ Ｈ ，已经完 全能够 ００ 、６０ Ｈ 、２０ Ｈ 和 ４ｌＯ ｚ １ ０ ０
窗 口的标题栏 中的标题 内容，再修改 Ｒ ｓｅ ｅｚ 属性为Ｕ 用 ｉ ｏ， ｎ
来确定 可 以改变 图形 窗 口的大小 。 窗口中添 加 以下控件： 在
（） １ 建立 一个 主坐 标系 ， 用来显 示输 出的波形 。ｇ为 ｔ ａ
ａ ｅ ｌ６ ｘ ｓ
％
ＷＯ Ｋ （ｅｌｂ ＿ ｍ ｅ，…） ｉｖｋ ｈ ａ ｅ ａｂ ｃ ． Ｒ ＂ ｌ￣ｋ ｎ ＇ ｅ ｎ ｏｅ ｔｅ ｎ ｍ ｄ ｃｌ ａｋ ｌ
％ Ｗ ＯＲＫ ｐｉａｉｎ Ａｐ ｌｃ ｔ Ｍ－ ｌ ｏ ｒ ． ｇ ｏ ｉ ｆ ｅ ｆｒ ｗｏｋｆ ｉ
％ Ｈ Ｇ ＝ Ｗ ＯＲＫ ａ ｎｃ ｒ ＧＵＩ ｌｕ ｈ ｗｏ ｋ ．
入 Ｇ ｉ 健， ｕ ｅ 新建一个 Ｇ ｉ ｄ ｕ 图形界面文件 ， 其中窗口区域就 是要设计窗口的雏形 （ｒ ｏ ｐ ） 双击此窗口雏形， ｐ ｔｙ ， ｏｔ ｅ 在出现 的对话框中修改 Ｎ ｍ 属性为 ａｅ 低频信号发生器 设置图形 ，
满足低频信号发生器的频带要求。
Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ语 言有 强 大 的音 频处 理 函数 和 数据 处理 功
能， 能够方便地产生各种波形的数据数组， 同时通过音频处 理函数又可以很方便的将数据数组传递给声音设备，并以
特 定 的采样 频 率和 传 输 比特 位 由声卡 输 出并 且 Ｍ Ｂ Ａ Ｉ
完全支 持可视化编程 。
静 《 ｝ ０
ｌ
图 １
（） ３ 建立一个静态文本框， 修改 ｓｉ 为 ｔ ｇ 输入频率” ｒ ｎ 。
（） ４ 建立 四个按钮 ， 用来产 生、 显示 、 输出 各种信号及
退 出系统。其 ｓｉｇ值分别为 ｔｎ ｒ 正弦波产 生显示 、方波产生
～
两者 结合 ， 我们 可 以较方便地实现信 号发生器 的功能 。 《
在普通的电子技术实验室中， 要求的则是频率可调、 性 价比合适， 而对精度要求不是太高， 在这种情况， 本着资源 充分利用的考虑， 我们选择 ＭＡ１ Ｂ ．软件和计算机的声 ｌ＾ ６ Ｉ ５ 卡来实现低频信号发生器。
１设 计 思 想
（） ２ 建立一个编辑框 ， 接收用户输入的频率数据 ， ｇ ｔ ＃ 、蟹 玉 、 三角波显示” 信号输出 系统退出 ，￡ ｔ 鞋值分别 ； 其 ８ 黔 麟 ｇ
｝ 辩 《
ｙ
２ 程 序 实 现 ２１图形界面的设计 （ 图 １ ． 见 ）
为 ｕｈ ｕｔ １ 、ｐ ｓｂ ｔ ｎ ” ｕｈ ｕｔ ３ ｔｐ ｓｂｔ ｎ ｐ ｓｂ ｔ ｎ ｕｈ ｕｔ ２ 、ｐ ｓｂ ｔ ｎ ＃ｔｕｈ ｕ ｏ４ ｏ ｏ ｏ ｔ ｔ
％ ｌｍ ｅ ｉ ｅ ｙ Ｇ Ｉ Ｅ ｖ ． Ｏ Ｊ ｌ ２ ０ ２ １ ｔ ２ ａ ｔＭ ｆ ｄ ｂ Ｕ Ｄ ２０ ｌ －ｕ一 ０ ５ ２ ： ３ ０ ｄ ｉ
・ 杨沽芳 浙江 经济 技术学 院实训 中心助理 讲师 （ 杭州 ３０１ ） 主要从 事电子技术 的教学 与研 究。 １０８ ， 收稿 日期：０５０－４ ２０－９ １ －
Ｙａ ｇ Ｊｅａ ｇ ｎ ｉｆ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ ｎＩ ａ ｅ ｎｒｄ ｃ ｓ ｔｅ ｐｏ ｅ ｓｏ ｍｐｅ ｎａｉｎ ｏ ｏ ｆｅ ｕ ｎ ｅ ｓ ｎｌ ｇ ｎ ｒｔｒｂ ｓｄ ｏ ｔ ｂ ａ ｄ ｓｒ ｃ ｅ ｐ ｐ ｒｉｔ ｕ ｅ ｈ ｒｃ ｓ ｆ ｉ ｌｍｅ ｔｔ ｆ ａ ｌｗ－ｒｑ ｅ ｅ － ｉ ａ－ ｅ ｅａｏ ａｅ ｎ Ｍａｌ ｎ ｏ ｏ ｇ ａ ｕ ｄ ｃ ｒ． ｎ ａｄ Ｋｅ ｗｏ ｄ Ｍａ ａ Ｓ ｕ ｄ Ｃａｄ ｙ ｒ ｄｂ ｏ ｎ ｒ Ｇ ｎ ｒｔｒ ｅ ｅａｏ Ｉ ｌｍｅ ｔｔ ｎ ｍｐ ｅ ｎａｉ ｏ
＂ ｕｈ ｕｔｎ ｐ ｓｂ ｔ ５ 。 ｏ
打 开 Ｍ ｔｂ 口， ｅｎｗ ｇｉ ａａ 窗 ｌ 瑚 — ｅ —ｕ 或者 在 命令 窗 口中健
２ ． ２回调函数的编写 主界面创建好后，系统相应的会产生一个 ｍ函数， 该
函数 的清 单如下：
ｆ ｃｏ ａ ｒ ｕ ＝ ｗｒ （ａ ｒ ｎ ｕ ｔｎｖｒ ｇ ｔ ｎｉ ａｏ ｏ ｖｒ ￣ ） ｋ ａ

