目录
1．LABVIEW相关简介 (1)
1.1 虚拟仪器概念 (1)
1.2虚拟仪器的工作原理 (1)
1.3 Lab VIEW介绍 (2)
2．数字滤波器的原理 (4)
2.1几种基本的滤波器类型介绍 (4)
2.2 数字滤波器 (4)
2.3数字滤波器的分类 (5)
3.滤波器方案设计及实现 (6)
4.调试过程及结果 (8)
4.1低通滤波功能 (8)
4.2高通滤波功能 (10)
4.3 其他类型滤波器 (12)
5.心得体会 (12)
6.参考文献 (13)
基于LABVIEW的虚拟数字滤波器设计
1．LabVIEW相关简介
1.1 虚拟仪器概念
传统仪器一般是一台独立的装置，从外观上看，它是一般由操作面板、信号输入端口、检测结果输出这几个部分组成。操作面板上一般有一些开关、按钮、旋钮等。检测结果的输出方式有数字显示、指针式表头显示、图形显示及打印输出等。
而所谓的虚拟仪器，就是在通用的计算机平台上定义和设计仪器的功能，用户操作计算机的同时就是在使用一台专门的电子仪器。虚拟仪器以计算机为核心，充分利用计算机强大的图形界面和数据处理能力，提供对测量数据的分析和显示功能。虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的用户需求。如果在计算机内插上一块数据采集卡，就可以把传统仪器的所有功能模块都集成在一台计算机中了。而软件就成为了虚拟仪器的关键，任何一个使用者都可以通过修改虚拟仪器的软件来改变它的功能，这就是美国NI公司“软件就是仪器”一说的来历。影响最大的虚拟仪器编程语言是美国NI公司的Lab VIEW 和Lab Windows/CVI。本次设计即要用到Lab VIEW。
1.2虚拟仪器的工作原理
虚拟仪器以透明的方式把计算机资源和仪器硬件的测试能力结合起来。与传统仪器一样，虚拟仪器同样划分为数据采集与控制、数据分析与处理、结果表达三大功，实现了仪器功能的运作。虚拟仪器的功能模块如图 1 所示。
虚拟仪器用各种图标或控件来虚拟传统仪器面板上的各种器件。由各种开关图标实现仪器电源的通断；由各种按钮图标来设置被测信号的“放大倍数”、“通道”等参数；由各种显示控件以数值或波形的方式显示测量或分析结果；由计算机的鼠标和键盘操作来模拟传统仪器面板上的实际操作；以对图形化软件流程图的编程来实现各种信号测量和数据分析
功能。
图1 虚拟仪器的功能模块
1.3 Lab VIEW介绍
Lab VIEW是目前国际上唯一的编译型图形化编程语言，使用“所见即所得”的可视化技术建立人机界面，使用图标表示功能模块迷失用图标之间的连线表示各模块间的数据传递。同时，Lab VIEW继承了高级编程语言的结构化和模块化编程的优点，支持模块化与层次化实际，这种结构的实际增强了程序的可读性。
Lab VIEW是一种图形化的编程语言和开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接收，被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件。Lab VIEW是一个功能强大且灵活的软件，利用他可以方便的建立自己的虚拟仪器。以Lab VIEW为代表的图形化编程语言，又称为“G”语言。使用这种语编程时，基本上不需要编写程序代码，而是“绘制”程序流程图。Lab VIEW尽可能利用工程技术人员所熟悉的术语、图标和概念，因而它是一种面向最终用户的开发工具，可以增强工程人员构建自己的科学和工程系统的能力，可为实现仪器编程和数据采集系统提供便捷途径。
利用Lab VIEW，可产生独立运行的可执行文件。Lab VIEW是真正的32位编译器。像其他软件一样，Lab VIEW提供了Windows，UNIX，Linux和Macintosh等多种版本。在安装Lab VIEW软件后，从开始菜单中运行“National Instruments LabVIEW7.1”，在计算机屏幕上将出现如图2所示的对话框。在这个对话框中可以直接访问某些Lab VIEW资源和工具，而不需要打开程序窗口。
图2 LabVIEW对话框
在Lab VIEW对话框中单击New...按钮，将弹出如图3所示的New对话框。在New对话框左边的Greate new：中，树形控件用于选择新建文档类型。其中，Blank VI用于建立一个新程序；VI from Template按类型列出Lab VIEW系统提供的程序模板，用户可以以这些模板为基础，建立自己的程序；Other Document Typlate列出其他文档类型，比如全局变量、自定义控件、运行时菜单等。当选中某一个模板VI时，Front panel preview和Black diagram preview子窗口给出其前面板和框图预览。Description子窗口给出所选文档类型的简单描述。选种适当的文档类型后，单击OK按钮，将打开对应的新文档窗口
图3 Lab VIEW新建对话框
2．数字滤波器的原理
本次设计要求设计滤波器将初始信号进行滤波处理，现在先对滤波器的相关原理进行阐述。
2.1几种基本的滤波器类型介绍
所谓滤波器，就是使有用信号频率能比较顺利地通过，而将无用或有害的信号滤掉，或让它们受到较大的衰减。按工作频率的范围，可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器及带阻滤波器。低通滤波器只有低频信号能通过而高频信号不能通过；高通滤波器只有高频信号能通过而低频信号不能通过；带通滤波器只有某一个通频带范围内的信号能通过，而在此之外的其他频率的信号不能通过；带阻滤波器只会阻碍某一个频带范围内的信号通过，频带以外的信号不会受到影响。
2.2 数字滤波器
滤波器可分为三类：模拟滤波器、采样滤波器和数字滤波器。模拟滤波器（AF）可以
是由RLC构成的无源滤波器，也可以是加上运放的有源滤波器，它们是连续时间系统。采
样滤波器（SF）由电阻、电容、电荷转移器件、运放等组成，属于离散时间系统，其幅度是连续的。开关电容滤波器、电荷耦合滤波器军属这类滤波器。数字滤波器（DF）由加法器、乘法器、存储延迟单元、时钟脉冲滤波器及逻辑单元等数字电路构成。它精度高，稳定性好，不存在阻抗匹配问题，可以时分复用，能够完成一些模拟滤波器完成不了的滤波任务。其缺点是需要抽样、量化、编码，以及受时钟频率所限，所能处理的信号最高频率还不够高。另外，由于有限字长效应会造成域设计值的频率偏差、量化和运算噪声及极限环振荡。此次我们要求设计的就是数字滤波器。
2.3数字滤波器的分类
从各种不同角度对数字滤波器分类：
1）按冲激响应h(n)的长度分类
分为有限冲激响应（FIR）DF和无限冲激响应（IIR）DF两种。冲激响应本来是用于模拟系统，指系统对冲激函数δ（t）的响应。发展到数字滤波器后，工程上仍沿用这个名称，与单位抽样响应和单位脉冲响应的说法通用。
IIR DF和FIR DF在特性、结构、设计方法、运用场合等方面均不相同，要根据实际情况而定。
2）按有无递归结构分类
分为递归型和非递归型。递归表现为实现过程中出现反馈回路。即将某些输出量反馈到原输入点与原输入量相加。一般来说，IIR DF 的H(z)有分母，须用递归型结构实现；FIR DF 的H(z)无分母，用非递归型结构实现。但是FIR DF也可以用递归型结构实现，比如
