【正文】 ry 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。以上，而數(shù)字系統(tǒng) 17位字長就可以達到 105精度。 TI公司 TMS320C5000系列的 DSP芯片采用 8條指令并行處理的結(jié)構(gòu)，時鐘頻率為 100MHZ的 DSP芯片。 Kalman濾波推廣到二維，可以用于圖象的去噪。這種濾波方法的優(yōu)點，就是能夠保持信號的邊緣不模糊。單片機的接口性能良好容易實現(xiàn)人機接口。使用相關(guān)開發(fā)工具和 VHDL等硬件開發(fā)語言，通過軟件編程用硬件實現(xiàn)特定的數(shù)字濾波算法。 電路實現(xiàn)：是把濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)轉(zhuǎn)換為方框圖 (也叫做數(shù)字濾波器網(wǎng)絡(luò) )或轉(zhuǎn)換為一組對輸入數(shù)字序列進行順序計算的方程。一個算法的精度再高，如果不能做到實時，也沒有實用價值：相反，如果執(zhí)行時間很快，但精度滿足不了要求，也就無從實現(xiàn)濾波功能。信號中一般都包含噪聲或者說其中有很多能量在感興趣的最高頻率之外，因此我們要用濾波電路將不感興趣的帶寬之外的信號和噪聲移去。如圖 23所示， A／ D轉(zhuǎn)換前端時域參數(shù)固定的模擬抗混疊濾波器，在 A／ D轉(zhuǎn)換后使用參數(shù)可調(diào)的數(shù)字濾波器。 蘭州理工大學畢業(yè)論文 6 x（ n） y ( n )x ( n ) h ( n ) H ( z )X ( z ) Y ( z )a ) 時 域b ) 頻 域 圖 24 數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)框圖 當 =0， k=1— M時 z域系統(tǒng)函數(shù) H（ z）只有零點， ∑ ( ) ，其中單位脈沖響應(yīng)為 ( ) ( ) ( ) ( ) ∑ ( ) （ 24） 顯然此時當 時 （ ） 才可能有非零值。以低通數(shù)字濾波器為例，其典型的實際幅頻特性如圖 2— 6所示。根據(jù)不同的設(shè)計要求，以及信號與干擾的不同關(guān)系，可以從時域、頻域或變換域 (同態(tài) )進行信號濾波設(shè)計。最常見的是乘積性畸變和卷積性畸變，即 x(n)=s(n) h(n)或 x(n)=s(n)*h (n)。 直接型 I、 II結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是簡單直觀。其中 ( ) ( ) ( ) 為一階節(jié)； ( ) ( ) ( ) ( ) 為二階節(jié)。相反， FIR濾波器卻可以得到嚴格的線性相位，然而由于 FIR濾波器系統(tǒng)函數(shù)的極點固定在原點，所以只能用較高的階數(shù)達到高選擇性，對于同樣的濾波器設(shè)計指標， FIR濾波器所要求的階數(shù)可以比 IIR濾波器高 5— 10倍，成本較高，信號延時也較大。 IlR濾波器設(shè)計法，主要是設(shè)計規(guī)格化的，頻率特性為分段常數(shù)的濾波器，而 FIR濾波器則易于適應(yīng)某些特殊應(yīng)用，如構(gòu)成微分器或積分器，或用于巴特渥斯、切比雪夫等逼近不可能達到預定指標的情況，例如由于某些原因要求三角形振幅響應(yīng) 蘭州理工大學畢業(yè)論文 14 第 3 章 數(shù)字濾波器的計算機輔助設(shè)計 數(shù)字濾波器用硬件實現(xiàn)的基本部件包括延遲器、乘法器和加法器；如果用軟件來實現(xiàn)時，它即是一段線性卷積程序。不管是 IIR還是 FIR濾波器的設(shè)計都包括以下三個步驟：給出所需要的濾波器的技術(shù)指標；設(shè)計一個 H(z)使其逼近所需要的技術(shù)指標：實現(xiàn)所設(shè)計的 H(z) 濾波器的表達方式 在線性系統(tǒng)理論中，系統(tǒng)表示一般常用的數(shù)學模型包括有：傳遞函數(shù)模型 (系統(tǒng)外部模型 )、狀態(tài)方程模型 (系統(tǒng)內(nèi)部模型 )和零極點增益模型等。這樣濾波器就可以簡記 [Z， P， K]，為了保證濾波器的穩(wěn)定，系統(tǒng)的所有極點都位于左半 S平面。 (2)零極點增益模型到狀態(tài)方程模型的轉(zhuǎn)換 [A， B， C， D]=zp2ss(Z， P， K)該函數(shù)用來實現(xiàn)濾波器零極點增益模型到狀態(tài)方程模型的轉(zhuǎn)換，其中 (A， B， C， D)為狀態(tài)方程模型， Z， P， K分別表示系統(tǒng)的零、極點和增益矩陣。這些過程已經(jīng)成為一整套成熟的設(shè)計程序。希望設(shè)計一個低通濾波器 G(s)為： ( ) (316) 使其對數(shù)幅頻響應(yīng) 10lg （ ） 在 ， ，處達到 1 ， 2的要求。 (3)從低通到帶通的轉(zhuǎn)變 [AT， BT， CT， DT]=lp2bp(A， B， C， D， wo， Bw)和 [numt， dent]=lp2bp(num， den，wo)這兩個函數(shù)把原來的模擬低通濾波器原型轉(zhuǎn)換成中心頻率為 WO，帶寬為 Bw的帶通濾波器。 (2)Chebyshev I型濾波器階數(shù)選擇函數(shù) [N其中的 Wp， Ws是以弧度為單位。從模擬濾波器映射變換成數(shù)字濾波器有四種方法：沖激響應(yīng)不變法；雙線性變換法；微分一差分變換法：匹配 z交換法。雙線性變換可以認為是基于對微分方程的積分，利用對積分的數(shù)值逼近得到的。窗函數(shù)設(shè)計技術(shù)是 FIR濾波器設(shè)計的主要方法之一，由于其運算方便，物理意義直觀，已成為工程實踐中應(yīng)用最為廣泛的方法。 用有限制條件的最小二乘逼近法設(shè)計線性相位 FIR濾波器 fircls()，語法格式為B=fircls(N， F， A， UP， LP)返回的是一個長度為 N+I的線性相位 FIR濾波器，其期望逼近的頻率響應(yīng)為分段恒定的，由向量 F和 A指定，各段幅度波動的上下限由向量 UP和 LO給定， A中的各個元素分別為各恒定段的頻率響應(yīng)的理想幅值。 復數(shù)非線性相位等紋波 FIR濾波器的設(shè)計 cremez()，語法格式為 B=cremez(N， F，‘ fresp’， W)返回一個對理想頻率響應(yīng)最佳逼近的 N+1階 FIR濾波器 Bartlett窗函數(shù) bartleet()，語法格式為 bartlett(N)返回一 N點 Bartlett窗，結(jié)果為列向量。 Kaiser窗函數(shù) kaiser()，語法格式為 kaiser(N， BETA)返回的是一 N點的 Kaiser窗。 [N,W