【正文】 XX大學(xué)2011屆本科畢業(yè)論文XX大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）學(xué) 院（系）：XXXXXX專 業(yè)：XXXXX學(xué) 生 姓 名：XXX學(xué)號：XXXXXXX設(shè)計(jì)(論文)題目：基于多功能DAQ卡的虛擬數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)起 迄 日 期:2011 年 3月1日~ 2011 年 6月20日設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):指 導(dǎo) 教 師:XXXX專業(yè)負(fù)責(zé)人:41摘 要基于LabVIEW的FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)當(dāng)前我們正處于數(shù)字化時(shí)代，數(shù)字信號處理技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注，其理論及算法隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的進(jìn)步得到了飛速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于語音圖象處理、數(shù)字通信、譜分析、模式識別、自動控制等領(lǐng)域。數(shù)字濾波器是數(shù)字信號處理中最重要的組成部分之一，幾乎出現(xiàn)在所有的數(shù)字信號處理系統(tǒng)中。設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字濾波器可以有助于我們更好的了解數(shù)字信號處理。本設(shè)計(jì)所采用的軟件是美國NI公司推出的LabVIEW，LabVIEW是一種基于圖形化編程語言的開發(fā)環(huán)境，具有十分強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。它為虛擬儀器設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)便捷、輕松的設(shè)計(jì)環(huán)境，是目前應(yīng)用最廣泛的虛擬儀器開發(fā)平臺軟件之一。所以，本文選取LabVIEW作為設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的軟件。數(shù)字濾波器是指有完成信號濾波處理的功能，用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的離散時(shí)間線性非時(shí)變系統(tǒng)，其輸入是一組(由模擬信號取樣和量化的)數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)字量。相對于模擬濾波器，數(shù)字濾波器沒有漂移，能夠處理低頻信號，頻率響應(yīng)特性可做成非常接近于理想的特性。另外其精度較高，容易集成等，這些特點(diǎn)決定了數(shù)字濾波器的應(yīng)用越來越廣泛。關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理；數(shù)字濾波器；虛擬儀器；LabVIEWDesign of FIR Filter Based on LabVIEWAbstractNowadays we are in the digital time, the technology of digital signal process are paid extensive attention by people. With the development of technology of puter and microelectronics, the theory and arithmetic of digital signal process develop quickly, in some areas such as digital filters which extensively used in audio and video process, digital munications, frequency analysis, autocontrol and so on. Digital filter is one of the most important part of digital signal process, which almost appeared in all digital signal process system. Designing a digital filter could help us understand digital signal process more clearly.The 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 designing 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 acplish the signal filter using finite precision arithmetic, with a group of digital signal input (which are 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 hasn’t excursion, is able to process low frequency signal, the characteristic of 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目錄摘 要 IAbstract II第一章 緒論 1 引言 1 課題背景 1 測控技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢 3 本設(shè)計(jì)所做的工作 6 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì) 6第二章 虛擬儀器 7 虛擬儀器技術(shù)概述 7 虛擬儀器的概念 7 虛擬儀器的特點(diǎn)及優(yōu)勢 7 虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較 8 虛擬儀器測試系統(tǒng)的組成 10 虛擬儀器I/O接口設(shè)備 11 虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu) 13 虛擬儀器的開發(fā)軟件 14 虛擬儀器的開發(fā)語言 14 圖形化虛擬儀器開發(fā)平臺——LabVIEW 14 基于LabVIEW平臺的虛擬儀器程序設(shè)計(jì) 15第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論 17 17 數(shù)據(jù)采集技術(shù)概論 17 采集系統(tǒng)的一般組成及各部分功能描述 19 傳感器 21 21 按沖激響應(yīng)h(n)的長度分類 21 按有無遞歸結(jié)構(gòu)分類 21 按頻域特點(diǎn)分 21 22 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 23 IIR 無限長數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 23第四章 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 28 數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì) 28 濾波器及l(fā)abVIEW實(shí)現(xiàn) 28 調(diào)用數(shù)字濾波器子程序的幾個(gè)問題 29 .調(diào)用的時(shí)的參數(shù)設(shè)置 29 30 A/D前的搞混濾波器 30 濾波器的設(shè)計(jì) 30 選擇濾波器 30 數(shù)據(jù)保存部分 31 數(shù)據(jù)寫入部分 32 數(shù)字濾波器的整個(gè)框圖 33第五章 總結(jié)與展望 35致 謝 37參 考 文 獻(xiàn) 38第一章 緒論 引言測控技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)和國防科技等諸多領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，它的現(xiàn)代化已被認(rèn)為是科學(xué)技術(shù)、國防現(xiàn)代化的重要條件和明顯標(biāo)志。