H(z)=1+z-1+z-2+z-3可以改写然后用递归型结构实现。
因此，尽管IIR、FFR与递归非递归有着密切的关系，但它们毕竟是从不同的角度看问题，在概念上不能混为一谈。
3）按频域特点分
分为低通滤波器（LP DF）、高通滤波器(HP DF)、带通滤波器（BP DF）和带阻滤波器（BS DF）四种。
这里要特别强调一点的是：数字滤波器的频响是周期的,其重复周期是采样频率f,或者数字频率2π，且在每一周期内，幅频特性具有对称性。比如采样频率f=8000Hz,数字带通的通带是300～3400Hz，那么它的重复周期为8000Hz，由对称性可知4600～7700Hz 也是通带，由周期性可知8300～11400Hz也是通带，等等。因此，如果你想从0～20kHz 的信号中虑出1～4kHz的频率成分，那么在0～20kHz的频率范围内，带通滤波器应该只有1～4kHz的通带。因为频响的周期为采样频率f所以在f内与1～4kHz相对称的通带f-4kHz～f-1kHz必须在20kHz的频率之外，应有
f-4kHz>20kHz
即f>24kHz
则此时带通滤波器的通带范围为1～4kHz，20～23kHz，25～28kHz，……从而保证了在0～20 kHz的频率范围内，只有1～4kHz的频率成分可以通过该滤波器。
因此，所谓低通、高通、，带通、带阻都是指频率f介于0～f/2或数字频率ω介于0～π的那一段幅频特性而言的。也就是说，数字滤波器处理的频率应该小于f/2.
关于数字频率ω，一定要注意它是真实频率于采样频率之比。说一个数字频率低通的带通是0～0.1π,则时钟为1Hz时是指0～50Hz，时钟为2Hz时是指0～100Hz，时钟为100kHz时是指0～5kHz，是相对频率。
4）按同时处理的变量的个数分
分为一维和多维滤波器。一维滤波器的输入、输出、冲激响应和频响分别是x(n)、y(n)、h(n)、和H(ejω),二维滤波器分别是x(n,m)、y(n,m)、h(n,m)和H(ejω1,ejω2) ,三维和三维以上类推。一位滤波器最常用。二维滤波器主要用于图象处理，其用途日益广泛。
分类的方法还有很多，比如线性滤波器和非线性滤波器、时变DF和非时变DF、纯振幅DF和纯相位DF、线性相位DF和非线性相位DF等等。
3.滤波器方案设计及实现
按照本次设计的题目要求：利用LABVIEW设计一个数字滤波器，可以实现IIR、FIR 等数字滤波功能，参数可调。进行了滤波器的设计。将两路不同频率的信号先叠加，然后通过滤波，将一路信号滤除，而保留有用信号。叠加即将两个信号相加，用到了一个数学
公式。然后信号进入到一个选择结构，选择结构中有两路分支，每路分支均有一个滤波模块，其中一个为IIR滤波器，另一个为FIR滤波器，通过按钮可选择IIR或是FIR.每个滤波模块都可通过外部按钮对其参数进行调整，各个过程的波形都用波形图显示出来。如图4所示为数字滤波器的程序框图。
图4 滤波器程序框图
图中可看出，整个程序处于一个大循环中，这样在各时刻，当调整参数时，程序也会即时更新，按停止按钮时，滤波器停止工作。
如图5所示为滤波器的前面板，四个波形显示器分别显示不同时刻的波形，而IIR和FIR的滤波参数调整按钮都在显示在面板上，还可以选择滤波器的类型。
通过IIR和FIR滑动选择按钮可先选择所需用的滤波器，然后对相应的滤波器进行设置。拓扑结构设置，选择滤波器类型，如低通或高通，截止频率设置等待。
该设计可对任意频率的信号进行滤波，只须滤波前弄清楚待滤波信号的各参数，然后选择合适的滤波器并设置适当的参数即可，在调试部分会对此进行详细的讲述。
图5 数字滤波器前面板
4.调试过程及结果
现对已设计的滤波器的功能进行验证，看看其是否能完成相应的滤波功能。
现将一路20Hz的正弦波和一路100Hz的正弦波进行叠加，然后滤除其中一路。只对低通和高通进行举例验证。
4.1低通滤波功能
用低通滤波器将100Hz的信号滤除，保留20Hz的信号。用IIR巴特沃斯滤波器，设置
为低通类型如图6。
图6 低通滤波器
因为要保留20Hz 的信号，故截止频率要设置在20Hz 以上，设置为25Hz ，调整阶数为11阶，其余参数不用设置，则滤波的波形如图7所示。
图7 IIR 低通滤波效果
由图7观察可知，滤波后的波形跟叠加前的20Hz 信号波形一致，即滤波效果比较理想，20Hz 被完全保留，而100Hz 被完全滤除。
当选用FIR 滤波器的时候也可以达到理想的效果，如图8所示。
图8 FIR 低通滤波效果
其参数如图中FIR 参数，拓扑结构为Windowed FIR ，抽头数100，最低通带50Hz 。
4.2高通滤波功能
用高通滤波器将20Hz 的信号滤除，保留100Hz 的信号。用IIR 巴特沃斯滤波器，设置为如图9所示的高通类型。
图9 高通滤波器
先选择IIR的巴特沃斯低通滤波器，其参数有低截止频率设置为90，阶数设置为9阶，滤波效果如图10。
图10 IIR 高通滤波器
同理可用FIR进行高通滤波，实现比较理想的滤波效果，如图11所示。
其参数为最低通带63Hz，抽头数61。
图11 FIR高通滤波器
4.3 其他类型滤波器
经过验证，其他类型的滤波器，如IIR带通和带阻，FIR带通和带阻的功能只须选择适当的拓扑结构，设置适当的滤波参数，均能理想的滤波，在此不一一叙述。
5.心得体会
在暑期近两个月的学习时间中，我通过自学和同学们的帮助以及查阅资料，我基本上完成了这次强化训练的要求。最终把Lab VIEW滤波器的设计完成。在整个过程中，学习到了不少新的知识点。Lab VIEW虚拟仪器开发平台是之前不曾接触的软件，在本次设计中，我先花了近两周的时间来学习Lab VIEW知识，对其中的各个器件和VI模块的功能和用法都一一研究，边学习，边实际操作，很快便具备了基本的LabVIEW编程能力，在正式开始设计滤波器之前，我便按照指导书进行了一些简单的VI设计，这个过程使我的个人能力提高不少。之后我开始着手了滤波器的设计工作，我开始查阅资料，学习滤波器的
相关知识，对滤波器的原理进行深刻学习，对各种滤波器的功能和用法都仔细研究，对低
通、高通、带通、带阻滤波器的各参数意义都理解。在这一切准备工作之后，我便在开发平台上进行设计，过程中不断遇到新问题，都在深入学习后解决了，在不断地更改和尝试后终于达到基本要求。
本次暑期训练是对我很好的一次磨练，在假期里，我克服各种因素，坚持学习，坚持独立完成任务。我不仅学到了新知识，而且对WORD软件更加熟练，对课设文档的撰写方法也又一次巩固。
现在，我一对基于LabVIEW的虚拟仪器设计具备浓厚的兴趣，今后将进行不懈的探究，希望能熟练地掌握它。而这一次，我发现学习好它的一个有效方法就是动脑动手进行一些开发和设计，在开发和设计的过程中去思考和学习，边学边用，则能真正的理解原理和过程，达到掌握相关知识点的目的。当前虚拟仪器应用非常广泛，其数字信号处理功能在各行各业大显身手，故电子相关专业的学生掌握它的基本原理和应用十分必要，将来从事相关专业的工作，它也是一项技术和能力。所以，今后我亦将继续学习相关知识，做到精益求精。
