微機(jī)控制課程設(shè)計(jì)

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1、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書摘要本次數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)采用的是平均值數(shù)字濾波法，其主要針對對稱性波動(dòng)干擾信號濾波有較好效果，系統(tǒng)主要完成的任務(wù)包括，帶干擾源信號的產(chǎn)生，信號采樣，信號濾波處理，濾波前后信號波形顯示以及波形坐標(biāo)軸顯示幾個(gè)方面，因而整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)就大體分為這幾個(gè)模塊。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用純軟件仿真，不需要設(shè)計(jì)硬件，因而整個(gè)設(shè)計(jì)過程均在軟件環(huán)境下完成。本次設(shè)計(jì)采用的軟件是由Microsoft公司開發(fā)的VisualC++軟件，整個(gè)設(shè)計(jì)的函數(shù)均在VC的系統(tǒng)函數(shù)調(diào)用下執(zhí)行，而基本的顯示界面不需要自己編寫。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)數(shù)字濾

2、波對稱性干擾信號采樣波形顯示22《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書目錄1設(shè)計(jì)目的與要求12設(shè)計(jì)原理和系統(tǒng)總述23方案比較與論證23.1算術(shù)平均值法濾波22.2中位值濾波32.3限幅濾波32.4慣性濾波32.5加權(quán)算術(shù)平均值濾波44系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件環(huán)境介紹55系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)65.1系統(tǒng)總體流程設(shè)計(jì)75.2模塊程序設(shè)計(jì)85.2.1源信號產(chǎn)生模塊85.2.2信號采樣模塊85.2.3信號濾波處理模塊95.2.4信號波形顯示模塊95.2.5波形坐標(biāo)顯示模塊106系統(tǒng)仿真波形輸出與結(jié)果分析12設(shè)計(jì)心得體會(huì)15參考文獻(xiàn)16附錄1722《計(jì)算機(jī)控制

3、技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書數(shù)字濾波系統(tǒng)設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)目的與要求本次課程設(shè)計(jì)的目的主要是通過數(shù)字濾波系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的實(shí)際訓(xùn)練，加深學(xué)生對《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》這門課程基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的理解和掌握，尤其是加深對數(shù)字濾波這一知識(shí)點(diǎn)的掌握，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，使之在理論分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、查閱設(shè)計(jì)手冊與資料以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用編程能力等方面得到提高，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，被控對象所處的環(huán)境通常比較惡劣，常常存在各種干擾源，由傳感器檢測到的模擬輸入信號中不可避免的包含種種干擾，這些干擾往往都

4、影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為了準(zhǔn)確地測量和控制，必須消除被測信號中的干擾，這通常是由各種濾波技術(shù)來完成的，而數(shù)字濾波就是其中的一種。數(shù)字濾波就是對被測信號進(jìn)行多次采樣，然后通過一定的計(jì)算和判斷程序，對采樣值進(jìn)行平滑加工，減少干擾在有用信號中的比重，保證系統(tǒng)正常工作，提高系統(tǒng)的可靠性的一種濾波方法。數(shù)字濾波器在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，與模擬濾波器相比，有很多優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)如下：數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加硬設(shè)備，所以可靠性搞、穩(wěn)定性好；數(shù)字濾波可以對頻率很低的信號實(shí)現(xiàn)濾波，克服了模擬濾波器的缺陷；數(shù)字濾波器可以根據(jù)信

5、號的不同，采用不同的濾波方法或參數(shù)，具有靈活、方便、功能強(qiáng)的特點(diǎn)。本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)帶有干擾的正弦信號，然后編寫計(jì)算機(jī)算法程序?qū)π盘栠M(jìn)行數(shù)字濾波，并實(shí)現(xiàn)信號濾波前后的波形輸出。本次設(shè)計(jì)具體任務(wù)要求如下：（1）.分析數(shù)字濾波的常用方法，以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)；（2）.采用平均值濾波算法，設(shè)計(jì)算法程序；（3）.在顯示器上顯示濾波前與濾波后的信號曲線；（4）.通過數(shù)據(jù)分析參與平均值濾波的測量數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)對對濾波效果的影響。22《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書2設(shè)計(jì)原理和系統(tǒng)總述本次數(shù)字濾波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用純軟件仿真設(shè)計(jì)，系

6、統(tǒng)的預(yù)處理信號產(chǎn)生，信號采樣，數(shù)字濾波算法以及濾波結(jié)果的輸出以及波形顯示均通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真均采用VisualC++6.0來完成，設(shè)計(jì)中的干擾信號用對稱性上下波動(dòng)的隨機(jī)信號，而具體的濾波方法根據(jù)干擾信號來選取，最終的圖形顯示利用VC的圖形顯示函數(shù)來完成。系統(tǒng)整體的編程設(shè)計(jì)思路如下：首先，利用計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)生一個(gè)對稱性隨機(jī)干擾信號，而后與正弦信號疊加形成本次設(shè)計(jì)濾波的源信號；其次，編寫程序?qū)υ葱盘栠M(jìn)行采樣，并保存采樣值；然后，根據(jù)數(shù)字濾波原理和預(yù)處理的采樣值編寫濾波處理程序，對采樣值進(jìn)行處理并保存處理結(jié)果；最后，

7、對源信號和濾波后信號波形進(jìn)行圖形顯示，得到整個(gè)濾波過程的仿真結(jié)果。3方案比較與論證數(shù)字濾波是一種程序?yàn)V波，由于程序算法的靈活多變，數(shù)字濾波具有多種不同的方法，而各種濾波方法對不同的干擾的濾波效果又不同，現(xiàn)將其列舉如下。3.1算術(shù)平均值法濾波算術(shù)平均值濾波的目的是尋找一個(gè)值，使其與各個(gè)采樣值間的偏差的平方和為最小，即由一元函數(shù)求極值原理，式兩邊對取導(dǎo)數(shù)，并令其為0，得式中是個(gè)采樣值得算術(shù)平均值；是采樣次數(shù)；是第次采樣值。由式求出的值滿足式，式即是算術(shù)平均值得數(shù)字濾波算式。從式可以看出，算術(shù)平均值濾波的實(shí)質(zhì)是連續(xù)進(jìn)行次采樣，然后

8、取平均值作為本次輸出的采樣值。其特點(diǎn)是采樣信號有一個(gè)平均值，采樣值在平均值附近上下波動(dòng)，因此它適用于對稱性噪聲等一類信號的平滑，而對于脈沖性一類干擾濾波效果較差。算術(shù)平均值濾波對信號的平滑濾波程度取決于采樣次數(shù)，22《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書值較大時(shí)，運(yùn)算時(shí)間較長，所占內(nèi)存空間較大，