【正文】 基于 labview 多功能的虛擬數(shù)字濾波器畢業(yè)設(shè)計(jì) XX 大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)論文 學(xué) 院系 XXXXXX 專(zhuān) 業(yè) XXXXX 學(xué) 生 姓 名 XXX 學(xué)號(hào) 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 2020 年 3 月 1 日 2020 年 6 月 20 日 設(shè)計(jì) 論文 地點(diǎn) 指 導(dǎo) 教 師 XXXX 專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人 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(hào)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(yǔ)音圖象處理數(shù)字通信譜分析模式識(shí)別自動(dòng)控制等領(lǐng)域數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)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(hào)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(hào)處理 本設(shè)計(jì)所采用的軟件是美國(guó) NI公司推出的 LabVIEWLabVIEW是一種基于圖形化編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境具有十分強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)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(kāi)發(fā) 平臺(tái)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(hào)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(hào)取樣和量化的 數(shù)字量其輸出是經(jīng)過(guò)變換的另一組數(shù)字量相對(duì)于模擬濾波器數(shù)字濾波器沒(méi)有漂移能夠處理低頻信號(hào)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(lái)越廣泛 關(guān)鍵詞數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字濾波器虛擬儀器 LabVIEW Design of FIR Filter Based on LabVIEW Abstract Nowadays 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 hasnt 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 WordsDigital Signal Process Digital Filter Virtual Instrument LabVIEW 目錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 11 引言 1 12 課題背景 1 測(cè)控技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 3 13 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 21 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(shì) 7 虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較 8 虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)的組成 10 虛擬儀器 IO 接口設(shè)備 11 虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu) 13 22 虛擬儀器的開(kāi)發(fā)軟件 14 虛擬儀器的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 14 圖形化虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái) LabVIEW 14 基于 LabVIEW 平臺(tái)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 31 信號(hào)采集理論 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 32 信號(hào)處理理論 21 按沖 激響應(yīng) h n 的長(zhǎng)度分類(lèi) 21 按有無(wú)遞歸結(jié)構(gòu)分類(lèi) 21 按頻域特點(diǎn)分 21 處理的變量的個(gè)數(shù)分 22 33 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 23 IIR 無(wú)限長(zhǎng)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 23 第四章 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 28 41 數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì) 28 42 濾波器及 labVIEW 實(shí)現(xiàn) 28 43 調(diào)用數(shù)字濾波器子程序的幾個(gè)問(wèn)題 29 調(diào)用的時(shí)的參數(shù)設(shè)置 29 2 濾波過(guò)程的響應(yīng)時(shí)間 30 AD 前的搞混濾波器 30 44 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(xiě)入部分 32 45 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 緒論 引言 測(cè)控技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)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(guó)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(lái)計(jì)算機(jī)微電子等技術(shù)迅猛發(fā)展在其推動(dòng)下測(cè)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(dòng)測(cè)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(cè)控領(lǐng)域和范圍不斷拓寬 [1] 近年 來(lái)以計(jì)算機(jī)為中心以網(wǎng)絡(luò)為核心的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)得到越來(lái)越多的應(yīng)用尤其是在航空航天等國(guó)防科技領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)化的測(cè)控系統(tǒng)大體上由兩部分組成測(cè)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(cè)控終端的位置越來(lái)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(cè)控系統(tǒng)的靈魂應(yīng)用于測(cè)控領(lǐng)域的軟件系統(tǒng)稱(chēng)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(cè)控系統(tǒng)的主體是完成測(cè)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(cè)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(cè)控技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 早期的測(cè)控系統(tǒng)采用大型儀表集中對(duì)各個(gè)重要設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控通過(guò)操作盤(pán)進(jìn)行集中式操作而計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為主體加上檢測(cè)裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)與被控對(duì)象 生產(chǎn)過(guò)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(guò)程的檢測(cè)監(jiān)督和控制功能由于通信協(xié)議不開(kāi)放因此這種測(cè)控系統(tǒng)是一個(gè)自封閉系統(tǒng)一般只能完成單一的測(cè)控功能一般通過(guò)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(jiǎn)單互連 [1] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在我國(guó)國(guó)防通信航天航空氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)制造等領(lǐng)域要求測(cè)控和處理的信息 量越來(lái)越大速度越來(lái)越快同時(shí)測(cè)控對(duì)象的空間位置日益分散測(cè)控任務(wù)日益復(fù)雜測(cè)控系統(tǒng)日益龐大因此提出了測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)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(cè)控系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)單元通過(guò)各種總線互連進(jìn)行信息的傳輸 網(wǎng)絡(luò)化的測(cè)控技術(shù)興起于國(guó)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(duì)大容量分布式測(cè)控的大量需求背景下發(fā)展起來(lái)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(cè)控系統(tǒng)的首次結(jié)合使得測(cè)量?jī)x器從獨(dú)立的手工操作單臺(tái)儀 器開(kāi)始走向計(jì)算機(jī)控制的多臺(tái)儀器的測(cè)控系統(tǒng)此階段是網(wǎng)絡(luò)化測(cè)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(kù)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(cè)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(chǎng)總線技術(shù)的出現(xiàn)帶動(dòng)了現(xiàn)場(chǎng)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(guò)總線將成千上萬(wàn)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(cè)控儀器系統(tǒng)此階段是網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)的快 速發(fā)展階段 第四階段 在對(duì)現(xiàn)代化要求極高的領(lǐng)域傳統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足用戶(hù)的要求許多部門(mén)或大型企業(yè)迫切要求構(gòu)建基于 Inter 或大型局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)即通常所說(shuō)的分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)此階段是網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)發(fā)展的成熟階段 虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 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(kù)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(lái)電測(cè)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(cè)量理論方法的改進(jìn)得到飛速發(fā)