基本信息
- 项目名称：
- 基于声卡的多功能数据采集卡
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 利用音频芯片开发了兼有计算机声卡和数据采集卡的多功能板卡。一方面具有计算机声卡音频输入和音频输出功能；另一方面具有数据采集卡的功能，同时利用LabVIEW软件开发了上位机测试界面，以及利用频软件Adobe audition和数据采集卡一起构成虚拟示波器，能够完成模拟信号的采集、波形显示和时域测量。适用于低采样频率场合（44.1KHz），成本低廉，操作方便。
- 详细介绍：
- 本作品利用音频芯片开发了兼有计算机声卡和数据采集卡的多功能板卡。 科学性、先进性及独特之处：利用音频软件具有AD、DA转换的功能，开发了一款多功能板卡，其先进性和独特之处如下：①具有计算机声卡和数据采集卡双重功能；②基于音频芯片开发的数据采集卡，降低了成本，在满足低数据采集的前提下（本次设计的是44.1KHZ采样频率），成本是通用商业数据采卡价格的十分之一左右；③设计了过压保护电路和比例衰减电路，拓宽了测量量程；④利用LabVIEW软件开发了上位机界面，配合数据采集卡硬件构成了虚拟示波器，操作方。本作品最为独特的创新之处是利用音频软件开发数据采集卡，同时构建虚拟示波器，在低采样频率场合，成本明显低于同类产品，而且充分利用计算机的资源，虚拟示波器使用方便。 实际应用价值及现实意义：①具有通用计算机声卡的功能，能够用于音频输入和输出；②该数据采集卡结合上位机界面构成虚拟示波器，能够用低端数据采集场合，适用于学生实验，以及电子爱好者调试电路等。最明显优势是价格低廉，使用USB接口与个人计算机通讯，使用方便。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 基本思路是利用音频芯片具有AD转换的功能，开发一款兼有通用计算机声卡和数据采集卡的板卡，采用USB与计算机通讯，使用方便。在满足低采样频率（本次设计的数据采集卡44.1KHz）的场合，明显降低了成本，同时，开发了上位机软件，软件和硬件构成了虚拟示波器，充分利用计算机资源，操作方便，价格低廉，可以满足低收入的电子爱好者调试电路、学校的实验教学、以及用于学生的毕业设计等低采样频率的测试场合。 创新点：用音频芯片开发了数据采集卡，兼有计算机声卡和数据采集卡的双重功能；综合运用了USB2.0接口协议、数据采集卡、上位机虚拟示波器，构建了测试系统，使用方便；在低采样频率应用场合，成本明显低于同类的数据采集卡产品。 技术指标： ①采样频率为8KHz、16KHz、44.1KHz、48KHz、96KHz、192KHz（具体采样率因声卡型号而异，本次设计选用了44.1K采样率的音频芯片）,符合低速信号采集的要求。 ②2个通道，能够同时用作数据采集。 ③6档比例衰减电路以及过压保护电路，手动切换衰减比例或者51单片机控制模拟开关切换。 ④模拟信号的电压量程：-50V~50V。 ⑤USB2.0接口。
科学性、先进性
- 利用台湾C-Media骅讯公司的音频芯片（CM6300）开发的数据采集卡，突出的技术进步就是用音频芯片开发了数据采集卡，降低了成本，在低端数据采集的场合，价格是通用商业数据采集卡的十分之一左右。原因是音频芯片，是计算机的通用配件之一，因为大批量生产，成本明显低于专业的数据采集卡芯片。另外，使用了USB接口代替了PCI接口与计算机通讯，方便快捷，使用方便。
获奖情况及鉴定结果
- 中北大学2011年“刘鼎杯”（原挑战杯）课外 学术科技作品竞赛决赛，获得特等奖。
作品所处阶段
- 制作出数据采集卡实物，并且开发出基于LabVIEW的上位机界面。经过调试，测试系统可用。
技术转让方式
- 暂无转让
作品可展示的形式
- 实物产品、现场演示、图片、视频。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势：兼有计算机声卡和数据采集卡的双重功能，价格低廉（估计成本100元左右，专业的数据采集卡在1000元以上），USB2.0与计算机通讯，方便快捷。 适用范围：低速数据采集，虚拟示波器。用于学校实验教学、学生毕业设计或者电子爱好者调试电路等低端场合。 市场分析及经济效益分析：满足低速信号采集的要求的前提下，价格是同类商业数据采集卡的十分之一左右，在低速信号采集要求的场合（本次设计的采样频率是44.1KHZ），价格明显低于同类产品，有一定的应用价值，推广前景良好。
同类课题研究水平概述
- 检索国内同类课题情况： ①利用普通声卡做采集卡,利用美国NI公司的虚拟仪器软件LabVIEW做开发平台,设计实现了一个虚拟示波器。该系统能够正确采集声卡设计频率范围内的信号, 而价格却为商用数据采集卡的十几分之一甚至几十分之一。（摘自：朱红林，刘武.基于LabVIEW的虚拟示波器的设计. 电子工程师.2006,32（11）） ②USB 5.1声卡，专利公开号：CN 1532673 A，发明人：朱斯忠。 ③美国国家仪器公司（NI）的商业数据采集卡价格昂贵，价格数千元不等。 经过调查，目前涉及以声卡为硬件的“基于LabVIEW的虚拟示波器的设计”的期刊论文比较多，证明了用声卡作为数据采集卡的理论可行性，以及虚拟示波器的可行性。而且基于USB的声卡的专利已经出现。但是，目前没有基于音频芯片开发的数据采集卡的实物，而且没有综合运用USB2.0通讯、数据采集卡采集信号、上位机软件分析处理信号的测试系统出现；同时，在满足低速信号采集的前提下，本次开发的数据采集卡，价格明显低于同类的商业数据采集卡。 本项目利用音频芯片作为AD转换器件，即利用CM6300芯片开发了数据采集卡，兼有声卡和数据采集卡的双重功能；另外，综合运用USB2.0通讯、数据采集卡采集信号、上位机软件分析处理信号的测试系统，构成了虚拟示波器。
