基于dsp的iir數(shù)字濾波設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文-展示頁
2024-11-22 03:52本頁面
【正文】 數(shù)字濾波算法 。 （ 5）用專用的 DSP 芯片實(shí)現(xiàn)。 （ 4）用通用的可編程 DSP 芯片實(shí)現(xiàn)。 （ 3）用通用的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。 （ 2）在通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中加上專用的加速處理機(jī)實(shí)現(xiàn)。 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法一般有以下幾種 : （ 1）在通用的計(jì)算機(jī)（如 PC）上用軟件（如 C語言）實(shí)現(xiàn)。從數(shù)字濾波器的單位沖擊響應(yīng)來看，可以分為兩大類：有限沖擊響應(yīng)（ FIR）數(shù)字濾波器和無限沖擊響應(yīng)（ IIR）數(shù)字濾波器。 數(shù)字濾波器具有穩(wěn)定性高、精度高、靈活性大等突出的優(yōu)點(diǎn)。它的作用是將有用的信號保留，將對其干擾的信號屏蔽，以完成濾波的功能。 2 數(shù)字濾波器的方案論證 數(shù)字濾波器的定義及分類 數(shù)字濾波器是指完成信號濾波處理的功能。隨著現(xiàn)代濾波技術(shù)發(fā)展，線性濾波方法，如 Wiener 濾波、 Kalman 濾波和自適應(yīng)濾波都得到了廣泛的研究和應(yīng)用，同時 一些非線性濾波方法，如小波濾波、同態(tài)濾波、中值濾波、形態(tài)濾波等都是更多論文 第 2 頁 現(xiàn)代信號處理的前言課題。 濾波分為經(jīng)典濾波和現(xiàn)代濾波。同時 DSP (Digital Signal Processor)處理器的出現(xiàn)和FPGA(Field Programmable Gate Array)的迅速發(fā)展也促進(jìn)了數(shù)字濾波器的發(fā)展，并為數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)提供了更多的選擇。因此，數(shù)字濾波的應(yīng)用已越來越廣泛。與 模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器不用考慮器件的噪聲、電壓漂移、溫度漂移等問題，可以容易的實(shí)現(xiàn)不同幅度和相位頻率等特性指標(biāo)。 關(guān)鍵詞 ：數(shù)字濾波器； DSP； IIR(無限長單位脈沖響應(yīng) )； matlab 仿真 1 緒論 數(shù)字濾波器的發(fā)展背景及意義 數(shù)字濾波，是數(shù)字信號處理的基本核心內(nèi)容之一，占有極重要的地位。更多論文 報告編碼： 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)報告 基于 DSP 的 IIR 數(shù)字濾波設(shè)計(jì) 系（院） 人文管理學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 更多論文 第 1 頁 基于 DSP 的 IIR 數(shù)字濾波設(shè)計(jì) 摘 要： 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，被廣泛應(yīng)用于語音圖像處理、數(shù)字通信、譜分析、模式識別、自動控制等領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)主要研究了數(shù)字濾波器的基本理論，根據(jù)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)步驟，利用 MATLAB仿真軟件分別用雙線性變換法和脈沖響應(yīng)不變法算出系統(tǒng)的傳輸函數(shù)及階數(shù)，再通過 DSP 編程并結(jié)合 TMS320VC5402 器件的結(jié)構(gòu)和特性選出最優(yōu)方案實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波，完成了軟件調(diào)試的工作。它通過對采樣數(shù)據(jù)信號進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算處理來達(dá)到頻域?yàn)V波目的，是語音處理、圖像處理、軟件無線電、通信、模式識別、譜分析等應(yīng)用中的一個基本處理算法。幾乎每一科學(xué)和工程領(lǐng)域如聲學(xué)、物理學(xué)、數(shù)據(jù)通信、控制系統(tǒng)和雷達(dá)等都涉及到信號，在應(yīng)用中都希望根據(jù)期望的指標(biāo)把一個信號的頻譜加以修改、整形或運(yùn)算，這些過程都可能包含衰減一個頻率范圍阻止或隔離一些頻率成分。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。總的來說，數(shù)字濾波器具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：精度高、靈活性大、可靠性高、易于大規(guī)模集成、并行處理等。經(jīng)典濾波包括 FIR 濾波和 IIR 濾波。這些濾波方法不但有重要的理論意義，而且有廣闊的應(yīng)用前景。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。它是通過對采樣數(shù)據(jù)信號進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算處理來達(dá)到頻域?yàn)V波的目的。隨著數(shù) 字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)濾波器的功能越來越受到大家的注意和廣泛的應(yīng)用。濾波器按功能上分可以分為：低通濾波器（ LPF）、高通濾波器（ HPF ）、帶通濾波器（ BPF）、帶阻濾波器（ BSF）。這種方法的缺點(diǎn)是速度太慢，不能用于實(shí)時系統(tǒng)，主要用于 DSP 算法的模擬與仿真。這種方法不便于系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行。這種方法適用于一些不太復(fù)雜的數(shù)字信號處理。 DSP 利用改進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有硬件乘法器、累加器，使用流水線結(jié)構(gòu)，具有良好的并行特點(diǎn)，并有專門設(shè)計(jì)的適用于數(shù)字信號處理的指令系統(tǒng)等。在一些特殊的場合，要求的信號處理速度極高，這種芯片將相應(yīng)的信號處理算法在芯片內(nèi)部用硬件實(shí)現(xiàn)，無須進(jìn)行編程。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(shí)現(xiàn)特定的數(shù)字濾波算法。然后，更多論文 第 3 頁 可以采用 DSP 或 FPGA 來實(shí)現(xiàn)硬件電路。因此本設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)集中在利用通用可編程的 DSP 芯片來實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波。但因?yàn)?IIR 具有反饋網(wǎng)絡(luò)，所以其相位是非線性的，此外在設(shè)計(jì)中要注意系數(shù)的選擇使其極點(diǎn)均可落在單位圓內(nèi)，這樣就可最大限度的使系統(tǒng)穩(wěn)定。 鑒于此，我在設(shè)計(jì)中采用了 DSP 的 IIR 數(shù)字濾波器。其中第一個子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)為： 1 0()() ()N rrrYzH z b zWz ????? 故得： 0( ) ( )N rrrY z b z W z??? ? 其時域表示為： 0( ) ( )Nrry n b w n r???? 第二子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)為： 21( ) 1()() 1 N kkkWzHzXz az ????? ? 整理以后可得： 更多論文 第 5 頁 1( ) ( ) ( )N kkkW z X z a z W z???? ? 其時域表示為： 1( ) ( ) ( )Nkkw n x n a w n k?? ? ?? 綜上所述可以得到如圖 2 所示的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)： 圖 2 直接 I 型的變形結(jié)構(gòu)方框圖 如果將圖 2中相同輸出的延遲單元合并成一個，則得到如圖 3所示的構(gòu)圖，它比上圖的延遲單元少了一倍， N階濾波器只需要 N級延遲單 元，這是實(shí)現(xiàn) N 階濾波器所必須的最少數(shù)量的延遲單元。它們的共同缺點(diǎn)是：系數(shù) ka 、 kb 對濾波器性能的控制關(guān)系不直接，因此調(diào)整不方便。所以 在本次的設(shè)計(jì)中我采用了直接 II 型 IIR 濾波器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。這些過程已經(jīng)成為一整套成熟的設(shè)計(jì)程序。因此，充分利用這些已有的資源會給數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)帶來很大的方便。本設(shè)計(jì)主
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