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[声卡] 利用声卡而成的简易虚拟示波器

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发表于 2016-1-10 | |阅读模式
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试电缆的制作:, Q6 U6 x3 {9 X$ q4 P8 y, L
   需要两个3.5的立体声插头,并将两段三芯屏蔽线接上,另一端可接上鱼夹,如果要求不高可直接使用
$ a9 {  Q0 s( l( `+ P3 {4 k耳机线。* [( ?" l/ b( y0 q1 l) E+ [
使用方法:
3 S9 v& m7 G% \9 F! K; ~" q0 ^9 W& r# O8 R9 e
    1.检查你的声卡是否支持44100采样率16位双声道双工方式(现在的声卡不存在这些问题)。检查声6 N9 P" L5 ^5 C; e+ d
卡上是否有line in! Q; f. ]; O1 @- m% U+ ]
,如果只有mic口,那么本软件部分功能可能无法实现(一些主板集成声卡存在这些问题)。. C0 Z8 Q# E- m; h7 F7 w2 P' W
    2.打开音频高级控制(通常在屏幕的右下角),关闭一切特效如环绕音之类,将录音方式选择为line。
3 ^' R/ c2 M3 c5 ?; D! Q    3.将做好的两根音频电缆分别接到声音输出口和line in口。
: f& v+ Q+ c# ]! f. Q" G    4.找一些准确的电阻器,电容器,电感器作标准元件,把它们的值填入你可以这样填4.7k 4.698k 4698 ,填不填单位没有关系,但显示的数值和对应框中的数为同一单位。3 p& A% f% t2 E
    5.将待测元件和同一类标准元件串联,标准元件另一端(非公共端)接地,待测元件那端(非公共端
9 G# u/ X" X+ K8 u* L( x4 N& N0 {)接R输出或L输出(两边输出频率不同)可视具体情况而定。
; \% P) u8 [% H! Q9 n      将待测元件的两端接到line in电缆的非地的两端(R_in,L_in) 。现在屏幕上显示的值就是待测元6 F) J. \. k9 u3 G: V
件的值了,如果不是则交换line in 电缆的非地的两端。(参考连接图)
7 S6 y: o, \8 k# p' |. O6 N    6.测交流电压时,直接输入到line in 电缆的L-in,你需要一个电位器控制输入的幅度,并可用它校
, Q2 j* _9 m) p! F- }准电压表,显示的是有效值。(!!!!过高的电位会造成声卡的损坏!!!!)
5 ]4 f* O7 N' @; }; z) ~2 d. k注:声卡的设置
- y& T$ \* a* v2 Q& r声卡的正确设置是本软件正常工作的前提,由于声卡种类繁多,各种版本的驱动程序更是多不胜数,作者
8 S# L6 u9 \  p9 w% y9 ]+ o( h并不能保证每一块声卡上都能正常工作。但通过两种常见声卡上的测试,软件都能很好的工作。测试的声
! K; D# c$ R- I  [) ?卡芯片为雅马哈 724,使用公版驱动,另一为主板集成声卡,芯片为创新 es1373,使用主板自带驱动。% s: m+ b: P3 f5 B0 L1 O- q
设置时大致按以下步骤进行:
& x' D- q9 n2 R  _ 1. 打开声音高级控制+ m! o- U! `# q
2. 选择录音属性,打开录音音量控制面板,将输入方式选成LINE。$ A( {  m, K) t- z. T( e. Y4 l
3.关闭不必要的声音特效,如混响环绕,以避免左右声道互相干扰。. X& N: ?2 ~9 U  K
4.如果无信号时背景噪声较大,可尝试将一些选项静音,特别是CD音频。
; {) N* x5 q2 n! E% w8 H  |5 X, s7 P5. 调整输出和输入的平衡,可借助示波器部分和信号发生器部分实现。
9 }; {, }; ?4 L5 d4 L1 b这时信号是从LINE IN 口输入的。在输出音频信号时,输入口是没有信号的。
; R9 V' i5 {1 Z! d如果使用其它声卡,可参照以上步骤设置。注意使用公版驱动或自带驱动,不要使用windows带的驱动。% k, }- P& g9 s; {" J7 p9 V- m8 Y
如果仍无法正确工作,可换一个驱动试试。, ]1 P. I2 h+ f( @
可能出现的情况:& h7 m( o; L( S' T2 Y
1. 声卡上没有LINE IN 口,只有MIC口,在一些廉价主板集成的声卡上会有这种情况,因为MIC口通常是# \# Z1 ], {0 s/ ?( e
单声道,也就是示波器只能单踪工作,万用表也只能测电压了。
8 E3 \9 s3 H5 V( t* A2. 打开信号发生器,示波器上同时显示波形,这是输出反馈到输入端造成的,可修改各项设置。
% N/ @" ~: b- w% V5 @9 m7 W; w电缆的制作:8 I- |, m6 @4 Q# O6 g" Y2 b& e+ n
   将一段三芯屏蔽线接在立体声插头上,即成一根测试电缆,用同样方法做另一根。把它们插到声卡后的7 s8 W" e  \3 I' X) F
输出输入口上,电路就接好了。
5 e3 H+ [# r4 z" p4 }软件的编写过程:* ]# G8 Y* d' ?' \
   整个软件是用VC写的,对声音的操作使用的是API,一些部分如FFT和位图的保存修改自现成的源码。我1 `" _# l0 \- q" P$ R( Y$ H
尝试用硬件实现部分功能,但把电路搭成后测试,才发现这完全是画蛇添足,软件实现的比硬件还要好,电$ o% I: i+ J" @) z% v4 y
路很难产生标准的正弦波,而软件却轻松实现了。这印证了一句名言----简结至上。
  H7 Z5 H) |* C8 |, D9 @4 u. h! P* t( i$ r  e
# n7 p+ ?# q& e) `$ B/ d- f) c
软件说明
+ B/ z9 a  n% \  }# |& C; r# v& `     声卡是个人电脑中不可缺少的一部分,同时也是一个很好的A/D,D/A卡,本软件充分利用了这一功能。: Q; ?5 V2 V7 K, J- d$ L6 c6 O% y! c
本软件实现了示波器,信号发生器,频率计,万用表的功能,在音频范围内可完全替代上述仪器。这并不是
$ T$ `1 g' b3 e9 r仿真软件,而是实用的工具,这些虚拟仪器可以很好的工作。最简单的应用只需要两根电缆,一根输入,一
1 n$ J3 \5 N% E- _4 u根输出。  @/ s% @  O& G3 D$ \
工作原理:* {2 G) c/ R3 g: m
    本软件利用声卡进行采样和输出,软件能否正常工作与声卡的正确设置紧密相关。声卡的工作方式是: H( t% R+ g2 `3 B, y
44100HZ,16bit,双声道双工,大多数声卡都支持这一标准。
( t( P4 Z% l* h各部分的使用:8 J( g; n6 G- K$ e- s1 g
所有的虚拟仪器都做在一个面板上,操作是很简单直观的。) E+ v6 j4 h6 C/ q
1. 示波器  启动程序后,示波器已处于工作状态,有五种工作方式可供选择8 U1 Q7 T" x! ?
