【正文】 ...................... 6 濾波器的設(shè)計 ...................................................................................................... 6 濾波器的設(shè)計步驟 .............................................................................................. 7 脈沖響應(yīng)不變法 .................................................................................................. 7 雙線性變換法 ...................................................................................................... 9 濾波器的特性及使用函數(shù) ................................................................................ 11 3 DSP芯片概述 ....................................................................................................... 13 芯片定義 ................................................................................................... 13 芯片主要特點 ........................................................................................... 13 芯片的優(yōu)缺點 ........................................................................................... 13 芯片的選擇 ............................................................................................... 15 系統(tǒng)構(gòu) 成 ................................................................................................... 16 4數(shù)字濾波器的實現(xiàn) ................................................................................................... 17 在 MATLAB 上做算法仿真 .............................................................................. 17 在 DSP 上編程實現(xiàn) ........................................................................................... 25 編程心得 .......................................................................................................... 27 編程思想 ............................................................................................................ 27 5 結(jié)論 .......................................................................................................................... 28 致 謝 .......................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 30 附錄 .............................................................................................................................. 31 第 1 頁 1 緒論 隨著信息時代和數(shù)字世界的到來，數(shù)字信號處理已成為當(dāng)今一門極其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。 本次基課程設(shè)計將完成數(shù)字切比雪夫一、切比雪夫二及巴特沃斯帶通IIR 濾波器的設(shè)計，用 MATLAB 進(jìn)行仿真，并 在 DSP 上編程實現(xiàn) 。 本文論述的是通帶在 1000~5000Hz， 通帶內(nèi)損耗不大于1dB，阻帶衰減不小于 20dB 的帶通數(shù)字濾波器。 數(shù)字濾波是語音和圖象處理、模式識別、譜分析等應(yīng)用中的一個基本處理算法，在數(shù)字信號處理中，占有極其重要的地位。 學(xué)校代碼 學(xué)號 本科 學(xué)年論文 題 目 基于 DSP的 IIR 濾波器設(shè)計 院 系 專業(yè)名稱 年 級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 學(xué)年論文指導(dǎo)教師評閱意見 學(xué) 生 姓 名 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 （論文）題目 基于 DSP 的 IIR 濾波器設(shè)計 指導(dǎo)教師 教師職稱 學(xué)年 論 文 評語 評定成績： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 基于 DSP的 IIR 濾波器設(shè)計 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(jī)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)字濾波器是數(shù)字信號處理中最重要的組成部分之一。 