基于声卡的数据采集及波形发生器设计

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翻新时间：2022-09-02

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基于声卡的数据采集及波形发生器设计

基于声卡的数据采集及波形发生器设计摘要：介绍了一种利用vc 实现基于声卡的双通道数据采集系统，实现了波形发生器与频率测量等基本功能，为低成本下构建数据采集系统与波形发生器提供了一种思路。

关键词：声卡数据采集频率测量

一、概述

数据采集是信号分析与处理的一个重要环节,在许多工业控制与生产状态监控中,都需要对各种物理量进行数据采集与分析。但是，专用数据采集卡的价格一般比较昂贵，而我们PC机的声卡就是一个很好的双通道数据采集卡。实际测量中，在满足测量要求的前提下，可以充分利用计算机自身资源，完成数据采集任务，从而节省成本。

本文利用vc编程实现了声卡的双通道数据采集，并且对信号进行频谱分析同时实时测量出信号的频率。还利用声卡的DA通道，实现了正弦波、方波、三角波输出的信号发生器。波形发生器产生的信号同时还可以作为内部测试用信号，检验数据采集的准确性。

二、声卡数据采集系统硬件组成

Line Out

图1 声卡数据采集的硬件组成图

利用声卡进行数据采集的硬件组成如图1所示。通常，利用声卡的Line In端作为信号输入端口，两路被测的模拟信号经过左右声道，A/D转换进入计算机，通过vc编写的虚拟仪器界面显示出来。声卡一般都具有单、双声道输入,从而可实现单双通道的采集.双通道采集时,声卡采用并行采集,并具有采样保持功能,两个通道的数据不存在时间差,第一通道和第二通道数据存储在同一个数据缓冲区中,且等间隔存储,奇数序列是一个通道数据,偶数序列为另一个通道数据.读取数据时,将缓冲区中的数据全部读入到一个数组中,然后对该数组数据,采用隔一点取一点的方法,将数据分开并分别存到另外的两个数组中,即将两个通道的数据分开,从而实现了双通道的采集.单通道采集时,缓冲区中仅仅是一个通道的数据,直接保存到一个数组即可。同时，信号发生器产生的波形也可经过Line out端输出。

图2 信号调理电路

三、声卡采集系统的软件编程

微软公司已经提供了一系列API函数用于对声卡的操作，为了将需要用到的函数封装成了一个类，编程时只需直接调用。使用的API函数有：

waveInGetDevCaps 实现声卡的性能测试

waveInOpen 打开波形输入设备

waveInPrepareHeader 为波形输入准备缓冲区

waveInAddBuffer 将数据缓存发送给波形输入设备驱动

waveInStart 启动向波形输入缓冲区存储数据

waveInUnprepareHeader 释放波形输入缓冲区

waveInStop 停止向波形输入缓冲区存储数据

waveInClose 关闭波形输入设备

设计的软件界面如图3所示。目前所实现的功能有：