97基于GUI的声信号采集系统界面设计
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97基于GUI的声信号采集系统界面设计
文章编号：（；基于GUI的声信号采集系统界面设计；（1．中北大学【摘；机电工程学院，山西；11；超，聂仙娥，王；11，2；锋，赵河明；?实用设计?；太原．山西北方惠丰机电有限公司，；要】声音信号广泛应用于各种工业生产过程中，为了能；具箱和GUI图形用户模块，开发出简洁、友好的声信；【文献标识码】A；Desi
文章编号：（66－03基于GUI的声信号采集系统界面设计杨（1．中北大学【摘机电工程学院，山西11超，聂仙娥，王11，2锋，赵河明?实用设计?太原．山西北方惠丰机电有限公司，山西长治046012）要】声音信号广泛应用于各种工业生产过程中，为了能方便快捷地采集声音信号，综合使用DAQ数据采集工具箱和GUI图形用户模块，开发出简洁、友好的声信号采集系统的人机界面，并且可以根据用户的需求进行功能扩充，为工程技术人员快速构建声信号采集系统提供了有力支持。【关键词】声信号；采集；DAQ；GUI【中图分类号】TN912【文献标识码】ADesignofAcousticSignalAcquisitionSystemInterfaceBasedonGUI2YANGChao1，NIEXian’e1，WANGFeng1，ZHAOHeming1，（1．CollegeofMechatronicsEngineering，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；2．ShanxiHuifengElectroMechannicalCorporationLimited，ChangzhiShanxi046012，China）【Abstract】Voicesignaliswidelyusedinvariousindustrialproductionprocess．Inordertocollectthevoicesignalquickly，aconciseandfriendlyman－machineinterfaceofvoicesignalacquisitionsystemisdevelopedbycombiningDAQtoolboxwithGUI．Itcanextendfunctionaccordingtotheneedsofusersandprovidestrongsupportfortheengineeringandtechnicalpersonneltoconstructvoicesignalacquisitionsystemquickly．【Keywords】voicesignal；acquisition；DAQ；GUI1引言GUI模块是Matlab工具箱中的重要工具之一，笔者综合使用Matlab提供的GUI模块与DAQ工具箱，开发出一个具有友好用户操作界面的声信号采集系统。主要由窗口、选单、按键、光标及文字说明等对象构［1］成，是一种实现多元化图形展示的图形用户界面。2声信号采集系统声音信号的采集就是将声音信号转换为可被计GUI建立的界面属于选单界面，所有的主选单都列在选单的标题简单地描述了该选单的功能，选单栏上，用户只需从中浏览和选择某些选单，就能让运用程序执行某种预定义的功能和操作。用户也可以在编辑然后点框中输入对应的参数值或者设置相关的属性，击按钮，即可实现自定义的功能和操作，使研究成果得到更好的表现。DAQ工具箱是Matlab工具箱中另一种重要的工具，它提供了一套完整的工具集，用于对基于PC的数据采集硬件进行控制并与之通信，可将采集的数据写入以设定外部采集硬件的参数，Matlab工作区并进行分析。由于DAQ工具箱基于开可扩展的Matlab环境，因而它能方便地配置采放的、集方案，充分利用外部硬件设备提供的特点，并配合运用Matlab和其他Toolbox强大的分析和可视化功能。笔者将使用Windows操作系统下的声卡作为外部硬件。算机识别的数字信号，再由计算机根据不同的需求进［2］行相应的计算和处理，得到所期望的数据。声卡是计算机普遍自带的设备之一，几乎随处可见，其较高的采样频率及量化精度使它成为进行声音信号的常规设备之一。Matlab的数据采集工具箱拥有专门用于采集数据的命令和函数，能够直接有效地控制声卡对声音信号采集的全过程，可以快速有效地建立起声音信号采集系统。如图1所示，该系统结构简单，数据的后期分析更容易实现，且不需要再对数据进行转移。图1声信号采集系统框图6633．1Matlab环境下声信号的采集GUI设计环境GUI的设计通常有两种方法：在Matlab环境下，（2）声卡信号的采集start（AI）；trigger（AI）；［data，time］=getdata（AI）；catchtime=0；data=0；disp（'Atimeoutoccured'）；endstop（AI）；delete（AI）；Fs=ActualRate；blocksize=get（AI，'SamplesPerTrigger'）；f，mag］=daqdocfft（data，Fs，blocksize）；［%进行FFT变换plot（f，mag）；gridon；ylabel（'magnitude（dB）'）；xlabel（'frequency（Hz）'）；%绘制频谱图%停止设备对象%获取采样数据%启动设备对象（1）利用GUIDE工具进行设计；（2）利用Matlab语言即基本代码书写编写图形对象控件所对应的代码，法［3］。