6.参考文献
[1] 周求湛，钱志鸿，刘萍萍等，虚拟仪器与LabVIEW7.1程序设计.北京：北京航空航天大学出版社，2004
[2] 雷振山，LabVIEW7.1Express实用技术编程.北京：中国铁道出版社，2004
[3] 侯国屏，叶齐鑫主编，基于LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计.北京：青华大学出版社，2004
[4] 宗孔德，胡广书，数字信号处理.北京：青华大学出版社，1988
[5] Gary W.Johnson,Richard Jennings著.武嘉，陆劲昆.LabVIEW图形编程. 北京：北京大学出版社，2002
[6] 吴正毅.测试技术与测试信号处理. 北京：青华大学出版社，1991
目录 1.题目.......................................................................................... .2 2.要求 (2) 3.设计原理 (2) 3.1 数字滤波器基本概念 (2) 3.2 数字滤波器工作原理 (2) 3.3 巴特沃斯滤波器设计原理 (2) 3.4脉冲响应不法 (4) 3.5实验所用MA TLAB函数说明 (5) 4.设计思路 (6) 5、实验内容 (6) 5.1实验程序 (6) 5.2实验结果分析 (10) 6.心得体会 (10) 7.参考文献 (10)
一、题目：巴特沃斯数字低通滤波器 二、要求：利用脉冲响应不变法设计巴特沃斯数字低通滤波器，通带截止频率100HZ,采样频率1000HZ ，通带最大衰减为0.5HZ ，阻带最小衰减为10HZ ，画出幅频、相频相应相应曲线。并假设一个信号x(t)=sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t),其中f1=50HZ,f2=200HZ 。用此信号验证滤波器设计的正确性。 三、设计原理 1、数字滤波器的基本概念 所谓数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过数值运算处理改变输入信号所含频率成分的相对比例，或者滤波器除某些频率成分的数字器件或程序，因此，数字滤波的概念和模拟滤波相同，只是的形式和实现滤波方法不同。正因为数字滤波通过数值运算实现滤波，所以数字滤波处理精度高、稳定、体积小、质量轻、灵活、不存在阻抗匹配问题，可以实验模拟滤波器无法实现的特殊滤波功能。如果要处理的是模拟信号，可通过A\DC 和D\AC,在信号形式上进行匹配转换，同样可以使用数字滤波器对模拟信号进行滤波。 2、数字滤波器的工作原理 数字滤波器是一个离散时间系统，输入x(n)是一个时间序列，输出y(n)也是一个时间序列。如数字滤波器的系统函数为H(Z),其脉冲响应为h(n),则在时间域内存在下列关系 y(n)=x(n) h(n) 在Z 域内，输入输出存在下列关系 Y(Z)=H(Z)X(Z) 式中，X(Z),Y(Z)分别为输入x(n)和输出y(n)的Z 变换。 同样在频率域内，输入和输出存在下列关系 Y(jw)=X(jw)H(jw) 式中，H(jw)为数字滤波器的频率特性，X(jw)和Y(jw)分别为x(n)和y(n)的频谱。w 为数字角频率，单位rad 。通常设计H(jw)在某些频段的响应值为1，在某些频段的响应为0.X(jw)和H(jw)的乘积在频率响应为1的那些频段的值仍为X(jw)，即在这些频段的振幅可以无阻碍地通过滤波器，这些频带为通带。X(jw)和H(jw)的乘积在频段响应为0的那些频段的值不管X(jw)大小如何均为零，即在这些频段里的振幅不能通过滤波器，这些频带称为阻带。 一个合适的数字滤波器系统函数H(Z)可以根据需要输入x(n)的频率特性，经数字滤波器处理后的信号y(n)保留信号x(n)中的有用频率成分，去除无用频率成分。 3、巴特沃斯滤波器设计原理 （1）基本性质 巴特沃斯滤波器以巴特沃斯函数来近似滤波器的系统函数。巴特沃斯滤波器是根据幅频特性在通频带内具有最平坦特性定义的滤波器。 巴特沃思滤波器的低通模平方函数表示1 () ΩΩ+ =Ωc N /22 a 11 ) (j H
经典 无源低通滤波器的设计
团队：梦知队 团结奋进，求知创新，追求卓越，放飞梦想 队员： 日期：2010.12.10 目录 第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建 (3) 1.1 理论分析 (3) 1.2 电路组成 (4) 1.3 一阶无源RC低通滤波电路性能测试 (5) 1.3.1 正弦信号源仿真与实测 (5) 1.3.2 三角信号源仿真与实测 (10) 1.3.3 方波信号源仿真与实测 (15) 第二章二阶无源LC低通滤波电路的构建 (21) 2.1理论分析 (21) 2.2 电路组成 (22) 2.3 二阶无源LC带通滤波电路性能测试 (23) 2.3.1 正弦信号源仿真与实测 (23) 2.3.2 三角信号源仿真与实测 (28)
2.3.3 方波信号源仿真与实测 (33) 第三章结论与误差分析 (39) 3.1 结论 (39) 3.2 误差分析 (40) 第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建1.1理论分析 滤波器是频率选择电路，只允许输入信号中的某些频率成分通过，而阻止其他频率成分到达输出端。也就是所有的频率成分中，只是选中的部分经过滤波器到达输出端。 低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。 图1 RC低通滤波器基本原理图 当输入是直流时，输出电压等于输入电压，因为Xc无限大。当输入
频率增加时，Xc减小，也导致Vout逐渐减小，直到Xc=R。此时的频率为滤波器的特征频率fc。 解出，得： 在任何频率下，应用分压公式可得输出电压大小为： 因为在＝时，Xc=R，特征频率下的输出电压用分压公式可以表述为： 这些计算说明当Xc=R时，输出为输入的70.7%。按照定义，此时的频率称为特征频率。 1.2电路组成
IIR 数字滤波器设计原理 利用双线性变换设计IIR 滤波器（只介绍巴特沃斯数字低通滤波器的设计），首先要设计出满足指标要求的模拟滤波器的传递函数)(s H a ，然后由)(s H a 通过双线性变换可得所要设计的IIR 滤波器的系统函数)(z H 。 如果给定的指标为数字滤波器的指标，则首先要转换成模拟滤波器的技术指标，这里主要是边界频率 s p w w 和的转换，对s p αα和指标不作变化。边界频率的转换关系为)21tan(2w T =Ω。接着，按照模拟低通滤波器的技术指标根据相应 设计公式求出滤波器的阶数N 和dB 3截止频率c Ω；根据阶数N 查巴特沃斯归一 化低通滤波器参数表，得到归一化传输函数 )(p H a ；最后，将c s p Ω=代入)(p H a 去归一，得到实际的模拟滤波器传输函数)(s H a 。之后，通过双线性变换法转换公式 11 112--+-=z z T s ，得到所要设计的IIR 滤波器的系统函数)(z H 。 步骤及内容 1) 用双线性变换法设计一个巴特沃斯IIR 低通数字滤波器。设计指标参数为： 在通带内频率低于π2.0时，最大衰减小于dB 1；在阻带内[]ππ,3.0频率区间上，最小衰减大于dB 15。 2) 以π02.0为采样间隔，绘制出数字滤波器在频率区间[]2/,0π上的幅频响应特 性曲线。 3) 程序及图形 程序及实验结果如下： %%%%%%%%%%%%%%%%%%
