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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于聲卡的多功能數(shù)據(jù)采集卡
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 利用音頻芯片開發(fā)了兼有計(jì)算機(jī)聲卡和數(shù)據(jù)采集卡的多功能板卡。一方面具有計(jì)算機(jī)聲卡音頻輸入和音頻輸出功能；另一方面具有數(shù)據(jù)采集卡的功能，同時(shí)利用LabVIEW軟件開發(fā)了上位機(jī)測(cè)試界面，以及利用頻軟件Adobe audition和數(shù)據(jù)采集卡一起構(gòu)成虛擬示波器，能夠完成模擬信號(hào)的采集、波形顯示和時(shí)域測(cè)量。適用于低采樣頻率場(chǎng)合（44.1KHz），成本低廉，操作方便。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品利用音頻芯片開發(fā)了兼有計(jì)算機(jī)聲卡和數(shù)據(jù)采集卡的多功能板卡。 科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處：利用音頻軟件具有AD、DA轉(zhuǎn)換的功能，開發(fā)了一款多功能板卡，其先進(jìn)性和獨(dú)特之處如下：①具有計(jì)算機(jī)聲卡和數(shù)據(jù)采集卡雙重功能；②基于音頻芯片開發(fā)的數(shù)據(jù)采集卡，降低了成本，在滿足低數(shù)據(jù)采集的前提下（本次設(shè)計(jì)的是44.1KHZ采樣頻率），成本是通用商業(yè)數(shù)據(jù)采卡價(jià)格的十分之一左右；③設(shè)計(jì)了過(guò)壓保護(hù)電路和比例衰減電路，拓寬了測(cè)量量程；④利用LabVIEW軟件開發(fā)了上位機(jī)界面，配合數(shù)據(jù)采集卡硬件構(gòu)成了虛擬示波器，操作方。本作品最為獨(dú)特的創(chuàng)新之處是利用音頻軟件開發(fā)數(shù)據(jù)采集卡，同時(shí)構(gòu)建虛擬示波器，在低采樣頻率場(chǎng)合，成本明顯低于同類產(chǎn)品，而且充分利用計(jì)算機(jī)的資源，虛擬示波器使用方便。 實(shí)際應(yīng)用價(jià)值及現(xiàn)實(shí)意義：①具有通用計(jì)算機(jī)聲卡的功能，能夠用于音頻輸入和輸出；②該數(shù)據(jù)采集卡結(jié)合上位機(jī)界面構(gòu)成虛擬示波器，能夠用低端數(shù)據(jù)采集場(chǎng)合，適用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)，以及電子愛好者調(diào)試電路等。最明顯優(yōu)勢(shì)是價(jià)格低廉，使用USB接口與個(gè)人計(jì)算機(jī)通訊，使用方便。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 基本思路是利用音頻芯片具有AD轉(zhuǎn)換的功能，開發(fā)一款兼有通用計(jì)算機(jī)聲卡和數(shù)據(jù)采集卡的板卡，采用USB與計(jì)算機(jī)通訊，使用方便。在滿足低采樣頻率（本次設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集卡44.1KHz）的場(chǎng)合，明顯降低了成本，同時(shí)，開發(fā)了上位機(jī)軟件，軟件和硬件構(gòu)成了虛擬示波器，充分利用計(jì)算機(jī)資源，操作方便，價(jià)格低廉，可以滿足低收入的電子愛好者調(diào)試電路、學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、以及用于學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)等低采樣頻率的測(cè)試場(chǎng)合。 創(chuàng)新點(diǎn)：用音頻芯片開發(fā)了數(shù)據(jù)采集卡，兼有計(jì)算機(jī)聲卡和數(shù)據(jù)采集卡的雙重功能；綜合運(yùn)用了USB2.0接口協(xié)議、數(shù)據(jù)采集卡、上位機(jī)虛擬示波器，構(gòu)建了測(cè)試系統(tǒng)，使用方便；在低采樣頻率應(yīng)用場(chǎng)合，成本明顯低于同類的數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)品。 技術(shù)指標(biāo)： ①采樣頻率為8KHz、16KHz、44.1KHz、48KHz、96KHz、192KHz（具體采樣率因聲卡型號(hào)而異，本次設(shè)計(jì)選用了44.1K采樣率的音頻芯片）,符合低速信號(hào)采集的要求。 ②2個(gè)通道，能夠同時(shí)用作數(shù)據(jù)采集。 ③6檔比例衰減電路以及過(guò)壓保護(hù)電路，手動(dòng)切換衰減比例或者51單片機(jī)控制模擬開關(guān)切換。 ④模擬信號(hào)的電壓量程：-50V~50V。 ⑤USB2.0接口。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 利用臺(tái)灣C-Media驊訊公司的音頻芯片（CM6300）開發(fā)的數(shù)據(jù)采集卡，突出的技術(shù)進(jìn)步就是用音頻芯片開發(fā)了數(shù)據(jù)采集卡，降低了成本，在低端數(shù)據(jù)采集的場(chǎng)合，價(jià)格是通用商業(yè)數(shù)據(jù)采集卡的十分之一左右。原因是音頻芯片，是計(jì)算機(jī)的通用配件之一，因?yàn)榇笈可a(chǎn)，成本明顯低于專業(yè)的數(shù)據(jù)采集卡芯片。另外，使用了USB接口代替了PCI接口與計(jì)算機(jī)通訊，方便快捷，使用方便。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 中北大學(xué)2011年“劉鼎杯”（原挑戰(zhàn)杯）課外 學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽決賽，獲得特等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 制作出數(shù)據(jù)采集卡實(shí)物，并且開發(fā)出基于LabVIEW的上位機(jī)界面。經(jīng)過(guò)調(diào)試，測(cè)試系統(tǒng)可用。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無(wú)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物產(chǎn)品、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、視頻。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：兼有計(jì)算機(jī)聲卡和數(shù)據(jù)采集卡的雙重功能，價(jià)格低廉（估計(jì)成本100元左右，專業(yè)的數(shù)據(jù)采集卡在1000元以上），USB2.0與計(jì)算機(jī)通訊，方便快捷。 適用范圍：低速數(shù)據(jù)采集，虛擬示波器。用于學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)或者電子愛好者調(diào)試電路等低端場(chǎng)合。 市場(chǎng)分析及經(jīng)濟(jì)效益分析：滿足低速信號(hào)采集的要求的前提下，價(jià)格是同類商業(yè)數(shù)據(jù)采集卡的十分之一左右，在低速信號(hào)采集要求的場(chǎng)合（本次設(shè)計(jì)的采樣頻率是44.1KHZ），價(jià)格明顯低于同類產(chǎn)品，有一定的應(yīng)用價(jià)值，推廣前景良好。
同類課題研究水平概述
- 檢索國(guó)內(nèi)同類課題情況： ①利用普通聲卡做采集卡,利用美國(guó)NI公司的虛擬儀器軟件LabVIEW做開發(fā)平臺(tái),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)虛擬示波器。該系統(tǒng)能夠正確采集聲卡設(shè)計(jì)頻率范圍內(nèi)的信號(hào), 而價(jià)格卻為商用數(shù)據(jù)采集卡的十幾分之一甚至幾十分之一。（摘自：朱紅林，劉武.基于LabVIEW的虛擬示波器的設(shè)計(jì). 電子工程師.2006,32（11）） ②USB 5.1聲卡，專利公開號(hào)：CN 1532673 A，發(fā)明人：朱斯忠。 ③美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI）的商業(yè)數(shù)據(jù)采集卡價(jià)格昂貴，價(jià)格數(shù)千元不等。 經(jīng)過(guò)調(diào)查，目前涉及以聲卡為硬件的“基于LabVIEW的虛擬示波器的設(shè)計(jì)”的期刊論文比較多，證明了用聲卡作為數(shù)據(jù)采集卡的理論可行性，以及虛擬示波器的可行性。而且基于USB的聲卡的專利已經(jīng)出現(xiàn)。但是，目前沒有基于音頻芯片開發(fā)的數(shù)據(jù)采集卡的實(shí)物，而且沒有綜合運(yùn)用USB2.0通訊、數(shù)據(jù)采集卡采集信號(hào)、上位機(jī)軟件分析處理信號(hào)的測(cè)試系統(tǒng)出現(xiàn)；同時(shí)，在滿足低速信號(hào)采集的前提下，本次開發(fā)的數(shù)據(jù)采集卡，價(jià)格明顯低于同類的商業(yè)數(shù)據(jù)采集卡。 本項(xiàng)目利用音頻芯片作為AD轉(zhuǎn)換器件，即利用CM6300芯片開發(fā)了數(shù)據(jù)采集卡，兼有聲卡和數(shù)據(jù)采集卡的雙重功能；另外，綜合運(yùn)用USB2.0通訊、數(shù)據(jù)采集卡采集信號(hào)、上位機(jī)軟件分析處理信號(hào)的測(cè)試系統(tǒng)，構(gòu)成了虛擬示波器。