第一种方法操作相对简单，但是不易于实现较为复杂的功能；第二种方法对Matlab语言编程基础有一定的要求，但是可以按照用户的不同需求设计出能实现一些复杂功能的操作界面。因此本文采用基本代码书写法设计声信号采集系统界面。3．2声信号采集程序设计声音信号采集系统在GUI开发环境下进行二次开发，就是通过将图形对象与声音信号的采集程序连接起来，用户可以在操作系统运行过程中对键盘或鼠标进行操作来控制这些图形对象，进而激活图形对象所对应的相关源程序代码，从而实现声音信号的采集。使用Matlab数据采集工具箱来实现声音信号的首先要调用工具箱中的相关函数来为声卡生成采集，初始化该操作对象，然后建立起Matlab工操作对象，具箱与声卡之间的通信，通过为所建立的设备对象（声卡）设置采集参数、添加数据采集通道以及触发方［4］式等操作，来实现声卡的相关配置，具体操作如下：4系统的图形用户界面设计Matlab本身就具有超强的数据处理与分析的能力，再加上DAQ工具箱和GUI模块，能够方便地建立声音信号的采集系统。GUI图形用户模块将一些基本的元素封装成集成的对象或者控件，运行程序代码时只要在该对象的回调函数中增加与其对应的DAQ工具箱中的函数代码即可4．1［5］（1）利用命令函数Analoginput创建设备对象，并将该设备对象赋予一个Matlab变量；（2）调用Addchannel命令给该设备添加数据采集通道或数据线；（3）配置属性，通过Set函数设置设备对象的采集参数；（4）调用Start命令启动数据采集，声卡的状态就置于数据采集引擎的管理中，数据采集引擎会自动按照设定的参数监管和响应声卡；（5）采集任务结束时，利用delete和clear命令清除设备对象。3．3声信号采集的Matlab语言实现（1）声卡的配置AI=analoginput（'winsound'）；%创建模拟输入设备对象，'winsound'为声卡驱动程序chan=addchannel（AI，1）；duration=2；set（AI，'SampleRate，'8000）；ActualRate=get（AI，'SampleRate'）；set（AI，'SamplesPerTrigger，'duration*ActualRate）；%设置采样点数set（AI，'TriggerType，''Manual'）；%设置手动触发方式%添加通道为单声道%设置采样时间%设置采样频率。GUI设计的一般原则由于用户的具体要求不同，设计出的界面具有相当大的差别。但是，设计界面的基本评论标准并没有太大的变化，一般来说，一个好的界面设计应按照以下三个原则：（1）简单性：对界面进行设计时，应尽量简洁、直接明了、清晰地表现出界面的功能和特点。功能要集中、直观和有针对性，尽量减少窗口的数量，保持界面的整洁。设计的界面应多采用图形，尽量避免数值。（2）一致性：用户自己开发的界面风格应尽量保持一致，新设计出的界面与原有的界面风格不要有显著的差异，应尽量按照常规的性质进行设计。（3）习惯性：设计新的界面时，应尽量使用平时常用的标志和符号。4．2GUI界面制作的一般步骤界面制作的具体步骤如下：（1）分析界面所要求实现的主要功能，明确设计任务；（2）在稿纸上绘制出界面草图，并站在使用者的角度来审查草图；（3）按构思的草图，上机制作（静67态）界面，并检查；（4）编写界面动态功能的程序，对功能进行逐项检查。在设计工程中，步骤之间经常需要交叉执行及反复执行，设计和实现过程不可能一步到位，需要反复修才能达到令人满意的效果。笔者结合DAQ数据采改，集工具箱和GUI图形用户模块，开发出一个简洁、友好的声信号采集系统的人机界面，如图2所示。波形随声音信号的高低强弱而发生变化，表示计算机通过传声器接收到了声音信号，说明采集工作成功。图4有声音信号输入的波形图（截图）由两次试验的结果可以看出，该系统可以方便地图2声信号采集界面（截图）并具有很好的准确度，设计的完成声音信号的采集，GUI图形用户界面简洁友好，达到了预期的效果。本次操作是以试验测试效果为目的，由传声器作为声音信号的输入装置，分两次进行测试（一次有声音信号、一次没有声音信号）并进行试验结果对比。首先设置好参数，采样速率为8000Hz，采样时“开始采集”间为2s。点击按钮，然后对传声器讲话，“绘图”接下来点击按钮，此时就会出频谱图，最后点“保存”击按钮对数据进行保存。图3是在采样过程中无声音信号输入（没有对传声器讲话）的波形图。从其频谱图上可以看到：在其余时采样开始的极短一段时间内有信号发生跳跃，间波形都是在很小的范围内平稳的波动。5结束语笔者建立了一种基于声卡和Matlab的声信号采充分利用了Matlab数据采集工具箱快捷的数集系统，据采集功能、强大的数值计算和数字信号处理能力，并为系统设计了友好的、易操作的GUI界面，使得用户的快捷。该系统在声音信号采集和分析操作更加方便、的实际应用中取得了良好的效果，为声信号采集实验提供了简洁的信号采集、处理以及储存一体化的程序，为程序编写人员提供了基础的程序代码，只需根据用户的需要来进行功能扩展，进一步完善采集系统。参考文献［1］飞思科技产品研发中心．