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1、XX大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）学 院（系）： XXXXXX专业：XXXXX学生姓名：XXX 学号:XXXXXXX设计（论文）题目：基于多功能DAQ卡的虚拟数字滤波器设计起迄日期：2011年3月1日 2011年6月20日设计（论文）地点：基于LabVIEW的FIR数字滤波器的设计当前我们正处丁数字化时代，数字信号处理技术受到了人们的广泛关注，其理论 及算法随着计算机技术和微电子技术的进步得到了飞速的发展，被广泛应用丁语 音图象处理、数字通信、谱分析、模式识别、口动控制等领域。数字滤波器是数 字信号处理中最重要的组成部分2，儿乎出现在所有的数字信号处理系统中。设计一个数字滤波器可以有助丁
2、我们更好的了解数字信号处理。本设计所釆用的软件是美国NI公司推出的LabVIEW, LabVIEW是一种基丁图形化编程语言的开发环境，具有十分强大的数据库。它为虚拟仪器设计者提供了一个便捷、轻松的设计环境，是冃前应用最广泛的虚拟仪器开发平台软件Z-o所以，本文选取LabVIEW作为设计数字滤波器的软件。数字滤波器是指有完成信号滤波处理的功能，用有限精度算法实现的离散时 间线性非时变系统，其输入是一组（由模拟信号取样和量化的）数字量，其输岀是 经过变换的另一组数字量。相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理 低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性。另外其精度较高，容易 集成等，这
3、些特点决定了数字滤波器的应用越来越广泛。关键词：数字信号处理；数字滤波器；虚拟仪器；LabVIEWDesign of FIR Filter Based on Lab VIEWAbstractNowadays we are in the digital time, the technology of digital signal process are paid extensive attention by people. With the development of technology of computer and microelectronics, the theory and ari
4、thmetic of digital signal process develop quickly, in some areas such as digital filters which extensively used in audio and video process, digital communications, frequency analysis, autocontrol and so on. Digital filter is one of the most important part of digital signal process, which almost appe
5、ared in all digital signal process system. Designing a digital filter could help us understand digital signal process more clearlyThe software used in this paper is LabVIEW. LabVIEW is a kind of software based on graphic language, it has a very strong database. It provides a convenient and relaxed d
6、esigning environment for the VI designer. It is one of the most widely used software. So this paper chooses LabVIEW as designing software.Digital filter is a discrete LIT system which can accomplish the signal filter using finite precision arithmetic, with a group of digital signal input (which are
7、sampled and measured through analog signals) and another group of changed digital signal output. Digital filter is one of the important contents of digital signal process. Compared with analog filter, the digital filter hasnt excursion, is able to process low frequency signal, the characteristic of
8、frequency response is close to ideal value, with high precision, and easy to integrated. Digital filter will be more useful in the further.Key Words： Digital Signal Process; Digital Filter; Virtual Instrument; LabVIEW目录摘耍IAbstractII第一章绪论11.1弓I言11.2课题背景1121测控技术的国内外发展现状11.2.2虚拟仪器技术发展趋势31.3本设计所做的工作5131
