[摘要]本文介绍作者研制的一套信号采集与处理ActiveX控件，包括信号采集、存储、信号处理以及信号及其处理结果图形表示等系列控件，这些控件与Visual Basic、Visual C++相结合，为信号采集与处理应用软件的研制提供一套实用的开发工具，节省开发时间与经费。

[ABSTRACT] A group of ActiveX controls for signal acqusition and processing are introduced in this paper, which combines with software developing tools , such as Visual Basic, Visual C++, forms a useful tool for developing DSP application software.

一、引言

ActiveX控件为应用软件开发者提供了可重复使用的软件组件，ActiveX控件凝聚了控件研制人员宝贵的专业领域知识和软件开发经验，以简单的接口形式（属性、时间和方法）提供给应用软件开发者，节省了大量的开发时间、人员和经费。ActiveX控件可以在很多软件开发平台（如Visual Basic, Visual C++, Visual Foxpro, PowerBuild, Delphi, Internet Explorer等）中得到使用，为面向对象的模块化编程提供了功能模块。

信号采集与处理在工业控制、生物医学工程、地震与振动工程、气象、航空航天等许多领域有着极其广泛的应用，不同的应用往往需要使用不同的方案，用到不同的处理方法和用户界面，有简单的应用，也有复杂的应用。所以信号采集与处理应用软件很难象字处理一样研制出通用的系统。

然而，信号采集与处理的应用软件往往涉及到很多公用模块，如各种图形模块、FFT变换算法等，把这些通用的小模块以ActiveX 控件形式或者动态连接库的形式建立起来，就形成了基于ActiveX控件的信号采集与处理开发系统，其中大量的专业化的控件部件与VB、VC等面向对象的软件开发语言相结合，为信号采集与处理在各领域的应用提供了简便、快捷的工具。

美国Mathworks公司于1992年推出了一套MATLAB软件，是目前十分流行的一套高性能的数值计算和可视化数学软件，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、可编程的、界面友好的用户环境，是进行科学研究和仿真的良好工具。然而，该软件比较庞大，所做的软件必须依赖于该环境下运行，并且不能用其他通用软件开发工具（如VB、VC）调用其中的算法与模块来构成自己的应用程序。而基于ActiveX控件的信号采集与处理开发系统，却可以让用户开使用数值计算、矩阵运算、科学图形、信号处理算法等开发出自己的应用程序。

二、信号采集与处理系统组成部分

信号采集与处理针对不同的应用有不同的应用方案，使用不同的信号处理算法，不同的用户界面，不同的采集方式，以及不同的数据文件格式等，但是它们具有共同的部分，都是由信号传感器，放大滤波，模数转换，信号实时监视，数据磁盘文件，信号的可视化表示，信号处理，信号处理与分析结果表示等部分组成。所以，我们把信号采集与处理开发系统分为四大部分，即信号采集部分、科学图形部分、数据处理部分、以及应用软件制作部分，如下图所示。

信号采集与处理软件开发组成部分

信号采集部分包括信号采集驱动，信号数据文件存储格式，信号数据文件读写操作，信号管理等功能。科学图形部分包括二维科学图形，三维科学图形，信号波形显示测量，信号动态波形，图象显示等。信号处理部分包括数值计算、矩阵运算、信号处理、统计分析等基本的处理方法，以及专门信号处理方法，如生理信号处理方法（心电信号处理方法、心率变异性分析、脑电信号分析、呼吸波信号分析等），振动信号分析等。应用程序制作部分就是利用上述各部分的模块，使用VB、VC等开发平台，研制出用户所需要的应用软件。

三、信号处理控件

信号处理控件包括基本算法和专门算法。基本算法是通用算法，也是专门算法的基础。专门算法控件是针对具体的信号数据建立起来的专门处理方法，其中集成了针对该信号的专门处理方法和用户面。在基本算法控件里我们集成了丰富的数值计算、矩阵运算、信号处理等基本算法；针对特殊的应用，我们也研制几个专门信号处理控件，专门信号处理控件需要从事各领域的软件开发人员，结合本专业的需要，特别加以研制。

(一)基本信号处理算法控件

基本信号处理算法控件包括如下功能：
1、矩阵运算：矩阵相乘、求逆、行列式计算、矩阵特征值和特征向量计算，矩阵转置，矩阵分解、矩阵的秩等。
2、数值计算：数据插值、曲线拟合、回归分析、数据平滑、解线性方程组、解一元n次代数方程、数值微分与积分等。
3、特殊函数计算：伽玛函数、误差函数、贝塞耳函数、贝塔函数、正态分布函数、t-分布函数、k平方分布函数、F-分布函数、正弦积分、余弦积分、指数积分、椭圆积分等。
4、数据排序及随机数产生：对各种数据进行排序（字符串、整数、浮点数等）、均匀分布随机数产生、正态分布随机数产生、三角分布随机数产生、指数分布随机数产生。

（二） 信号处理算法控件

1、信号变换：离散傅立叶变换(DFT)、快速傅立叶变换(FFT)、离散余弦变换(DCT)、快速余弦变换、离散正弦变换、快速正弦变换、小波变换、Charp Z变换、离散哈尔变换、离散沃尔什变换、KL变换等。

2、线性建模：AR、MA、ARMA模型参数估计。

3、功率频谱计算：使用FFT做加窗功率谱估计、使用AR模型做极大熵功率谱估计。

4、相关和卷积计算：自相关函数计算、互相关函数计算、卷积计算。

5、信号滤波器设计：FIR和IIR低通、高通、带通、带阻滤波器设计。

6、信号滤波：使用FIR、IIR滤波器对信号进行线性滤波、递推最小二乘自适应滤波、LMS自适应滤波、中值滤波等。

7、统计检验：检验两组数据的均值、方差和概率分布是否相同；统计参数计算，如均值、方差、最大值、最小值、中数、众数、偏度、峰度、过零率等。

8、专门信号处理：如医学信号处理（心电QRS波检测；心率变异性分析；脑电信号分析；睡眠呼吸暂停分析等），振动信号处理，语音信号处理等。

四、科学工程图形控件

信号及其信号处理结果需要以一定的直观的方式呈现给用户，最直接的方法就是采用静态或动态图形来表示，为此我们设计了信号处理表示的各种控件，主要包括：

（一）信号波形表示
1、信号动态波形表示控件，包括滚动、刷新方式。
2、信号静态波形表示控件，包括信号翻页、信号测量、波形打印、信号选择、显示设置等。
3、曲线绘图。

（二）二维科学图形
直方图、散点图、曲线图、饼图等。

（三）三维科学图形
三维线阵图形、三维网格图形、三维填充图形、三维光照图形、等高线图形等。

（四）动态图形
三维实时动态图形、动态图象。

（五）图像显示与处理
图像文件的读写，图像显示，图像数据操作，图像处理。