文中闡述了 IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計思想，介紹了用 MATLAB 實現(xiàn)的過程，對數(shù)字濾波器的推廣應(yīng)用有一定的促進(jìn)作用。 關(guān)鍵字 ：數(shù)字濾波器， IIR， MATLAB， CCS DESIGN OF IIR DIGITAL FILTER BASED ON DSP Author Tutor: Abstrct We are currently in the digital age, digital signal processing technology by the people39。目前 數(shù)字信號處理在通信、語音、圖像、自動控制、雷達(dá)、軍事、航空航天、醫(yī)療和家用電器等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 凡是有能力進(jìn)行信號處理的裝置都可以稱為濾波器。濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣，所以，對濾波器的研究和生產(chǎn)歷來為各國所重視。 20 世紀(jì) 50 年代無源濾波器日趨成熟。導(dǎo)致 RC 有源濾波器、數(shù)字濾波器、開關(guān)電容濾波器和電荷轉(zhuǎn)移器等各種濾波器的飛速發(fā)展，到 70 年代后期，上述幾種濾波器的單片集成已被研制出來并得到應(yīng)用。 90 年代至現(xiàn)在主要致力于把各類濾 波器應(yīng)用于各類產(chǎn)品的開發(fā)和研制。 我國廣泛使用濾波器是 50 年代后期的事，當(dāng)時主要用于話路濾波和報路濾波。 目前數(shù)字濾波器的設(shè)計有許多現(xiàn)成的高級語言設(shè)計程序，但他們都存在設(shè)計效率較低，不具有可視圖形，不便于修改參數(shù)等缺點，而 Matlab 為數(shù)字濾波的研究和應(yīng)用提供了一個直觀、高效、便捷的利器。尤其是 Matlab 工具箱使各個領(lǐng)域的研究人員可以直觀方便地進(jìn)行科學(xué)研究與工程應(yīng)用。 IIR 數(shù)字濾波器選題意義 數(shù)字濾波器 (Digital Filter)在數(shù)字信號處理（ DSP, Digital Signal Processing）中具有非常重要的作用。 (1) 數(shù)字濾波器可以具有模擬濾波器不可能具有的某些特征，例如真正的線性相位響應(yīng)。這樣就不必經(jīng)常去校驗。這就是為什么在自適應(yīng)的濾波器中廣泛利用數(shù)字濾波器的原因。 (5) 濾波過的和未濾波的數(shù)據(jù)都可 以將其存儲以備將來使用。 (7) 在實踐中，模擬濾波器能達(dá)到的精度是受限制的。而對于數(shù)字濾波器，它的精度僅受限于它所采用的字長。另外，數(shù)字濾波器僅通過改變抽樣頻率就可以在很大的頻率范圍內(nèi)工作。在實時情況下，模擬 數(shù)字 模擬轉(zhuǎn)化過程對數(shù)字濾波器的性能引入了速度的限制。此外，數(shù)字濾波器的運行速度，依賴于所用到的數(shù)字處理器的速度，以及濾波算法必須 第 3 頁 執(zhí)行的算術(shù)操作的數(shù)目。 (2) 有限字長效應(yīng)：數(shù)字濾波器受量化一個連續(xù)信號而引起的 ADV 噪聲的影響，以及在計算過程中發(fā)生的舍入噪聲的影響。 (3) 設(shè)計和開發(fā)期限長：數(shù)字濾波器設(shè)計和開發(fā)期限，特別是硬件的開發(fā)可能比模擬濾波器要長得多。好的計算機(jī)輔助設(shè)計（ CAD）支持軟件使得設(shè)計濾波器成為一項令人愉快的任務(wù)，但是如何充分而有效地利用這些輔助工具就需要專門的技術(shù)了。數(shù)字信號處理主要是研究用數(shù)字或符號的序列來表示 信號波形，并用數(shù)字的方式去處理這些序列， 以 便估計信號的特征參量，或削弱信號中的多余分量或增強(qiáng)信號中的有用分量。數(shù)字信號處理學(xué)科的一項重大進(jìn)展是關(guān)于數(shù)字濾波器設(shè)計方法的研究。在這一時期，提出了各種各樣的數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)，有的以運算誤差最小為特點，有的 則以運算速度高見長，而有的則二者兼而有之 ,從而出現(xiàn)了數(shù)字濾波器的各種逼近方法和實現(xiàn)方法，對遞歸和非遞歸兩類濾波器作了全面的比較，統(tǒng)一了數(shù)字濾波器的基本概念和理論。在初期，一般認(rèn)為 IIR 濾波器比 FIR 濾波器具有更高的運算效率，因而明顯地傾向于前者，但當(dāng)人們提出用快速傅立葉變換 (FFT)實現(xiàn)卷積運算的概念之后，發(fā)現(xiàn)高階 FIR 濾波器也可以用很高的運算效率來實現(xiàn)，這就促使人們對高性能 FIR 濾波器的設(shè)計方法和數(shù)字濾波器的 頻域設(shè)計方法進(jìn)行了大量的研究，從而出現(xiàn)了此后數(shù)字濾波器設(shè)計中頻域方法和時域方法并駕齊驅(qū)的局面。早期的數(shù)字濾波器盡管在語音、聲納、地震和醫(yī)學(xué)的信號處理中曾經(jīng)發(fā)揮過作用，但由于當(dāng)時計算機(jī)主機(jī)的價格 第 4 頁 很昂貴，嚴(yán)重阻礙了專用數(shù)字濾波器的發(fā)展，使數(shù)字濾波器的設(shè)計僅僅是對相應(yīng)模擬濾波器的逼近。一般說來，通過對模擬濾波器函數(shù)的變換來設(shè)計數(shù)字濾波器，很難達(dá)到逼近任意頻率響應(yīng)或沖激響應(yīng)，而采用計算機(jī)輔助設(shè)計則有可能實現(xiàn)頻域或時域的最佳逼近，或頻域時域聯(lián)合最佳逼近。 恩格斯曾經(jīng)指出 :“科學(xué)的發(fā)生和發(fā)展一開始就是由生產(chǎn)決定的 ”。特別是微處理器和微型計算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，更有利于電子儀器與電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)朝著數(shù)字化、小型化、自動化以及多功能化等方向發(fā)展，促使它們成為富有智能型的電子系統(tǒng)。 第 5 頁 2 數(shù)字濾波器基本理論 數(shù)字濾波器 概念： 數(shù)字濾波器是具有一定傳輸選擇特性的 數(shù)字信號處理裝置 ,其輸入、輸出均為數(shù)字信號 ,實質(zhì)上是一個由有限精度算法實現(xiàn)的線性時不變離散系統(tǒng)。數(shù)字濾波器和模擬濾波器有著相同的濾波概念 ,根據(jù)其頻率響應(yīng)特性可分為低通、高通、帶通、帶阻等類型