%iir_1.m %lskyp %%%%%%%%%%%%%%%%%% rp=1;rs=15; wp=.2*pi;ws=.3*pi; wap=tan(wp/2);was=tan(ws/2); [n,wn]=buttord(wap,was,rp,rs,'s'); [z,p,k]=buttap(n); [bp,ap]=zp2tf(z,p,k); [bs,as]=lp2lp(bp,ap,wap); [bz,az]=bilinear(bs,as,.5); [h,f]=freqz(bz,az,256,1); plot(f,abs(h)); title('双线性z 变换法获得数字低通滤波器，归一化频率轴'); xlabel('\omega/2\pi'); ylabel('低通滤波器的幅频相应');grid; figure; [h,f]=freqz(bz,az,256,100); ff=2*pi*f/100; absh=abs(h); plot(ff(1:128),absh(1:128)); title('双线性z 变换法获得数字低通滤波器,频率轴取[0,\pi/2]'); xlabel('\omega'); ylabel('低通滤波器的幅频相应');grid on; 运行结果： 00.050.10.150.20.25 0.30.350.40.450.500.1 0.2 0.3 0.40.50.60.70.8 0.9 1 双线性z 变换法获得数字低通滤波器，归一化频率轴 ω/2π低通滤波器的幅频相应
基于LABVIEW的数字钟设计 摘要：LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器集成环境）是一种图形化的编程语言（又称G语言），它是由美国NI公司推出的虚拟仪器开发平台，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境。本文利用labview实现电子时钟的设计与仿真，即通过labview获取电脑的系统时间，然后分离出给数字，再通过布尔指示灯显示。关键词：虚拟仪器；LABVIEW；数字时钟；可重入函数； 引言 随着科学技术的飞速发展,测试领域需要不断更新检测设备,以满足工业生产及科研开发需求。在我国,传统测试仪器自动化程度较低,其测量精度和可靠性均低于国外,而高档测试仪器基本上依靠国外进口,不但造价高,而且功能单一、适用范围窄,虚拟仪器技术的出现,彻底改变了这种局面[1]。 虚拟仪器[2]是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起，利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能，打破了传统仪器的框架，利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。 本文首先介绍了系统的设计思路,在此基础上给出了各个功能模块的实现，并对数字钟的界面进行了适当的美化。 1设计思路 本系统的基本设计思路是通过可以获取时间的控件来获取相关信息，如：年、月、日、星期、时、分、秒等，然后返回当前时间的时间标识。然后利用除10取余取商分离个十位，再通过布尔指示灯显示。数字的显示主要是由7个长条的布尔指示灯组成，原理与7段数码管相似，数字的显示通过7个不同的布尔值控制，将0-9对应的7段布尔显示值依次存入一个布尔数组里，只需提取此数组的不同段即可让其显示不同的值，如显示“0”提取数组的0-6位分别赋值给7个布尔指示灯显示。以此类推，可以实现九位数字即0到9的可视化显示[3]。 2 数字时钟的组成[4] 设计中要用到自动获取系统时间、指示灯、簇、数组、常量、真常量、假常
目录 1. 数字滤波器的设计任务及要求 (2) 2. 数字滤波器的设计及仿真 (2) 2.1数字滤波器的设计 (3) 2.2数字滤波器的性能分析 (3) 3. 数字滤波器的实现结构对其性能影响的分析 (8) 3.1数字滤波器的实现结构一及其幅频响应 (10) 3.2数字滤波器的实现结构二及其幅频响应 (12) 3.3 数字滤波器的实现结构对其性能影响的小结 (12) 4. 数字滤波器的参数字长对其性能影响的分析 (13) 4.1数字滤波器的实现结构一参数字长及幅频响应特性变化 4.2数字滤波器的实现结构二参数字长及幅频响应特性变化 4.3 数字滤波器的参数字长对其性能影响的小结 (16) 5. 结论及体会 (16) 5.1 滤波器设计、分析结论 (16) 5.2 我的体会 (16) 5.3 展望 (16)
1.数字滤波器的设计任务及要求 1. 设计说明 每位同学抽签得到一个四位数，由该四位数索引下表确定待设计数字滤波器的类型及其设计方法，然后用指定的设计方法完成滤波器设计。 要求：滤波器的设计指标： 低通： (1)通带截止频率πrad (id) pc 32 ln = ω (2)过渡带宽度πrad ) (i d 160 10log tz ≤?ω (3)滚降dB αroll 60= 其中，i d — 抽签得到那个四位数（学号的最末四位数），本设计中i d =0201。 2. 滤波器的初始设计通过手工计算完成； 3. 在计算机辅助计算基础上分析滤波器结构对其性能指标的影响（至少选择两种以上合适的滤波器 结构进行分析）； 4. 在计算机辅助计算基础上分析滤波器参数的字长对其性能指标的影响； 5. 以上各项要有理论分析和推导、原程序以及表示计算结果的图表； 6. 课程设计结束时提交设计说明书。 2.数字滤波器的设计及仿真 2.1数字滤波器（编号0201）的设计 数字滤波器是数字信号处理的重要工具之一，它通过数值运算处理改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤出某些频率成分的数字器件或程序，而数字滤波器处理精度高、体积小、稳定、重量轻、灵活、不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。 本次课程设计使用MATLAB 信号处理箱和运用切比雪夫法设计数字滤波器，将手工计算一个切比雪夫I 型的IIR 的低通模拟滤波器的系统函数，并在MATLAB 的FDATool 设计工具分析其性能指标。
东北大学 研究生考试试卷 考试科目： 课程编号： 阅卷人: 考试日期： 姓名：xl 学号： 注意事项 1.考前研究生将上述项目填写清楚. 2.字迹要清楚,保持卷面清洁. 3.交卷时请将本试卷和题签一起上交. 4.课程考试后二周内授课教师完成评卷工作,公共课成绩单与试卷交研究生院培养办公室, 专业课成绩单与试卷交各学院,各学院把成绩单交研究生院培养办公室. 东北大学研究生院培养办公室