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基于MATLAB的信号发生器设计说明

基于MATLAB的信号发生器设计说明

2*pi*frequency*t+phase*pi/180＝0的情况表达式仍然有效，加 入无限小量“eps”。
方波（square）
方波参数如表3所示。设采样率：samp
数组表示： t=0:(1/samp):1; y= offset + amplitude* sign(duty/100/ frequency -mod(t,
硬件设定（板卡选择和通道选择）
板卡选择
源代码段： out = daqhwinfo; device=out.InstalledAdaptors set(handles.device,'string',device);
说明：daqhwinfo.InstalledAdaptors包含安装的硬件 板卡的信息，将其加入作为下拉列表框的选项。
说明：t在1秒内有samp个均匀采样点，y做为samp×1的一维数组 输出到板卡的一个通道。频率变化的方式不同，输出表达式也不
同。
注意：method有两个选项：linear和log；

符号“./”用于数组间运算。
自定义波（self-define）
自定义波参数如表8所示。设采样率：samp
MATLAB的GUI设计中，有两种设计方式：利用GUI编辑器和编写M文
件。

GUI是用户的操作界面，是选择波形、设定和修改波形参数、
设定采样率、选择输出通道和运行、停止程序的人机交互接口。
本程序的界面中，可选波形包括正余弦（sin），Sa波（sinc），
方波（square），三角波（triangle），锯齿波（tooth），噪声
数组表示： t=0:(1/samp):1; y=offset+amplitude*sin(2*pi*frequency*t+phase*pi/180+eps)
基于声卡和MATLAB的语音信号采集和处理

基于声卡和MATLAB的语音信号采集和处理

基于声卡和　ＭＡＴＬＡＢ的 语音信号采集和处理　＊陈宇锋（杭州师范学院 浙江杭州 ３１００１２）摘 要：Ｍａｔｌａｂ是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，运用它来进行语音信号的分析、处理和可视化相当便捷，而声卡是计算机中语音信号处理的主要硬件，文章介绍了在Ｍａｔｌａｂ环境中如何驱动声卡采集语音信号和语音信号采集后的文档处理方法，并通过实例分析了语音信号处理的Ｍａｔｌａｂ。

关键词：Ｍａｔｌａｂ　声卡　语音信号　信号采集　信号处理随着计算机技术和信息技术的发展，语音交互已经成为人机交互的必要手段，而语音信号的采集和处理是人机交互的前提和基础。

声卡是计算机对语音信号进行加工的重要部件，它具有对信号滤波、放大、采样保持、Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换等功能。

尽管在Ｗｉｎｄｏｗｓ附件的娱乐中带有一个录音机，通过它可以驱动声卡采集语音信号并保存为语音文档。

但是要对采集的信号进一步分析处理就必须另外编程或通过其它软件，而且Ｗｉｎｄｏｗｓ附件中的录音机功能极其有限且不能扩展。

Ｍａｔｌａｂ是美国Ｍａｔｈ　Ｗｏｒｋｓ公司推出的一种面向工程和科学计算的交互式计算软件，它以矩阵运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合到了一个简单易用的交互式工作环境中。

