【正文】 end grid on。 [h,f]=freqz(b,a,Nn,Fs_value)。stop39。grid on。 axes()。axes()。 case 3 %帶通濾波器[b,a]=butter(n,Wn)。plot(f,angle(h))。 if(DisplayType_value==1) plot(f,abs(h)) else plot(f,20*log10(abs(h))) end grid on。 [h,f]=freqz(b,a,Nn,Fs_value)。high39。 %畫相頻圖grid on。 axes()。 axes()。)) endswitch DigitalFilter_value %數(shù)字濾波器IIR或者FIR選擇case 1 %選擇IIR濾波器switch FilterDesign_value%IIR中Butterworth、ChebyshevChebyshevEllipise濾波器 case 1 %選擇Butterworth濾波器 switch FilterType_value%選擇濾波器類型 case 1 %低通濾波器 [b,a]=butter(n,Wn)。 if(MinOrder_value==0) n=str2double(get(,39。Value39。string39。,num2str(n)) else if((FilterType_value==3)||(FilterType_value==4)) [n,Wn]=buttord(wp,ws,Rp_value,Rs_value)。 set(,39。string39。string39。string39。string39。string39。string39。string39。string39。ws=[ws1,ws2]。ws2=2*Fs2_value/Fs_value。wp2=2*Fp2_value/Fs_value。))。Fs2_value=str2double(get(,39。String39。))。Fp2_value=str2double(get(,39。String39。))。Fs_value=str2double(get(,39。String39。))。Rp_value=str2double(get(,39。Value39。)。DisplayType_value=get(,39。Value39。)。Windows_value=get(,39。Value39。)。DigitalFilter_value=get(,39。)。%如果不在[0,1]之間，顯示輸入錯(cuò)誤對(duì)話框if(wp1=1) errordlg(‘wp1=2*Fp1/Fs,歸一化頻率不在【0，1】之間，請輸入正確的參數(shù)’,‘錯(cuò)誤信息’) end圖 14 輸入?yún)?shù)錯(cuò)誤信息框顯示FpFstFst2的回調(diào)函數(shù)同理編程Run按鈕根據(jù)輸入的參數(shù)顯示設(shè)計(jì)的濾波器的幅頻特性和相頻特性圖，其程序如下：function Run_Callback(hObject, eventdata, handles)%點(diǎn)擊Run立即運(yùn)行AutoChoose,m文件，實(shí)現(xiàn)濾波器設(shè)計(jì)程序AutoChoose(handles)Auto Run按鈕當(dāng)選擇了Auto Run按鈕時(shí)，能夠根據(jù)所選的IIR的濾波器（Butterworth、 ChebyshevⅠ等）、FIR的窗口選項(xiàng)、圖形顯示類型（Linear、Logarithmic）立即顯示濾波器的幅頻特性和相頻特性圖，其中IIR的濾波器（Butterworth、 ChebyshevⅠ等）的回調(diào)函數(shù)程序如下：function FilterDesign_Callback(hObject, eventdata, handles)AutoRun_value=get(,39。))。Fp1_value=str2double(get(,39。String39。String39。string39。)。,39。 else set(,39。off39。visible39。)。 end（2）按鈕Custom Order選擇自定義階數(shù)時(shí)，顯示階數(shù)輸入框，如圖13function CustomOrderButton_Callback(hObject, eventdata, handles) CustomOrderButton_value=get(,39。on39。visible39。)。,39。 if(MinOrder_value==1) set(,39。Value39。)。,39。set(,39。on39。visible39。)。,39。set(,39。on39。visible39。)。,39。set(,39。on39。visible39。)。,39。set(,39。off39。visible39。)。,39。set(,39。off39。visible39。)。,39。set(,39。off39。visible39。)