数字滤波器设计 技术指标： 通带最大衰减： =3dB ， 通带边界频率： ＝100Hz 阻带最小衰减： ＝20dB 阻带边界频率： ＝200Hz 采样频率：Fs=200Hz 目标： 1、根据性能指标设计一个巴特沃斯低通模拟滤波器。 2、通过双线性变换将该模拟滤波器转变为数字滤波器。 原理： 一、模拟滤波器设计 每一个滤波器的频率范围将直接取决于应用目的，因此必然是千差万别。为了使设计规范化，需要将滤波器的频率参数作归一化处理。设所给的实际频 率为Ω（或f ），归一化后的频率为λ，对低通模拟滤波器令λ＝p ΩΩ/，则1 =p λ， p s s ΩΩ=/λ。令归一化复数变量为p ，λj p =，则p p s j j p Ω=ΩΩ==//λ。所以巴 特沃思模拟低通滤波器的设计可按以下三个步骤来进行。 (1)将实际频率Ω规一化 (2)求Ωc 和N 11010/2-=P C α s p s N λααlg 1 10 110lg 10 /10/--= 这样Ωc 和N 可求。 p x fp s x s f
根据滤波器设计要求＝3dB ，则C ＝1，这样巴特沃思滤波器的设计就只剩一个参数N ，这时 N p N j G 222 )/(11 11)(ΩΩ+= += λλ (3)确定)(s G 因为λj p =，根据上面公式有 N N N p j p p G p G 22)1(11 )/(11)()(-+= += - 由 0)1(12=-+N N p 解得 )221 2exp(πN N k j p k -+=，k ＝1，2， (2) 这样可得 1 )21 2cos(21 ) )((1 )(21+-+-= --= -+πN N k p p p p p p p G k N k k 求得)(p G 后，用p s Ω/代替变量p ，即得实际需要得)(s G 。 二、双线性变换法 双线性变换法是将s 平面压缩变换到某一中介1s 平面的一条横带里，再通过标准变换关系)*1exp(T s z =将此带变换到整个z 平面上去，这样就使s 平面与z 平面之间建立一一对应的单值关系，消除了多值变换性。 为了将s 平面的Ωj 轴压缩到1s 平面的1Ωj 轴上的pi -到pi 一段上，可以通过以下的正切变换来实现： )21 tan(21T T Ω= Ω 这样当1Ω由T pi -经0变化到T pi 时，Ω由∞-经过0变化到∞+，也映射到了整个Ωj 轴。将这个关系延拓到整个s 平面和1s 平面，则可以得到
安阳师范学院课程实践报告书 课题：虚拟仪器程课程实践 ——电子时钟课程设计 作者 系（院）物理与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 年级 学号 指导教师 日期
目录 (3) 2.1时钟显示的结构 (3) 2.2设计总思路 (3) 软件设计 (4) 3.1获取时间的各整型数据 (5) 3.2提取数字的各位 (5) 3.3七段布尔显示控件编码 (6) 3.4译码、布尔显示数字 (6) 程序调试 (8) 总结 (9) 附录.......................................................................................................... - 10 -程序框图前面板 (10) 程序面板程序框图 (10)
LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。 LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而 LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器， 是 LabVIEW 的程序模块。 LabVIEW 提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在 LabVIEW 中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW 的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。LabVIEW的特点如下： ◆编程简单； ◆开发周期短； ◆高效性； ◆开放性； ◆自定义性； ◆性价比高，能一机多用。
课程设计(论文)说明书 题目：有源低通滤波器 院（系）：信息与通信学院 专业：通信工程 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 2010年 12 月 19 日
摘要 低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路，它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。根据指标，本次设计选用二阶有源低通滤波器。 关键词：低通滤波器；集成运放UA741；RC网络 Abstract Low-pass filter is a component which can only pass the low frequency signal and attenuation or inhibit the high frequency signal . Ideal frequency response of the filter circuit in the pass band should have a certain amplitude and linear phase shift, and amplitude of the resistance band to be zero. Active filter is composed of the RC network and the amplifier, it actually has a specific frequency response of the amplifier. Higher the order of the filter, the rate of amplitude-frequency characteristic decay faster, but more the number of RC network section, the more complicated calculation of device parameters, circuit debugging more difficult. According to indicators ，second-order active low-pass filter is used in this design . Key words：Low-pass filter；Integrated operational amplifier UA741；RC network,
