1.3研究内容和目的

数字滤波器的滤波性能在不断改善，滤波更加的精确，实物外形也得到了优化，然而实体滤波器的标价相对较高，这也使得很多用户受到了使用的限制。所以，在数字滤波器领域，我们急切需要应用虚拟仪器来开发性能好、成本低的虚拟数字滤波器。本文利用LABVIEW设计的滤波器省去了利用公式的步骤，仅仅只要在前面板对输入控件进行设置修改就可以设计出最优化的滤波器。

在此论文中，阐述了虚拟仪器的概念，并与传统测量仪器进行了对比，主要介绍了虚拟仪器开发软件的代表，即本设计所使用的虚拟仪器软件平台LABVIEW，包括其发展历程、特点、各模块的作用和使用。还叙述了滤波的相关理论基础和IIR滤波器的滤波算法，用LABVIEW应用软件完成虚拟IIR数字滤波器程序框图以及前面板的设计，完成仿真实现滤波功能以及不同拓扑结构、不同阶数对滤波影响的比较。

第二章虚拟仪器以及LABVIEW

2.1虚拟仪器概述

2.1.1虚拟仪器的定义

虚拟仪器即VI，就是把计算机系统和功能化的模块通过某个程序连接起来。用户操控虚拟仪器的方式是图形界面，可以更加方便快捷的得到所需的测量测试结果。

由此可见，虚拟仪器是计算机系统、软件模块和功能化模块这三者连接在一起通过某种特定的联系而产生的[4]。软件模块是虚拟仪器系统最重要的，硬件模块能够得到信号的输入和输出，用户通过操作相关软件，可以修改虚拟仪器的相关功能和参数等等。本质上说，虚拟仪器用硬件模块(最主要的是I/O接口)实现信号的输入输出和测量，软件模块实现信号分析处理，把显示屏当做传统仪器的面板来用，从而实现具体功能。虚拟仪器中的“虚拟”包含两种定义。

①虚拟的控制面板。传统仪器的面板上有各种控件，电源的“通”、“断”，“输入信号”、“显示”等等，它们都是实物，都是手动触摸操作的，我们通过这些控件实现传统仪器的操作和功能。而虚拟仪器则就大不相同了，虚拟仪器是由一个个图标来完成相关功能的。虚拟仪器的图标外形和传统仪器控件相似，但图标的功能是通过鼠标来操作的。虚拟仪器前面板的设计就是以最美观简洁的方式来布置图标的摆放，并设置图标属性。

②虚拟的测量测试与分析。在传统的测量仪器中，通过设计具体的模拟或数字电路，从而完成仪器的测量、测试和分析功能，而虚拟仪器则不一样，它通过软件程序来完成这些功能。可见，虚拟仪器是一种具有测量和控制功能的系统，它由计算机硬件、仪器硬件和虚拟仪器相关数据分析软件这三个模块组成，通过计算机来操控虚拟仪器。

2.1.2虚拟仪器的分类及组成

随着测控领域需要更先进的应用，带动了模块化硬件产品的进一步发展，其种类也增加了许多，比如，总线种类有PCI、ISA、PXI、RS232串口总线和USB通用串口总线等，产品种类从数据信号采集和处理、故障分析、公路交通、医疗、视听、仪器控制等。

虚拟仪器大致上可以分为以下5类：

①PC总线——插卡型虚拟仪器

PC机组成虚拟仪器系统，是目前比较流行的，使用专用的采集卡和有关的软件(LABVIEW)相关联，达到测试的效果。有好多种插卡的类型，比如说ISA、PCMCIA和PCI等。但现如今，ISA卡已经逐步被淘汰了，PCMCIA卡由于本身连接强度不足的缺点，也正渐渐被淘汰。PCI目前是在工程上应用广泛，已是计算机系统的一种标准。CPU可以和PCI所连接的设备同时工作，因而能够提升效率。PCI总线的一个特点就是可以自主匹配，让和PCI连接的系统达到随时插随时用的功能。