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1、光电学院学院形式开卷闭卷 13-14 级研究生密编 号： 考试日期：月日 印刷份数：份 上 海 理 工 大 学 研研 究究 生生 试试 题题 20142014 / /20152015 学年第学年第 1 1 学期学期 课程名称课程名称：虚拟与智能仪器技术 教教师师签签章章：年年月月日日 教研室主任审查意见教研室主任审查意见： 签签 章章：年年月月日日 1.1.试题原稿请于考试前试题原稿请于考试前 2 2 周送研究生部周送研究生部。 2.2.编号栏由研究生部填写编号栏由研究生部填写。 上海理工大学研究生课程试题上海理工大学研究生课程试题 * * 2014/2015 学年第 1 学期考试课程虚拟与智
2、能仪器技术 学号 142340288姓名 宋佳得 分 命题一：基于声卡的产品音频信号测试系统 1功能 现有音频产品，会产生声音信号。在 LABVIEW 环境中对通过计 算机声卡对产品的声音信号进行采集比对测试分析。 整个系统是实时测试 系统。系统有以下测试功能。 （1）可设置产品音频参数，保存匹配音频模板数据。设置音频 合格参数等。 （2）对产品进行逐一测试，测试包括产品音频信号采集显示， 分析，保存原始数据，给出分析报告及合格指示。 （3）系统可随时调出任一产品的测试数据，可对产品的音频信 号 进行回放，对分析数据进行查看。 2主要内容及要求 （1）界面设计 A)主界面 即实时监测窗口。 要
3、对实时测量的产品进行启动测试， 结束测试。 对产品检测个数进行计数。显示产品音频采集信号，并有合格标志。 B)参数设置界面 包括设置比对音频信号， 设置产品的合格参数， 设置产品数据保 存参数等。 C)数据查询回放界面 可选择打开任意一个已检测过的产品数据进行查看，可以查看 原始音频数据和合格参数。 （2）程序设计 根据多线程及模块化的结构设计 Main VI 和 Sub VI。 二命题二：基于声卡的虚拟声控亮灯系统 1功能 a）在 LABVIEW 环境中对声卡信号进行采集并进行分析。系统有 以下三个测试功能。 （1）收集声音样本，设置不同的声音参数亮灯的方案。 （2）设计系统中灯的个数及布局
4、，可参考音乐喷泉的效果。 （3）可选择输入声音文件，或者实时输入声音信号，根据设置 的亮灯方案，声音信号实时控制亮灯。 b)以上三个测试项在测试过程中要运行流畅。 2主要内容及要求 （1）界面设计 *注：考题全部写在框内，不要超出边界。内容一律用黑色墨水书写或计算机打印，以便复印。 共页 第页 A)主界面 主要包括以下模块： a)输入信号选择模块 b)美观的亮灯布局 c)正常的界面控件 B)声控参数设置界面 （2）程序设计 根据多线程及模块化的结构设计 Main VI 和 Sub VI。 三成绩评定 1.以上两个命题任选一题完成。 2.测试面试部分评分依据 1）合理的程序功能设计（30%） 2
5、）美观的程序界面设计 （20%） 3）流畅的程序功能运行（30%） 4）规范的设计说明书书写（20%） 面试的时候请自带电脑。面试的时候请同时带好纸质设计说明书。 3.考试材料提交 1）提交纸质设计说明书一份（封面为该试卷） 内容包括： （1）系统功能、系统整体设计的思想或设计方案、系统结构 （硬件和软件） 、设计方法、设计技巧、软件流程图等。 （2） 程序中为哪些控件创建了局部变量和属性节点？如何对 它们进行操作?在程序中的作用是什么? （3）说明移位寄存器的作用和工作原理。 （4） 程序中的顺序结构、 选择结构、 循环结构的作用是什么? 2）程序代码打包上交 （将设计说明书电子稿和源代码，
6、 放于一文件夹， 文件夹命名为： 研究生+学号+姓名+大作业(上)，打包发至邮箱 ，邮件 名为：研究生+学号+姓名+大作业(上)） 课程设计说明书课程设计说明书 基于声卡的产品音频信号测试系统 班级：仪器科学与技术 姓名：宋佳 学号：142340288 指导教师：金晅宏 一一、系统功能系统功能 本系统名为“基于声卡的产品音频信号测试系统” 。 （1）系统通过计算机声卡采集声音。然后对两个声音进行对比，判 断产品声音是否合格。 已经测试过的产品数据会保存在指定的位置， 可以 通过系统回放一保存的数据。 （2）产品的时域信号波形、频域信号波形、合格显示灯、测量次数、 合格参数会在前面板上显示。 二
