【正文】 摘 要 當(dāng)前我們正處于數(shù)字化時代，數(shù)字信號處理技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注，其理論及算法隨著計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展得到了飛速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于語音圖象處理、數(shù)字通信、譜分析、模式識別、自動控制等領(lǐng)域。數(shù)字濾波器是數(shù)字信號處理中最重要的組成部分之一，幾乎出現(xiàn)在所有的數(shù)字信號處理系統(tǒng)中。數(shù)字濾波器是指完成信號濾波處理的功能，用有限精度算法實現(xiàn)的離散時間線性非時變系統(tǒng)，其輸入是一組(由模擬信號取樣和量化的 )數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)字量。相對于模擬濾波器，數(shù)字濾波器沒有漂移，能夠處理低頻信號，頻率響應(yīng)特性可做 成非常接近于理想的特性，且精度可以達(dá)到很高，容易集成等，這些優(yōu)勢決定了數(shù)字濾波器的應(yīng)用越來越廣泛。同時 DSP(數(shù)字信號處理器 )的出現(xiàn)和 FPGA的迅速發(fā)展也促進了數(shù)字濾波器的發(fā)展，并為數(shù)字濾波器的硬件實現(xiàn)提供了更多的選擇。 本論文的主要研究了數(shù)字濾波器的基本理論及其算法?；?TI公司的數(shù)字信號處理器 TMS320VC5509設(shè)計了一款穩(wěn)定度高，低功耗的數(shù)字濾波器系統(tǒng)，并完成了軟硬調(diào)試工作。主要工作如下： (1)研究了數(shù)字濾波器的基本理論，以及數(shù)字濾波器的實現(xiàn)方法。通過學(xué)習(xí)識字濾波器的結(jié)構(gòu)、數(shù)字濾波器的設(shè)計理論，掌握了 各種數(shù)字濾波器的原理和特性。為實現(xiàn)數(shù)字濾波器奠定了理論基礎(chǔ)。 (2)研究分析了如何利用 MATLAB仿真軟件來設(shè)計出符合各種要求的數(shù)字濾波器。并采用了相關(guān)的函數(shù)設(shè)計了幾款常用的數(shù)字濾波器，并得到了濾波器的相關(guān)系數(shù)，為利用DSP實現(xiàn)數(shù)字濾波做好了一些前期的工作。 (3)根據(jù) TI公司 5000系列數(shù)字信號處理器的基本結(jié)構(gòu)和特征，充分利用其片上資源 t結(jié)合 MATLAB軟件的仿真，用軟件實現(xiàn)高性能穩(wěn)定的數(shù)字濾波器。 關(guān)鍵字：數(shù)字濾波器， DSP， IIR(無限長單位脈沖響應(yīng) )， FIR(有限長單位脈沖響應(yīng) ) 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 II Abstract Nowadays we are in the digital time， the technology of digital signal process are got extensive attention by people.． Acpany with the development of technology of puter and microelectronics． the theory and arithmetic of digital signal processdevelopment quickly，Digital filters are extemsively used in audio and video process， digital munications，frequency analyse， autocontrol and so on． Digital filter is one of the most important part of digital signal process， almost appeared in all digital signal process system． Digital filter is a discrete LIT system can acplish the signal filter using finite precision arithmetic， with a group of digital signal input(which sampled and measure with analog signals)and another group of changed digital signal output． Digital filter is one of the important contents of digital signal process． Relative to analog filter,the digital filter without excursion， be able to process low frequency signal， the characteristic of frequency response close to ideal value， with high precision． and easy to integrated． These advantages de,de the application of digital filter bee more and more extensively． While the developing of DSP (digital signal processor)and FPGA,provide more choice for digital filter． The mostly important task of this paper is researching the basic theories of digital filter,base on the TMS320VC5509 of TI pany design digital filter system with high stability and low power consume， acplish the hardware and software debug． main task as following： (1) Reach the basic theory of digital filter and the method of realize of digital filter,grasp the principle and characteristic of each digital filter． (2) Reach and analyse how to use the simulate software of MATLAB to design the required digital filter． Use several function design some universal digital filter,get the coefficient of digital filter,prepare the prophase task of design a digital filter base onDSP． (3) According to the basic structure and characteristic of spectrum 5000 digital signal processor of TI， make the best of of the resource On chip， bined with simulate software MATLAB， realized a high performance and high stability digital filter Key Words： Digital filter,DSP(Digital Signals Processor)， IIR(Infinity Impulse Response)，F(xiàn)IR(Finity Impulse Respons)/// 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 I 目錄 摘 要 ................................................................... I ABSTRACT ................................................................. II 第 1 章 緒論 ............................................................. 1 數(shù)字濾波器的優(yōu)點 .................................................... 1 數(shù)字濾波器的發(fā)展動態(tài) ................................................ 1 數(shù)字濾波器的實現(xiàn)方法 ................................................ 2 數(shù)字濾波器的設(shè)計過程 ................................................ 2 論文研究內(nèi)容 ........................................................ 3 本章小結(jié) ............................................................ 3 第 2 章 數(shù)字濾波器理論研究 ............................................... 4 數(shù)字濾波器概述 ...................................................... 4 數(shù)字濾波器的設(shè)計方法 ................................................ 8 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu) ................................................... 8 FIR 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu) ................................................. 11 與 FIR 數(shù)字濾波器的比較 .......................................... 12 第 3 章 數(shù)字濾波器的計算機輔助設(shè)計 ...................................... 14 濾波器的表達(dá)方式 ................................................... 14 IIR 濾波器的 MATLAB 輔助設(shè)計 ........................................ 16 FIR 濾波器的 MATLAB 輔助設(shè)計 ........................................ 19 MATLAB 軟件數(shù)字濾波器仿真結(jié)果 ...................................... 21 第 4 章 數(shù)字濾波器的 DSP 實現(xiàn) ............................................ 29 DSP 的基本特征 ..................................................... 29 TMS320C55X DSP 的硬件結(jié)構(gòu) .......................................... 30 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā) ............................................... 32 FIR 濾波器的 DSP 實現(xiàn) ............................................... 34 IIR 濾波器的 DSP 實現(xiàn) ............................................... 39 第 5 章 結(jié)束語 .......................................................... 43 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 II 全文總結(jié) ........................................................... 43 心得體會 ........................................................... 43 工作展望 ........................................................... 43 參考文獻 ： ............................................................... 45 專業(yè)外文翻譯 ............................................................. 47 致謝 ..................................................................... 75 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 數(shù)字濾波器的優(yōu)點 濾波器是指用來對輸入信號進行濾波的硬件或軟件。如果濾波器的輸入、輸出都是離散時間信號，則該濾波器的沖激響應(yīng)也必然離散，這樣的濾波器定義為數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波器在數(shù)字信號處理的各種應(yīng)用中發(fā)揮著十分重要的作用，它是通過對采樣數(shù)據(jù)信號進行數(shù)學(xué)運算處理來達(dá)到頻域濾波的目的。數(shù)字濾波器是提取有用信息非常重要、非常靈活的方法，是現(xiàn)代信號處理的重要內(nèi)容。因而在數(shù)字通信、語音圖象處理、譜分析、模式識別、自動控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。相對于模擬濾波器，數(shù)字濾波器沒有漂移，能夠處理低頻信號，頻率響應(yīng)特性可做成非常接近于理想的 特性，且精度可以