目录 1 概述 (1) 2 课题简介及意义 (2) 2.1 设计时钟意义 (2) 2.2 时钟简介 (2) 3 虚拟仪器概述 (3) 4 LabVIEW简介 (4) 4.1 LabVIEW的运行机制 (4) 4.1.1 LabVIEW应用程序的构成 (4) 4.1.2 LabVIEW的操作模板 (6) 4.2 LabVIEW的具体操作 (11) 4.2.1 显示对象（Indicator）、控制对象（Control）和数值常数对象 (11) 4.2.2 关于连线 (11) 5 虚拟时钟系统设计的实现 (12) 5.1 总体设计 (12) 5.2 子vi的相关介绍 (14) 5.3 功能及实现 (15) 5.3.1 获得系统时间 (15) 5.3.2 时、分、秒的获取 (16) 5.3.3 数据的运算 (16) 5.3.4 记录坐标变换 (18) 5.3.5 图像的绘制 (19) 5.3.6 While循环实现秒针的跳变 (20) 5.3.7 程序结构介绍 (21) 5.3.8 图像采集与图像处理 (22) 5.3.9程序设计总体 (24) 6. 结束语 (25) 参考文献 (26) 致谢 (27)
1 概述 随着科学技术的快速发展，各种功能的软件的都得到迅速的开发与应用。虚拟仪器成为计算机技术和仪器科学领域完美结合的产特，代表了仪器仪表的发展方向。LabVIEW 作为虚拟仪器开发的平台，是一个具有革命性的图形化开发环境，在工业测量和控制领域中掀起了一场变革。它具有功能强大、编程灵活、人机界面友好的特点，在测量技术与仪器工程科学领域中得到了非常广泛的应用。 本文基于LabVIEW软件，设计一个虚拟的时钟程序，使之在桌面可以直接显示，形象、直观、方便。通过对本设计的研究应该能够比较熟练的掌握Labview 软件的使用，并能在此平台上进行应用程序的开发。下面我将由时钟开始，对虚拟仪器、LabVIEW 以及整个设计做详细的介绍。
DSP 设计滤波器报告 姓名：张胜男 班级：07级电信（1）班 学号：078319120 一·低通滤波器的设计 （一）实验目的：掌握IIR 数字低通滤波器的设计方法。 （二）实验原理： 1、滤波器的分类 滤波器分两大类：经典滤波器和现代滤波器。 经典滤波器是假定输入信号)(n x 中的有用成分和希望取出的成分各自占有不同的频带。这样，当)(n x 通过一个线性系统（即滤波器）后可讲欲去除的成分有效的去除。 现代滤波器理论研究的主要内容是从含有噪声的数据记录（又称时间序列）中估计出信号的某些特征或信号本身。 经典滤波器分为低通、高通、带通、带阻滤波器。每一种又有模拟滤波器（AF ）和数字滤波器（DF ）。对数字滤波器，又有IIR 滤波器和FIR 滤波器。 IIR DF 的转移函数是： ∑∑=-=-+==N k k k M r r r z a z b z X z Y z H 10 1)()()( FIR DF 的转移函数是： ∑-=-=10)()(N n n z n h z H FIR 滤波器可以对给定的频率特性直接进行设计，而IIR 滤波器目前最通用的方法是利用已经很成熟的模拟滤波器的设计方法进行设计。 2、滤波器的技术要求 低通滤波器： p ω：通带截止频率（又称通带上限频率） s ω：阻带下限截止频率 p α：通带允许的最大衰减 s α：阻带允许的最小衰减 （p α，s α的单位dB ） p Ω：通带上限角频率 s Ω：阻带下限角频率 （s p p T ω=Ω，s s s T ω=Ω）即 C p p F ωπ2=Ω C s s F ωπ2=Ω 3、IIR 数字滤波器的设计步骤：
电子科技大学信息与软件工程学院学院标准实验报告 （实验）课程名称数字信号处理 电子科技大学教务处制表
电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点： 实验时间：14-18 一、实验室名称：计算机学院机房 二、实验项目名称：fir 低通滤波器的设计 三、实验学时： 四、实验原理： 1. FIR 滤波器 FIR 滤波器是指在有限范围内系统的单位脉冲响应h[k]仅有非零值的滤波器。M 阶FIR 滤波器的系统函数H(z)为 ()[]M k k H z h k z -==∑ 其中H(z)是k z -的M 阶多项式，在有限的z 平面内H(z)有M 个零点，在z 平面原点z=0有M 个极点. FIR 滤波器的频率响应 ()j H e Ω 为 0 ()[]M j jk k H e h k e Ω -Ω ==∑ 它的另外一种表示方法为 () ()()j j j H e H e e φΩΩΩ=
其中 () j H e Ω和()φΩ分别为系统的幅度响应和相位响应。 若系统的相位响应()φΩ满足下面的条件 ()φαΩ=-Ω 即系统的群延迟是一个与Ω没有关系的常数α，称为系统H(z)具有严格线性相位。由于严格线性相位条件在数学层面上处理起来较为困难，因此在FIR 滤波器设计中一般使用广义线性相位。 如果一个离散系统的频率响应 ()j H e Ω 可以表示为 ()()()j j H e A e αβΩ-Ω+=Ω 其中α和β是与Ω无关联的常数，()A Ω是可正可负的实函数，则称系统是广义线性相位的。 如果M 阶FIR 滤波器的单位脉冲响应h[k]是实数，则可以证明系统是线性相位的充要条件为 [][]h k h M k =±- 当h[k]满足h[k]=h[M-k],称h[k]偶对称。当h[k]满足h[k]=-h[M-k],称h[k]奇对称。按阶数h[k]又可分为M 奇数和M 偶数，所以线性相位的FIR 滤波器可以有四种类型。 2. 窗函数法设计FIR 滤波器 窗函数设计法又称为傅里叶级数法。这种方法首先给出()j d H e Ω， ()j d H e Ω 表示要逼近的理想滤波器的频率响应，则由IDTFT 可得出滤波器的单位脉冲响应为 1 []()2j jk d d h k H e e d π π π ΩΩ-= Ω ? 由于是理想滤波器，故 []d h k 是无限长序列。但是我们所要设计的FIR 滤波 器，其h[k]是有限长的。为了能用FIR 滤波器近似理想滤波器，需将理想滤波器的无线长单位脉冲响应 []d h k 分别从左右进行截断。 当截断后的单位脉冲响应 []d h k 不是因果系统的时候，可将其右移从而获得因果的FIR 滤波器。
学号 XX 虚拟仪器 学生姓名XX 专业班级XX