7、二、设计思想设计思想 利用声卡作为声音信号的 DAQ 卡， 可以方便快捷地创建一个采集声音 信号的 VI。在算法方面，通过 VI 模块可以分析出产品音频信号、标准音 频信号的时域幅值、频域幅值、主要声音幅度所在的频率。 ，如果如果两 个声音主要的频率相差在一定范围内，则产品音频相似，产品合格，如果 有一个以上超出最大误差范围之外， 则产品音频不合格。 通过这些基本的 参数比对，可以判断出产品音频是否满足要求。在程序设计方面，启动系 统，可以进行两种选择：录入声音和播放声音；另一种选择是数据回放， 当然也需要有已经保存好的数据文件。测试结束后或者数据回放结束了， 系统返回初始状态， 以便下一次测
8、试或选择回放的数据。 对分析的数据可 以生产报表保存起来，同时也可以查看以前的报表。 三三、硬件结构硬件结构 声音通过麦克风输入，计算机的声卡对声音进行采集，在 PC 机对声 音进行处理和保存，在 labview 前面板对波形参数进行显示 四四、软件结构软件结构 本系统利用 labview 软件完成音频采集、显示、测量、回放的过程。 Labview 提供的前面板是一个人机交互友好界面。 本系统软件结构主要分 为四个部分 1、信号采集显示、数据判断、数据保存 执行这项模块功能的程序在主程序中，通过选择结构和循环结构 完成一个声音信号的测试全过程 2、数据计算和路径参数设置 通过主界面的参数选择，
9、 可以设置对数据计算的参数进行选择， 还有保 存路径和保存文件名。 麦克风声卡PC 机前面板 3、音频采集参数设置 音频采集参数设置也采用一个自编的子程序，可以在这个对话框采集 参数进行设置，和录音的开始与结束。 4、音频回放 数据回放通过主界面操作进行录音数据的回放。 五五、软件流程图软件流程图 六、局部变量和属性节点局部变量和属性节点 （1）局部变量：数据显示控件“基本声音所在频率 1” 系统启动 用户选择录入声音 还是播放录音 播放录入 设置录音保存路径 设置录音路径 数据计算参数设置 音频采集参数设置 采集信号 信号采集结束 按钮是否按下 YES NO 数据保存 开始录音播放 数据显示
10、控件“基本声音所在频率 2” 数据显示控件“声音一时域曲线” 数据显示控件“声音二时域曲线” 数据显示控件“声音一频域曲线” 数据显示控件“声音二频域曲线” 数据显示控件“幅度峰峰值 1” 数据显示控件“幅度峰峰值 2” 产品数据进行显示和计算，做 FFT 求频域，找到基本声音所在频率， 对两个声音频率进行比较，判断合格结果。 七七、设计方法和设计技巧设计方法和设计技巧 （1）移位寄存器：在开始测试后，首先要进行合格参数设置，下一 次循环之前把信号采集显示测量选项赋给移位寄存器。 在信号显示测量选 项中，把合格判断选项赋给移位寄存器。在合格选项中，把数据保存选项 赋给移位寄存器。当处于数据保存
11、选项时，参数设置赋给移位寄存器， 但 是这仅仅是语法的作用，当执行完这一框，退出此次循环。 （2）循环结构：采集音频信号，完成参数设置，完成信号采集显示 测量、完成合格判断、完成数据保存，测试结束、数据回放完成后状态机 仍处于运行状态。 （3）选择结构：分别进行信号采集显示测量、合格判断、完成数据 保存、测试结束，按此流程执行。在数据保存模块中，选择结构的作用在 分支选择器的作用下，进行数据保存或放弃保存。在合格结束后，选择结 构的作用根据判断结果弹出对话框，告诉用户判断合格与否。 八、总结总结 通过对基于声卡的产品音频信号测试系统，熟悉了状态机的设计流 程，在设计过程中了解了局部变量、属性节点的功能以及如何使用；在人 机交互界面如何把程序设计的更加易于操作； 面板的整体感觉给人以良好 的用户体验。