20世紀(jì)70年代以來，計(jì)算機(jī)、微電子等技術(shù)迅猛發(fā)展，在其推動下，測控儀器與技術(shù)不斷進(jìn)步，相繼誕生了智能儀器、PC儀器、VXI儀器、虛擬儀器及互換性虛擬儀器等微機(jī)化儀器及其自動測控系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化儀器設(shè)備間的界限日漸模糊，測控領(lǐng)域和范圍不斷拓寬[1]。近年來，以計(jì)算機(jī)為中心、以網(wǎng)絡(luò)為核心的網(wǎng)絡(luò)化測控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)得到越來越多的應(yīng)用，尤其是在航空航天等國防科技領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)化的測控系統(tǒng)大體上由兩部分組成：測控終端與傳輸介質(zhì)，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，測控終端的位置越來越多的被個(gè)人計(jì)算機(jī)所占據(jù)，其中，軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，甚至是整個(gè)測控系統(tǒng)的靈魂，應(yīng)用于測控領(lǐng)域的軟件系統(tǒng)稱為監(jiān)控軟件。傳輸介質(zhì)組成的通信網(wǎng)絡(luò)主要完成數(shù)據(jù)的通信與采集，這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個(gè)測控系統(tǒng)的主體，是完成測控任務(wù)的主力。因此，這種“監(jiān)控軟件－數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”構(gòu)架的測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，并形成了一套完整的理論[1]。 課題背景 測控技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀早期的測控系統(tǒng)采用大型儀表集中對各個(gè)重要設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過操作盤進(jìn)行集中式操作；而計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為主體，加上檢測裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與被控對象(生產(chǎn)過程)共同構(gòu)成的整體。系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的檢測、監(jiān)督和控制功能。由于通信協(xié)議不開放，因此這種測控系統(tǒng)是一個(gè)自封閉系統(tǒng)，一般只能完成單一的測控功能，一般通過接口，如RS232或GPIB接口可與本地計(jì)算機(jī)或其他儀器設(shè)備進(jìn)行簡單互連[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在我國國防、通信、航天、航空、氣象、環(huán)境監(jiān)測、制造等領(lǐng)域，要求測控和處理的信息量越來越大、速度越來越快。同時(shí)測控對象的空間位置日益分散，測控任務(wù)日益復(fù)雜，測控系統(tǒng)日益龐大，因此，提出了測控現(xiàn)場化、遠(yuǎn)程化、網(wǎng)絡(luò)化的要求。傳統(tǒng)的單機(jī)儀器己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)大數(shù)量、高質(zhì)量的信息采集要求，產(chǎn)生了由計(jì)算機(jī)控制的測控系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)單元通過各種總線互連，進(jìn)行信息的傳輸。網(wǎng)絡(luò)化的測控技術(shù)興起于國外，是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)高速發(fā)展，以及對大容量分布式測控的大量需求背景下發(fā)展起來。主要可分為以下幾個(gè)階段。第一階段：起始于20世紀(jì)70年代通用儀器總線(GPIB)的出現(xiàn)，GPIB實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與測控系統(tǒng)的首次結(jié)合，使得測量儀器從獨(dú)立的手工操作單臺儀器開始走向計(jì)算機(jī)控制的多臺儀器的測控系統(tǒng)。此階段是網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的雛形與起始階段。第二階段：起始于20世紀(jì)80年代VXI標(biāo)準(zhǔn)化儀器總線的出現(xiàn)，VXI系統(tǒng)可以將大型計(jì)算機(jī)昂貴的外設(shè)、VXI設(shè)備、通信線路等硬件資源以及大型數(shù)據(jù)庫程序等軟件資源納入網(wǎng)絡(luò)，使得這些寶貴的資源得以共享。此階段是網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的初步發(fā)展階段。第三階段：隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)帶動了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)的迅速發(fā)展，使得可以在一個(gè)工廠范圍內(nèi)通過總線將成千上萬個(gè)智能傳感器/變送器等智能化的儀表組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化測控儀器系統(tǒng)，此階段是網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的快速發(fā)展階段。第四階段：在對現(xiàn)代化要求極高的領(lǐng)域，傳統(tǒng)的測控系統(tǒng)已經(jīng)逐漸無法滿足用戶的要求。許多部門或大型企業(yè)迫切要求構(gòu)建基于Internet或大型局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)，即通常所說的分布式測控網(wǎng)絡(luò)，此階段是網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)發(fā)展的成熟階段。 虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢虛擬儀器是微電子、通信、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物。自從1785年庫侖發(fā)明靜電扭秤，1834年哈里斯提出靜電電表結(jié)構(gòu)以來，電測儀表和電子儀器隨相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步、儀器儀表元器件質(zhì)量的提高和測量理論方法的改進(jìn)得到飛速發(fā)展。有一種較普遍地說法將測量儀器的發(fā)展分為五個(gè)階段。虛擬儀器智能儀器數(shù)字儀器電子儀器模擬儀器九十年代70年代20世紀(jì)五十年代19世紀(jì)從十九世紀(jì)初到二十世紀(jì)末，測量儀器經(jīng)歷了模擬儀器、電子儀器、數(shù)字儀器、智能儀器等階段，發(fā)展到現(xiàn)在的虛擬儀器。模擬儀器主要有模擬式電壓表、電流表等，這些儀表解決了當(dāng)時(shí)對某些量的測量的需求。從二十世紀(jì)初到五十年代左右，測量儀器的材料性能得到改善出現(xiàn)了電子管，同時(shí)測量理論和方法與電子技術(shù)、控制技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了以記錄儀和示波器為代表的電子儀表五十年代以后隨著晶體管和集成電路的出現(xiàn)以及應(yīng)用電子技術(shù)的發(fā)展將數(shù)字技術(shù)成功地應(yīng)用到測量儀器。這時(shí)電子控制集成電路和計(jì)