基于LABVIEW的数字电压表的设计 一、设计目的 1．掌握数字电压表的基本原理和方法。 2．基于LabView设计数字电压表并实现。 二、设计原理 电压是电路中常用的电信号，通过电压测量，利用基本公式可以导出其他的参数。因此，电压测量是其他许多电参数和非电参数量的基础。测量电压相当普及的一种测量仪表就是电压表，但常用的是模拟电压表。模拟电压表根据检波方式的不同。分为峰值电压表、均值电压表和平均值电压表，它们都各自做成独立的仪表。这样，使用模拟电压表进行交流电压测量时，必须根据测量要求选择仪表。另外，多数电压表的表头是按正弦交流有效值刻度的，而测量非正弦波时，必须经过换算才能得到正确的测量结果，从而给实际工作带来不便。 采用虚拟电压表，可将表征交流电压特征的峰值、平均值和有效值集中显示在一块面板上，测量时可根据波形在面板上选择仪表，用户仅通过面板指示值就能对测量结果进行分析比较，大大简化了测量步骤。 三、设计思路 LabVIEw 8.5版本的工程技术比以往任何一个版本都丰富.它采用了英文界面，各个控件的功能一目了然。利用它全新的用户界面对象和功能，能开发出专业化、可完全自定义的前面板。LabVIEW 8.2对数学、信号处理和分析也进行了重大的补充和完善，信号处理分析和数学具有更为全面和强大的库，其中包括500多个函数。所以在LabVIEW 8.5版本下能够更方便地实现虚拟电压表的设计。 该电压表主要用于电路分析和模拟电子技术等实验课的教学和测量仪器，能够让使用者了解和掌握电压的测量和电压表对各种波形的不同响应。因此，虚拟电压表应具备电源开关控制、波形选择，以及显示峰值、有效值和平均值三种结果，且输入信号的大小可调节等功能。所以，用软件虚拟了一个信号发生器。该信号发生器可产生正弦波、方波和三角波，还可以输入公式，产生任意波形。根据需要，可调节面板上的控件来改变信号的频率和幅度等可调参数，然后检测电压表的运行情况。因此，在LabVIEW图形语言环境下设计的虚拟电压表主要分为
低通滤波器的设计 模拟滤波器在各种预处理电路中几乎是必不可少的，已成为生物医学仪器中的基本单元电路。有源滤波器实质上是有源选频电路，它的功能是允许指定频段的信号通过，而将其余频段上的信号加以抑制或使其急剧衰减。各种生物信号的低噪声放大，都是首先严格限定在所包含的频谱范围之内。 最常用的全极点滤波器有巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。就靠近ω=0处的幅频特性而言，巴特沃斯滤波器比切比雪夫滤波器平直，即在频率的低端巴特沃斯滤波器幅频特性更接近理想情况。但在接近截止频率和在阻带内，巴特沃斯滤波器则较切比雪夫滤波器差得多。本设计中要保证低频信号不被衰减，而对高频要求不高，因此选择了巴特沃斯滤波器。巴特沃思滤波电路(又叫最平幅度滤波电路)是最简单也是最常用的滤波电路，这种滤波电路对幅频响应的要求是：在小于截止频率ωc。的范围内，具有最平幅度响应，而在ω>ωc。后，幅频响应迅速下降。 因为本设计中要保证低频信号不被衰减，而对高频要求不高，所以选择 二阶滤波器即可。本系统采用二阶Butterworth低通滤波器，截止频率f H=100HZ，其电路原理图如1： 图1 低通滤波器图 根据matlab软件算得该设计适合二阶低通滤波器，FSF=628选Z=10000，则
Z R R FSF Z ?=?=的归一值的归一值 C C 3.2脉象信号的的前置放大 由于人体信号的频率和幅度都比较低，很容易受到空间电磁波以及人体其它生理信号的干扰，因此在对其进行变换、分析、存储、记录之前，应该进行一些预处理，以保证测量结果的准确性。因此需要对信号进行放大，“放大”在信号预处理中是第一位的。根据所测参数和所用传感器的不同，放大电路也不同。用于测量生物电位的放大器称为生物电放大器，生物电放大器比一般放大器有更严格的要求。 在本研究中放在传感器后面的电路就是前置放大电路，由于从传感器取得的信号很微弱，且混杂了一些其他的干扰信号。因此前置放大电路的主要功能是，滤除一些共模干扰信号，同时进行一定的放大。该电路由4部分构成：并联型双运放仪器放大器，阻容耦合电路，由集成仪用放大器构成的后继放大器和共模信号取样电路。并联型双运放仪器放大器的优点是不需要精密的匹配电阻，理论上它的共模抑制比为无穷大，且与其外围电阻的匹配程度无关。集成仪用放大器将由并联型双运放仪器放大器输出的双端差动信号转变为单端输出信号，并采用阻容耦合电路隔离直流信号，可以使集成仪用放大器取得较高的差模增益，从而得到很高的共模抑制比。共模取样驱动电路由两个等值电阻和一只由运放构成的跟随器构成，能够使共模信号不经阻容耦合电路的分压直接加在集成放大器的输入端，避免了由于阻容耦合电路的不匹配而降低电路整体的共模抑制比。此电路中也采用了右腿驱动电路来抑制位移电流的影响。前置放大电路参数选择：此部分总的增益取为1000，其中并联型双运放仪器放大器的增益为5,集成仪用放大器的增益为200。具体设计电路如图2所示
基于Labview的数码管电子钟制作和仿真 物理与光信息科技学院071班 作者：李虎（68号），谢秀滨 摘要：由于LabVIEW轶件的优越性，用它来制作和仿真数码管电子钟是很方便的，是其它轶件不可比拟的。这次制作数码管电子钟，所用的控件不多，主要用到了指示灯、获取日期/时间（秒）、格式化日期/时间字符串、截取字符串、While循环、条件结（Case结构）、常量、局部变量、真常量、假常量等等，通过连接就基本制作好一个数码管电子钟了。在仿真时，通过和计算机时间的对比，完全符合要求，仿真性能很好，达到了这次研究和制作数码管电子钟的目的。 关键词：数码管电子钟，控件，前面板，程序框图，获取日期/时间（秒），格式化日期/时间字符串，截取字符串，While循环，条件结（Case结构）。 数码管电子钟在现实生活、工作中，特别是在科学研究工作中有非常很重要的、广泛的应用。在这种情况下，对数码管电子钟的研究和制作、仿真是十分很重要。本文就此讨论数码管电子钟的制作和仿真等等问题。 数码管电子钟可以用多种轶件来制作和仿真，如Proteus、Flash等等轶件。现在我们用LabVIEW轶件来制作数码管电子钟。简单介绍一下LabVIEW，LabVIEW是美国National Instruments公司开发的一种业界领先的工业标准图形化编程系统，应用于数据与控制、数据分析，以及数据表达等方面，对称之为“虚拟仪器”（Virtual Instruments，VIS）的轶件对象进行图形化的组合操作。我们制作数码管电子钟所用的LabVIEW是8.5版的。 在制作数码管电子钟的过程中，我们用到一个显示控件，四十二个长方形LED组成的数码管，四个圆形LED组成的两个“冒号”，和一个圆形的按钮，其中LED和按钮都是布尔控件，这些控件都是放大前面板的。而前面板是图形化的人机界面，模拟数码管电子钟工作的过程。在程序框图上，用到一个获取日期/时间（秒）、一个格式化日期/时间字符串、八个截取字符串、一个While循环、六个条件结（Case结构）、十六个常量、四百十二个局部变量、四十二个真常量、四十二个假常量等等。 现在让我们介绍所用到的部分控件在LabVIEW中的作用。 一、获取日期/时间（秒）：返回当前时间的时间标识。LabVIEW将时间标识计算为自1904年1月1日星期五12:00 a.m（通用时间）以来的秒数。使用 转换为双精度浮点数函数，将时间标识的值转换为精度较低的浮点数。 二、格式化日期/时间字符串：使用时间格式代码指定格式，按照该格式将时间标识的值或数值显示为时间。时间格式代码包括：%a（星期名缩写），%b （月份名缩写），%c（地区日期/时间），%d （日期），%H（时，24小时制），%I （时，12小时制），%m（月份），%M （分钟），%p（am/pm标识），%S（秒），%x （地区日期），%X（地区时间），%y（两位数年份），%Y（四位数年份），%
课程设计报告 专业班级 课程 题目 学号 学生姓名 指导教师 年月