MATLAB7基础与提高［M］．北2007．京：电子工业出版社，［2］李亚微，J］．郭敏．基于MATLAB的音频数据采集系统［）：57－58．电声技术，［3］田思庆，“自动控制原孙迎春，徐建东．基于MATLAB的J］．佳木斯大学学报，2001，29仿真实验系统设计［理”（1）：65－69．［4］马建明．数据采集与处理［M］．西安：西安交通大学出版2005．社，［5］王玉林，葛蕾，李艳斌．新型界面开发工具：MATLAB/GUI图3无声音信号输入的波形图（截图）［J］．无线电通信技术，）：50－52．作者简介硕士研究生，主要研究方向为目标探测与识别。杨超，［责任编辑］闫雯雯［收稿日期］图4是采样过程中有声音信号输入（对传声器与图3相比频谱发生了巨大的变化，讲话）的波形图，68三亿文库包含各类专业文献、生活休闲娱乐、应用写作文书、行业资料、幼儿教育、小学教育、文学作品欣赏、中学教育、专业论文、各类资格考试、97基于GUI的声信号采集系统界面设计等内容。　
　基于MATLAB GUI的语音信号采集分析系统 前一阵子用 MATLAB GUI 做了一个语音信号采集与分析的界面。功能包括录音、播放、 时域、频域分析吧。也导入本地文件进行分析... 　数据采集与控制系统的设计 信号采集的GUI设计...基于MATLAB的语音信号采... 4页 2下载券 基于声卡...一个实例搞定MATLAB界面... 15页 1下载券 MATLAB_... 　基于MATLAB 的声音信号采集系统(论文)_信息与通信_工程...读者也可以利用gui将以上介绍内容制作成一 个独立的...下图所示为作者用matlab的gui生成独立软件 运行后界面... 　14 一、实践目的本次课程设计的课题为《基于 MATLAB...录音软件,录制几段语音信号(要有几种不同 的声音,...○ 7 利用 MATLAB ○ GUI 制作语音信号采集与分析... 　基于GUI设计的信号采样与重建_信息与通信_工程科技_专业资料。matlab guide设计附录GUI 界面 按 2Hz 频率采样 重建 对比 按键对应的回调函数 %绘制图像的回调函数 ... 　文章以 GUI 编辑界面建立 GUI 的方法,基于 MATLAB 对信号 与系统中的典型实验进行了交互式设计,最后给出了部分实验的分析和结果,展示了 MATLAB 的 GUI 在“信号... 　一、 设计目的及意义本设计用微软自带的软件进行实时采集信号(声音或图像, 下述...设计步骤如下: 1.根据设计要求,结合要实现的功能总列 GUI 界面功能,合 理... 　工具箱设计并实现了“基于 MATLAB GUI 的信号 处理...该系统以模块化的设计思路,并以窗口、弹出框、按键...内的白光,凡是不符合上述条件的就称为有色噪 声。...stm32系列（6）
在 HAL 库中，很多回调函数前面使用__weak 修饰符。
weak 顾名思义是“弱”的意思，所以如果函数名称前面加上__weak 修饰符，我们一般称这个函数为“弱函数”。
加上了__weak 修饰符的函数，用户可以在用户文件中重新定义一个同名函数，最终编译器编译的时候，会选择用户定义的函数，如果用户没有重新定义这个函数，
那么编译器就会执行__weak 声明的函数，并且编译器不会报错。
举个例子：
我们打开工程模板，找到并打开文件stm32f4xx_hal.c 文件，里面定义了一个函数 HAL_MspInit，定义如下：
__weak void HAL_MspInit(void)
__IO uint32_t tmpreg = 0x00;
UNUSED(tmpreg);
}可以看出，HAL_MspInit 函数前面有加修饰符__weak。同时，在该文件的前面有定义函数HAL_Init，并且 HAL_Init 函数中调用了函数 HAL_MspInit。
HAL_StatusTypeDef HAL_Init(void)
…//此处省略部分代码
HAL_MspInit();
return HAL_OK;
}如果我们没有在工程中其他地方重新定义 HAL_MspInit()函数，那么 HAL_Init 初始化函数执行的时候，会默认执行 stm32f4xx_hal.c 文件中定义的 HAL_MspInit 函数，而这个函数没有任何控制逻辑。
如果用户在工程中重新定义函数 HAL_MspInit，那么调用 HAL_Init 之后，会执行用户自己定义的 HAL_MspInit 函数而不会执行 stm32f4xx_hal.c 默认定义的函数。也就是说，表面上我们看到函数 HAL_MspInit 被定义了两次，但是因为有一次定义是弱函数，使用了__weak修饰符，所以编译器不会报错。
__weak 在回调函数的时候经常用到。这样的好处是，系统默认定义了一个空的回调函数，保证编译器不会报错。同时，如果用户自己要定义用户回调函数，那么只需要重新定义即可，不需要考虑函数重复定义的问题，使用非常方便，在 HAL 库中__weak 关键字被广泛使用。
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行为刻画中具有重要的作用，很多研究专注于如何由 API
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