9、多通道数据采集系统的设计51.3.2数字滤波器的设计6第二章虚拟仪器72虚拟仪器技术概述72.1.1虚拟仪器的概念72.2虚拟仪器的特点及优势72.3虚拟仪器和传统仪器的比较82.1.4虚拟仪器测试系统的组成102.1.5虚拟仪器I/O接口设备112.6虚拟仪器的软件结构132.2虚拟仪器的开发软件13221虚拟仪器的开发语言132.2.2图形化虚拟仪器开发平台LabVIEW142.2.3基于LabVIEW平台的虚拟仪器程序设计15第三章系统设计理论173信号釆集理论173数据采集技术概论1732釆集系统的一般组成及各部分功能描述1933传感器203.2信号处理理论213.2.1按冲激响应h(
10、n)的长度分类213.2.2按有无递归结构分类213.2.3按频域特点分213.2.4按同时处理的变量的个数分223.3数字滤波器设计233.3.1 IIR无限长数字滤波器设计23第四章设计实现274数据釆集的设计274.2滤波器及labVIEW实现274.3调用数字滤波器子程序的儿个问题28431 .调用的时的参数设置284.3.2 2.滤波过程的响应时间294.3.3 A/D前的搞混滤波器294.4滤波器的设计29441选择滤波器294.4.2数据保存部分304.4.3数据写入部分314.5数字滤波器的整个框图32第五章总结与展望34致谢36参考文献37第一章绪论1-1引言测控技术在现代科
11、学技术、工业生产和国防科技等诸多领域中应用十分广 泛，它的现代化已被认为是科学技术、国防现代化的重耍条件和明显标志。20 世纪70年代以来，计算机、微电子等技术迅猛发展，在其推动下，测控仪器与 技术不断进步，相继诞生了智能仪器、PC仪器、VXI仪器、虚拟仪器及互换性 虚拟仪器等微机化仪器及其自动测控系统，计算机与现代化仪器设备间的界限日 渐模糊，测控领域和范囤不断拓宽。近年来，以计算机为中心、以网络为核心的网络化测控技术与网络化测控系 统得到越来越多的应用，尤其是在航空航天等国防科技领域。网络化的测控系统 大体上由两部分组成：测控终端与传输介质，随着个人计算机的高速发展，测控 终端的位置越来越
12、多的被个人计算机所占据，其中，软件系统是计算机系统的核 心，甚至是整个测控系统的灵魂，应用于测控领域的软件系统称为监控软件。传 输介质组成的通信网络主耍完成数据的通信与采集，这种数据采集系统是整个测 控系统的主体，是完成测控任务的主力。因此，这种“监控软件一数据采集系 统”构架的测控系统结构在很多领域都得到了广泛的应用，并形成了一套完整的 理论。1-2课题背景1.2.1测控技术的国内外发展现状早期的测控系统采用大型仪表集中对各个重要设备的状态进行监控，通过操 作盘进行集中式操作；而计算机测控系统是以计算机为主体，加上检测装置、执 行机构与被控对象（生产过程）共同构成的整体。系统中的计算机实现生
13、产过程的 检测、监督和控制功能。由丁通信协议不开放，因此这利测控系统是一个自封闭 系统，一般只能完成单一的测控功能，一般通过接口，如RS-232或GPIB接口 可与本地计算机或其他仪器设备进行简单互连山。随着科学技术的发展，在我国国防、通信、航天、航空、气象、环境监测、 制造等领域，耍求测控和处理的信息量越来越大、速度越来越快。同时测控对象 的空间位置日益分散，测控任务日益复杂，测控系统日益庞大，因此，提出了测 控现场化、远程化、网络化的要求。传统的单机仪器己远远不能适应大数量、高 质量的信息采集耍求，产生了由计算机控制的测控系统，系统内单元通过各种总 线互连，进行信息的传输。网络化的测控技术
14、兴起于国外，是在计算机网络技术、通信技术高速发展， 以及对大容量分布式测控的大量需求背景下发展起来。主要可分为以下儿个阶 段。第一阶段：起始于20世纪70年代通用仪器总线(GPIB)的岀现，GPIB实现了计算机与 测控系统的首次结合，使得测量仪器从独立的手工操作单台仪器开始走向计算机 控制的多台仪器的测控系统。此阶段是网络化测控系统的雏形与起始阶段。第二阶段：起始于20世纪80年代VXI标准化仪器总线的出现，VXI系统可以将大型 计算机昂贵的外设、VXI设备、通信线路等硬件资源以及大型数据库程序等软件 资源纳入网络，使得这些宝贵的资源得以共享。此阶段是网络化测控系统的初步 发展阶段。第三阶段：
15、随着技术的发展，现场总线技术的出现带动了现场总线控制系统(FCS)的迅 速发展，使得可以在一个工厂范围内通过总线将成千上万个智能传感器/变送器 等智能化的仪表组成一个网络化测控仪器系统，此阶段是网络化测控系统的快速 发展阶段。第四阶段：在对现代化耍求极高的领域，传统的测控系统已经逐渐无法满足用户的要 求。许多部门或大型企业迫切要求构建基丁 Internet或大型局域网的网络化测控 系统，即通常所说的分布式测控网络，此阶段是网络化测控系统发展的成熟阶段。1.2.2虚拟仪器技术发展趋势虚拟仪器是微电子、通信、计算机等现代科学技术高速发展的产物。自从1785年库仑发明静电扭秤，1834年哈里斯提出静电电表结构以来，电测仪表和电子仪器随相关技术的进步、仪器仪表元器件质量的提高和测量理论方法的改进得到飞速发展。有一种较普遍地说法将测量仪器的发展分为五个阶段，如图1.1所示。图1.1测竄技术的发展从十九世纪初到二十世纪末，测量仪器经历了模拟仪器、电子仪器、数字仪 器、智能仪器等阶段，发展到现在的虚拟仪器。模拟仪器主耍有模拟式电压表、 电流表等，这些仪表解决了当时对某些量的测量的需求。从二十世纪初到五十年 代左右，测量仪器的材料性能得到改善