。) end 圖8 IIR濾波器選擇 圖 9 FIR濾波器選擇Filter Type下拉菜單在下拉菜單Filter Type中選擇濾波器類型選擇低通或者高通濾波器時(shí)，隱藏相應(yīng)的帶通和帶阻的第二個(gè)臨界頻率，使其頻率參數(shù)不能輸入，程序和效果圖（圖10 、圖11 ）如下：function FilterType_Callback(hObject, eventdata, handles)%讀取此時(shí)設(shè)計(jì)的濾波器的類型，“Lowpass、Highpass、Bandpass、Bandstop”FilterType_value=get(,39。,39。 set(,39。off39。enable39。off39。enable39。)。,39。 %當(dāng)選擇了IIR時(shí)，使窗口選項(xiàng)屏蔽 if(DigitalFilter_value==1) set(,39。Value39。設(shè)置屬性點(diǎn)擊guide界面上方的Run按鈕，會(huì)生成一個(gè)fig文件，一個(gè)m文件，其中fig文件就是界面的圖形，m文件是界面的回調(diào)函數(shù)，在m文件里每個(gè)控件的回調(diào)函數(shù)都已經(jīng)自動(dòng)生成，控件要做的工作就是在文件框架下定義某些特殊要求的狀態(tài)并補(bǔ)充完整回調(diào)函數(shù)場, 使單擊控件時(shí)激活回調(diào)程序完成一定的功能。圖 4 “濾波器設(shè)計(jì)軟件”主面板 基于Matlab GUI的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) “濾波器設(shè)計(jì)軟件”GUI界面設(shè)計(jì)在matlab命令行窗口中輸入guide或點(diǎn)擊matlab界面上面的菜單中的圖標(biāo)，打開gui設(shè)計(jì)的圖形界面如圖5 。接下來再通過控件布置編輯器來設(shè)置控件的對(duì)齊方式及間距等, 以完善界面功能。用戶應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)好的圖形界面的功能，針對(duì)各個(gè)不同的圖形對(duì)象來編寫出能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的函數(shù)代碼，確保這個(gè)圖形界面能夠完成所預(yù)定的功能。要清楚這個(gè)圖形界面的功能是什么，即在圖形界面上的操作會(huì)引發(fā)什么樣的結(jié)果。該環(huán)境下要設(shè)計(jì)一個(gè)界面友好的仿真軟件，一般應(yīng)完成以下兩個(gè)步驟：（1）GUI界面設(shè)計(jì)。 （4）Value：控件的當(dāng)前值。 （2）Max：最大值。 （6）Interruptible屬性：指定當(dāng)前的回調(diào)函數(shù)在執(zhí)行時(shí)是否允許中斷，去執(zhí)行其他的函數(shù)。 （4）CreateF：在對(duì)象產(chǎn)生過程中執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)。 （3）CallBack屬性：是連接程序界面整個(gè)程序系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)性功能的紐帶。 有兩種選項(xiàng)：即Cancel：取消中斷事件，queue：排隊(duì)（默認(rèn)設(shè)置）。 （8）有關(guān)字體的屬性，如 FontAngle， FontName等。 （7）Units：設(shè)置控件的位置及大小的單位 （5）UserData：用戶指定數(shù)據(jù)。 （4）TooltipString屬性：提示信息顯示。 （2）Style：控件對(duì)象類型。 （5）Visible：控件是否可見。 （3）ForegroundColor：文本顏色。 （1）BackgroundColor：設(shè)置控件背景顏色，使用[R G B]或顏色定義。 控件風(fēng)格和外觀因此在設(shè)置這些屬性時(shí), 要注意下面幾個(gè)常用又很重要的屬性設(shè)置：進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí), 首先單擊面板左邊所需的控件, 然后在右邊的圖形界面編輯區(qū)中再次單擊某一恰當(dāng)位置, 這時(shí)將在該位上為圖形界面添加相應(yīng)的控件。 %生成頻率響應(yīng)參數(shù)plot(f,20*log(abs(h))) %畫幅頻響應(yīng)圖plot(f,angle(h))。b=fir1(n,wn,w)。% w=hanning(n+1)。% w=bartlett(n+1)。%設(shè)計(jì)指標(biāo)wp1=2*Fp1 /Fs；ws1=2*Fs1 /Fs；%求歸一化頻率% 確定的最小階數(shù)N 和頻率參數(shù)Wn[n,Wn]=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs)；[b,a] = butter(N,Wn)；%確定傳遞函數(shù)的分子、分母系數(shù)w=blackman(n+1)。