设计扫频信号发生器和数字滤波器

智能化测控技术课程设计

------数字滤波器与扫频信号发生器设计

学生姓名：

指导教师：

专业：电子信息工程

班级：D0745

学号：

设计时间：2011年1月3日至

2011年1月20日

实验地点：新实验楼524

目录

第一章绪论 (1)

1.1课程设计的意义 (1)

1.2设计目的与要求 (1)

1.2.1课程设计目的 (1)

1.2.2课程设计的要求 (1)

第二章虚拟测试技术简介 (2)

2.1 基于虚拟仪器的虚拟测试技术 (2)

2.2 基于虚拟现实的虚拟测试技术 (3)

2.3 基于软件仿真的虚拟测试技术 (3)

第三章数字滤波器的设计 (5)

3.1数字滤波器概述 (5)

3.2数字滤波器的传统设计方法 (6)

3.3 LabVIEW 中的数字滤波器 (6)

第四章扫频信号发生器的设计 (10)

4.1扫频信号发生器总体结构 (10)

4.2基于虚拟仪器的扫频信号发生器设计 (10)

4.2.1硬件组成 (11)

4.2.2编程实现 (12)

4.2.3编程实例 (13)

4.3结束语 (14)

第五章总结 (15)

参考文献 (16)

第一章绪论

1.1课程设计的意义

虚拟仪器技术在国外已经比较成熟了，由于其很强的灵活性，使得该技术非常适用于现代复杂的测试测量系统中。近几年，虚拟仪器技术在国内的发展也越来越受到重视。成熟的虚拟仪器技术由三大部分组成：高效的软件编程环境、模块化仪器和一个支持模块化I/O集成的开放的硬件构架，该课程设计的意义就是，通过一些功能简单的仪表系统的设计，要在这三个方面有更深一步的了解。

1.2设计目的与要求

1.2.1课程设计目的

1.要求在掌握LabView软件的基础上，通过查阅资料，能够独立进行虚

拟仪器的设计。

2.通过本次设计，加深对各种滤波器的认识，并对各滤波器的滤波特性

有一个更加全面的了解。

3.掌握LabVIEW环境下如何进行测试以及对LabVIEW软件进行G语

言编程。

1.2.2课程设计的要求

1.设计题目：设计扫频信号发生器和数字滤波器

2.前面板要求：(1)仪器操作均在前面板进行

(2)仪器操作方便，人性化设计

(3)前面板美观大方

3.后面板要求：(1)设计思路简洁

(2)功能完善，达到设计要求

(3)布线合理，便于查看

第二章虚拟测试技术简介

随着“虚拟”一词的广泛使用，在计算机辅助测试领域也出现了“虚拟测试”这一概念，但不同的作者在使用这一概念是所指的内容其实是大相径庭的。本文对这一概念进行了整理归纳，将其按性质分为三类：基于虚拟仪器的虚拟测试技术、基于虚拟现实的虚拟测试技术、基于软件仿真的虚拟测试技术，并对每一类技术就其概念，组成，国内外研究现状和发展前景进行了介绍，以期对该概念的使用形成比较一致的认识。

2.1 基于虚拟仪器的虚拟测试技术

现在国内绝大部分文献资料上所说的“虚拟测试技术”是指利用虚拟仪器技术来进行测试工作，而国外文献中此类测试一般直接称为“虚拟仪器”（Virtual Instrument,简称VI）。

虚拟仪器是具有虚拟仪器面板的个人计算机测量仪器。它将计算机资源与仪器硬件、数字信号处理技术结合，在系统内共享软硬件资源，既有普通一起的功能，又有一般仪器所没有的特殊功能。它把由厂家定义仪器功能的方式转变为有用户自己定义仪器功能，用户可根据测试功能的需要，自己设计所需要的仪器系统，只要将具有一种或多种功能的通用模块相组合，并且调用不同功能的软件模块，就能组成不同的仪器功能。当测试要求改变时，只要增加或更换仪器软硬件模块，就可以构成新的一期，而不必重新购买整台仪器。因此VI充分发挥了计算机的作用，便于与计算机通信相结合来建立计算机网络，组建复杂的测试系统。利用VI思想建立的测试系统提高了测量精度、测量速度，减少了开关、电缆，系统易扩充、易修改，使得测试系统体积小、灵活方便、成本低、效率高，因而得到了广泛的应用。

VI的基本构成包括计算机、VI软件、硬件接口模块等。其中，硬件接口模块可以包括插入式数据采集卡（DAQ）、串/并口、IEEE488接口（GPIB）卡、VXI控制器以及其它接口卡。目前较为常用的VI仪器系统异界这三者之间的任意组合。

在确定的硬件基础条件下，构造和使用VI的关键就是应用不同的软件实现实现不同的功能，美国国家仪器公司（NI）提出的“软件即仪器”形象地描述了软件在VI中的重要作用。VI的应用软件主要包括：集成的开发环境、与仪器硬件的高级接口和VI的用户界面。VI的应用软件由用户编制，可以采用各种编程软件。在VI图形软件开发平台研究方面，近年来国际上许多公司都做了大量的工作，其中最有代表性的是NI公司的LabVIEW和惠普公司的VEE虚拟仪器软

件开发平台。

2.2 基于虚拟现实的虚拟测试技术

国内外部分文献资料上所说的“虚拟测试技术”则是指借助于虚拟现实技术来进行工程测试。

虚拟现实（Virtual Reality,VR）这一名词是由美国VPL公司创建人Lanier在20世纪80年代初提出的，它是指综合利用计算机图形系统和各种显示和控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三位环境中提供沉浸感觉的技术。VR 系统包含操作者及人机接口三个基本要素，其中机器是指安装了适当的软件程序，用来生成用户能与之交互的虚拟环境的计算机，人机接口则是指将虚拟环境与操作者连接起来的传感与控制装置。和其他的计算机系统相比，VR系统可提供实时交互性操作、三维视觉空间和多通道的人机界面。VR技术克服了传统的人机接口方式的弊端，将会改变人类获取信息的方式，提高人机之间的和谐程度，代表了人机接口方式的最新发展方向。

VR系统具有沉浸、交互、构想三个基本特征。以VR技术创建的虚拟环境，特别强调人参与其中的身临其境的沉浸感，同时人与虚拟环境之间可以进行多为信息的交互作用，参与者从定性和定量综合集成的虚拟环境中可以获得对客观世界中建造新的构想和创意，由于计算机软件、硬件水平的飞速进步，VR自20世纪80年代以来得到了快速发展，并迅速在军事、医疗、建筑、娱乐等各个领域得到了应用。在制造工程领域，研究主要集中在虚拟装配、虚拟制造、虚拟设计等方面。

随着计算机软、硬件性能的不断提高，VR传感设备和技术的日趋实用，基于VR的虚拟测试技术在显示出越来越大的吸引力，但是这方面的研究工作还只是刚起步。限于经费投入、技术支持等方面的原因，基于VR的虚拟测试技术离实用还有一定距离，在其理论基础、支撑技术、设计应用等方面的研究还有待进一步开展。

2.3 基于软件仿真的虚拟测试技术

国外文献上所说的“虚拟测试”一般都指的是通过软件仿真的方法来对电子元器件尤其是集成电路（IC）芯片在早期开发阶段就进行测试。借助于虚拟测试技术，甚至在第一块IC芯片被生产出来之前，即可根据产品的规格个要求对其进行虚拟测试。其目的是尽早发现产品电路设计中的错误，减少产品的开发周期，降低开发成本。虚拟测试可以对整个测试环境进行仿真，包括物理测试仪器、测