在Ｍａｔｌａｂ环境中，可以通过多种编程方法驱动声卡，实现对语音信号的采集和回放。

同时由于Ｍａｔｌａｂ是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，它的信号处理与分析工具箱为语音信号分析提供了十分丰富的功能函数，利用这些功能函数可以快捷而又方便地完成语音信号的处理和分析以及信号的可视化，使人机交互更加便捷。

一、ＭＡＴＬＡＢ环境中的语音信号采集在Ｍａｔｌａｂ环境中，主要可以通过以下几种方法驱动声卡，采集语音信号：１．将声卡作为对象处理采集语音信号Ｍａｔｌａｂ将声卡作为对象处理，其后的一切操作都不与硬件直接相关，而是通过对该对象的操作来作用于硬件设备（声卡）。

操作时首先要对声卡产生一个模拟输入对象（ａｉ），给ａｉ对象添加一个通道，设置采样频率后，就可以启动设备对象，开始采集数据，采集完成后停止对象并删除对象。

基于MATLAB的信号发生器设计

基于MATLAB的信号发生器设计


因为 PCI-6024E 只有 2 路 DAC，所以输出通道的选择只有这 2 路，或者只输出其 中的一路。运行、停止则是开始和停止计算波形、输出波形的过程。编写 M 文件 来处理 GUI 界面的事件的响应。
本设计的独特之处在于输出通道的可选择性，可选择 NI-DAQ（PCI-6024E）， 声卡，或者并行等。考虑到信号幅度范围对于不同硬件也是不同的（PCI-6024E 是-10～10v），超出范围的部分是无效的，程序同样会报错并停止运行。
幅度 amplitude
文件名 filename
默认值
500
1
自定义波参数如表 8 所示。设采样率：samp
说明：本选项是信号发生器的扩展功能之一，通过菜单区操作可以读取保存
为图像和数据的文件，输出信号到输出板卡上。
①读取图像文件（*.bmp）
源程序段:
h1=imread(filename);
h2=rgb2gray(h1)
《MatLab 信号处理》
-----基于 MATLAB 的信号发生器设计
姓名： 学号： 班级： 2010.12
基于 MATLAB 的信号发生器设计
虚拟仪器能充分利用现有计算机资源，通过配以独特设计的软硬件，实现普 通仪器的全部功能以及一些在普通仪器上无法实现的功能的软件或程序。本设计 的主要内容就是基于 MATLAB 来实现一个信号发生器，除具有信号发生器一般功 能外，还应能通过文件或图形获取波形数据，以实现任意波形的生成，并以 PCI-6024 DAQ 卡作为硬件平台输出。
[m,n]=size(h2);
for i=1:n
x(i)=0;
end
for i=1:n
for j=1:m
if (h2(j,i)~=255)
基于声卡的虚拟信号发生器的设计

基于声卡的虚拟信号发生器的设计

目录摘要 (3)Abstract:In order to achieve virtual instrument software development platform and the computer sound card's digital processing between the application of virtual technology to improve the promotion and expansion, this paper presents a virtual sound card based Signal Generator design. The program uses an ordinary PC sound card as a signal of the output channels, with LABVIEW software to complete the design of the virtual signal generator. Experimental results show that the virtual signal generator can achieve the traditional function of the basic functions of the signal generator (3)1 引言 (3)论文研究背景 (4)论文研究意义 (4)研究现状 (4)设计要求 (5)2 声卡与LABVIEW连接 (6)声卡设计的结构 (6)声卡设计参数 (6)声卡与LABVIEW的连接配置 (7)控件的介绍 (7)声卡的连接设计 (7)3 虚拟信号发生器的设计 (10)虚拟信号发生器的程序框图 (10)波形类型切换模块 (10)频率粗调模块 (11)频率细调模块 (11)幅度和矩形占空比可调模块 (12)虚拟信号发生器总图 (13)4 系统的调试 (14)测试设备 (14)4.2使用说明 (14)调试步骤 (15)调试结果 (17)频率调节的测试 (17)幅度调节的测试 (22)数据测试 (25)综合测试效果图 (25)5 结论与展望 (26)结论 (26)5.2展望 (27)参考文献 (27)致谢 (29)附录 (30)基于声卡的虚拟信号发生器的设计职业技术教育学院应用电子技术教育吉卫香（07440108）指导老师：林祝亮摘要：为了实现虚拟仪器软件开发平台与计算机声卡的数字处理技术之间的应用，提高虚拟技术的推广和扩充，本文提出了基于声卡的虚拟信号发生器设计方案。