一、设计题目：IIR 数字带通滤波器设计 二、设计目的 1、巩固所学理论知识。 2、提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。 3、更好地将理论与实践相结合。 4、掌握信号分析与处理的基本方法与实现。 5、熟练使用MATLAB 语言进行编程实现。 三、设计要求 采用适当方法基于MATLAB 设计一个IIR 带通滤波器，其中带通的中心频率为ωp0=0.5π，;通带截止频率ωp1=0.4π,ωp2=0.6π;通带最大衰减αp =3dB;阻带最小衰减αs =15dB;阻带截止频率ωs2=0.7π. 四、设计原理 1.用脉冲相应不变法设计IIR 数字滤波器 利用模拟滤波器来设计数字滤波器，也就是使数字滤波器能模仿模拟滤波器的特性，这种模仿可以从不同的角度出发。脉冲响应不变法是从滤波器的脉冲响应出发，使数字滤波器的单位脉冲响应序列h (n )模仿模拟滤波器的冲激响应 h a (t )，即将h a (t )进行等间隔采样，使h (n )正好等于h a (t )的采样值，满足 h (n )=h a (nT ) 式中,T 是采样周期。 如果令H a (s )是h a(t )的拉普拉斯变换，H (z )为h (n )的Z 变换，利用采样序列的 Z 变换与模拟信号的拉普拉斯变换的关系得 (1-1) 则可看出，脉冲响应不变法将模拟滤波器的S 平面变换成数字滤波器的Z 平面，这个从s 到z 的变换z =e sT 是从S 平面变换到Z 平面的标准变换关系式。 ??? ?? -= Ω-= ∑∑ ∞ -∞=∞ -∞ ==k T j s X T jk s X T z X k a s k a e z sT π21 )(1) (
编号： 虚拟技术与仪器 课程设计 题目名称：基于LabVIEW的电子时钟设计 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 成绩： 评语： 指导老师签名： 日期：
目录 1目的及基本要求 (1) 2电子时钟原理 (1) 2.1L AB VIEW课程设计的原则 (2) 2.2设计要求 (2) 2.3设计思路 (2) 3电子时钟设计和仿真 (4) 3.1具体设计步骤 (5) 3.1.1时间设置 (6) 3.1.2时间显示 (2) 3.1.3日期显示 (3) 3.1.4闹钟设置 (5) 3.1.5退出设置 (6) 3.1.6电子时钟系统整体连接图 (10) 3.2设计任务流程 (2) 3.3设计中遇到的问题 (3) 3.4课程设计的实验验收 (5) 4 结果及性能分析 (11) 4.1结果分析 (11) 4.1.1未运行的时候效果图 (2) 4.1.2从当前系统获取时间后效果图 (3) 4.1.3自定义闹钟设置效果图 (5) 4.2性能分析 (12) 参考文献 (14)
1目的及基本要求 虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器集成环境）是一种图形化的编程语言（又称G语言），它是由美国NI公司推出的虚拟仪器开发平台，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境。使用这种语言编程时，基本上不用写程序代码，取而代之的是程序框图。 熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，运用专业课程中的基本理论和实践知识，采用LabVIEW开发工具,实现电子时钟的设计和仿真。要求通过本课程设计使学生熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器设计原理、设计方法和实现技巧，使学生掌握通信系统设计和仿真工具，为毕业设计做准备，为将来的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。 2电子时钟原理 在熟悉虚拟仪器的设计思想、图形化编程语言的原理、方法和应用技术的同时，结合信号与系统，数字信号处理，通信原理等课程，以教学和实践相结合的原则安排课程设计内容。 具体内容和要求如下：
目录1.题目...................................................................... (2) 2.要求...................................................................... . (2) 3.设计原理...................................................................... .. (2) 3.1数字滤波器基本概念 (2) 3.2数字滤波器工作原理 (2) 3.3巴特沃斯滤波器设计原理 (2) 3.4脉冲响应不法...................................................................... . (4) 3.5实验所用MATLAB函数说明 (5)
4.设计思路...................................................................... (6) 5、实验内容...................................................................... .. (6) 5.1实验程序...................................................................... (6) 5.2实验结果分析...................................................................... (10) 6.心得体会...................................................................... .. (10) 7.参考文献...................................................................... .. (10) 一、题目：巴特沃斯数字低通滤波器 二、要求：利用脉冲响应不变法设计巴特沃斯数字低通滤波器，通带截止频率100HZ,采样频率1000HZ，通带最大衰减为0.5HZ，阻带最小衰减为10HZ，画出幅频、相频相应相应曲线。并假设一个信号x(t)=sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t),其中f1=50HZ,f2=200HZ。用此信号验证滤波器设计的正确性。 三、设计原理 1、数字滤波器的基本概念 所谓数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过数值运算处理改变输入信号所含频率成分的相对比例，或者滤波器除某些频率成分的数字器件或程序，因此，数字滤波的概念和模拟滤波相同，只是的形式和实现滤波方法不同。正因为数字滤波通过数值运算实现滤波，所以数字滤波处理精度高、稳定、体积小、质量轻、灵活、不存在阻抗匹配问题，可以实验模拟滤波器无法实现的特殊滤