  X 单踪示波器
; y: H5 y. r; u" x  X1 ,X2 双踪示波器5 U9 C; S; g% K6 f8 t* T
  X1+X2  两路信号相加
' j- m% G. y& t( N4 o  X-Y 两路信号分别做X轴,Y轴输入。这一种方式类似通用示波器中用李萨如图形测频率的方式。1 L; T7 E2 J" J# `
  频域  显示信号的频谱分布
9 V, D0 ~- f: R
! k9 \3 L& N; z- @4 a9 j通过上面几个控件可调整示波器各项参数。8 _$ Q$ E4 i' b- c
% Y5 Q1 }! G* d7 O7 g7 g
按下RECORD 可将输入信号保存为WAV文件,再次按下停止记录。
5 S0 I2 H, @7 K' z  a: {% YPAUSE 可将示波器屏幕暂停,以便观察,再次按下结束暂停。暂停时仍能调整各项参数。
; }- n$ i/ Z% ^保存屏幕 可将示波器屏幕存为位图文件,需先将屏幕暂停,调整好后再保存。
. @! _& H6 _5 ], U1 O+ {2. 频率计  需要按下电源按钮来启动频率计。7 c2 A( w: X2 T# `+ i4 n1 i7 _* k
频率是对输入信号进行FFT得到的,每秒可以更新约10次,显示误差约有10hz,如果想得到准确的频率值,
6 o$ C( T5 i3 w! o/ P可利用信号发生器的输出信号和示波器利用李萨如图形法测得。如果将FFT取样数提高,误差可以小于1hz,但会加大运算量,在实际中似乎没有必要。2 q; A; r8 I: O6 @- c8 F
# l2 W- h( Z* M/ f0 t
3. 信号发生器 需要按下电源按钮来启动信号发生器。这是一个频率很准确的双路正弦波发生器,由于采1 L* w: Q- c8 U6 T: u
样的特性所限,高频部分有所失真,但在50hz-15khz时波形都相当好,输出幅度可通过调节音量实现。按下
2 y( M, i3 E! f左边的按钮可设置输出频率。
+ L+ O+ ]. o9 T4.
; C$ u, L! f: N& r& u3 P# a4.万用表 这是一个有趣的附件,需要按下电源按钮来启动它。它可以测电阻电容电感和交流电压有效值。
  S% {$ A0 L$ H. @4 X测电阻电容电感时需要同时打开信号发生器,选择合适的输出信号频率。按照原理图把待测元件和标准元
0 D( @' t6 r" C件接入电路。按下输入基准,把基准值输入,选择测量方式,LED屏上即可显出待测值。( g2 }8 U! F' J+ s& D1 {! U) x4 g5 v
  注:V(AC)只能测交流有效值。示波器窗口可同时显示两路信号的波形,可以看到幅度和相位的关系。
- r4 N; A/ k, X' }- D; @- \LED屏并不显示小数点,输入基准值时有一些技巧。如以0.047uf电容做为基准,输入时可输入47,显示6 j1 V. h0 K2 [" u
值的单位和基准值一致。V(AC)档显示的是相对值,可通过外置的电位器和以知幅度的信号源来校准。
5 @6 G$ S+ H+ u% M% U. K% p信号发生器的另类应用:生物反馈心态调节器,即利用差频诱发同步脑波。将左声道信号调为400hz,
+ `* r% t$ d( n9 x2 Y右声道为(400-d) hz。d=1-4:促进睡眠;d=4-8:想象力丰富,灵感好,对进行创造性劳动很有帮助
* ]  Z* H; j" [+ _. V;d=8-14:可使精神压力松弛,对脑力劳动过度疲劳而需要休息调整很适用;d=14-25;处于正常警觉亢奋状2 C7 W' L4 x9 X8 ]
态,对正常进行脑力劳动或避免瞌睡误事特别有用。以上可参见《电子报》99合订本上册p153,原文采用
6 H9 Y6 h5 A6 g5 r6 i* S. s了单片机和复杂的电路,这里用软件的方法实现了。可以戴上耳机试试,效果还不错
$ ^, ]) U' N" J; R0 c
" ~3 b! @2 t6 `) P- t2 ~; f% f
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