（5）再用freqz 函數(shù)驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。, Windows)，同時(shí)選擇在此函數(shù)中選擇要設(shè)計(jì)的濾波器的類型。函數(shù)fir1的調(diào)用格式為B= fir1(n, Wn, 39。Windows指定窗函數(shù)類型，默認(rèn)為Hamming窗；可選Hanning、Hamming、Blackman、triangle、bartlett等窗，每種窗都可以由Matlab的相應(yīng)函數(shù)生成。（2）根據(jù)歸一化頻率，選擇函數(shù)buttord確定最小階數(shù)N 和頻率參數(shù)Wn。窗函數(shù)法又稱傅立葉級(jí)數(shù)法, 一般是先給定所要求的濾波器的頻率響應(yīng)Hd ( ejw) , 要求設(shè)計(jì)一個(gè)FIR 濾波器的頻率響應(yīng)H( ejw) 來逼近Hd( ejw) .設(shè)計(jì)是在時(shí)域進(jìn)行的, 首先由傅立葉變換導(dǎo)出hd( n) , 因此hd( n) 一定是無限長的序列, 而h( n) 是有限長的, 即要用有限長的h( n) 來逼近無限長的hd( n) , 最有效的方法是截?cái)鄅d ( n) , 或者說用一個(gè)有限長的窗口函數(shù)w( n) 來截取hd( n) , 即: h( n) = hd( n) w( n) , 因而窗函數(shù)的形狀及長度的選擇就很關(guān)鍵了. 在MATLAB 中常用的窗函數(shù)有矩形窗, Hanning 窗, Hamming 窗, Blackman 窗,Kaiser 窗等, 這些窗函數(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn), 各有利弊, 默認(rèn)值是Hamming 窗。窗函數(shù)法的基本想法是選取某一種合適的理想頻率選擇性濾波器(這種濾波器總是有一個(gè)非因果，無限長的脈沖響應(yīng)),然后將它的脈沖響應(yīng)截?cái)?或加窗)以得到一個(gè)線形相位和因果的FIR濾波器。若要逼近的理想濾波器的頻率響應(yīng)為常用的有巴特沃思濾波器、切比雪夫型濾波器、橢圓濾波器和巴塞爾濾波器。數(shù)字濾波器可以理解為是一個(gè)計(jì)算程序或算法,將代表輸入信號(hào)的數(shù)字時(shí)間序列轉(zhuǎn)化為代表輸出信號(hào)的數(shù)字時(shí)間序列,并在轉(zhuǎn)化過程中,使信號(hào)按預(yù)定的形式變化。濾波器階數(shù)越高將占用更多的DSP運(yùn)算時(shí)間。因此F IR DF在數(shù)字信號(hào)處理中得到廣泛的應(yīng)用。 型橢圓filter. 圖 2 Butterworth低通濾波器 FIR數(shù)字濾波器 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)原理根據(jù)數(shù)字濾波器沖激響應(yīng)的時(shí)域特征,可將數(shù)字濾波器分為2種,即無限長沖激響應(yīng)濾波器( IIR DF)和有限長沖激響應(yīng)濾波器( F IR DF) 。) 設(shè)計(jì)39。型切比雪夫Ⅱ?yàn)V波器filter.%[B,A] = ellip(N,Rp,Rs,Wn, 39。) 設(shè)計(jì)39。型切比雪夫Ⅰ濾波器filter.%[B,A] = cheby2(N,R,Wn, 39。) 設(shè)計(jì)39。型巴特沃斯(Butterworth)濾波器filter.%[B,A] = cheby1 (N,R,Wn, 39。) 設(shè)計(jì)39。 %畫相頻響應(yīng)圖%[N, Wn] = buttord(Wp, Ws, Rp, Rs) 確定butterworth 的N 和Wn%[N, Wn] = cheblord ( (Wp, Ws, Rp, Rs) 確定Chebyshev濾波器的N 和Wn%[N, Wn] = cheb2ord (Wp, Ws, Rp, Rs) 確定Chebyshev2濾波器的N 和Wn%[N, Wn] = ellipord (Wp, Ws, Rp, Rs) 確定橢圓(Ellipse) 濾波器 的N 和Wn%[B,A] = butter(N,Wn,39。 IIR濾波器設(shè)計(jì)編程實(shí)現(xiàn)例如選擇設(shè)計(jì)IIR的Butterworth低通濾波器，其Fs=22050Hz，F(xiàn)p1=3400Hz，F(xiàn)s1=5000Hz,Rp=2dB,Rs=20dB 程序和效果圖（圖2）如下：Fs=22050；Fp1=3400；Fs1=5000；Rp=3；Rs=20；%設(shè)計(jì)指標(biāo)wp1=2*Fp1 /Fs；ws1=2*Fs1 /Fs；%求歸一化頻率% 確定butterworth 的最小階數(shù)N 和頻率參數(shù)Wn[n,Wn]=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs)；[B,A] = butter(N,Wn)；%確定傳遞