基于DSP的IIR数字滤波器的设计.doc
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基于DSP的IIR数字滤波器的设计.doc
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题目基于DSP的IIR数字滤波器的设计
学生姓名王喜娟学号1210064068
所在学院物电学院
专业班级电信1203班
指导教师黄朝军老师
完成地点实验室A-1012
2016年6月7日
陕西理工学院本科毕业设计任务书
院(系)物理与电信工程学院专业班级电子信息科学与技术(电信1203)学生姓名王喜娟
一、毕业设计题目基于DSP的IIR数字滤波器设计
二、毕业设计工作自2015年11月9日起至2016年5月18日止
三、毕业设计进行地点:
博远楼A1012室
四、毕业设计应完成内容及相关要求:
数字滤波器是指完成信号滤波处理的功能,用有限精度算法实现的离散时间线性非时变系统。
相对于模拟滤波器,数字滤波器没有漂移,能够处理低频信号,频率响应特性可做成非常接近于理想的特性,且精度可以达到很高,容易集成等,这些优势决定了数字滤波器的应用越来越广泛。
主要研究内容如下:
1、课题的研究背景、目的及意义;
2、数字滤波器的基本理论;
3、数字滤波器设计方法的对比分析;
4、IIR数字滤波器的性能分析及Matlab仿真;
5、DSP上IIR数字滤波器的实现。
五、毕业设计应收集资料及参考文献:
1、应收集与课题相关文献至少12篇(其中包括一篇英文文献),文献的发表年限应为2010年至2016年;
2、除了文献之外,所参考的书目不能超过3篇;
3、所有的参考资料要留存电子版,在交论文时一并打包交予指导教师。
六、毕业设计的进度安排:
1、接受任务书,结合任务书查阅文献资料(包括一定数量的外文资料),给出课题设计总体方案,完成开题报告;并完成一篇外文文献的全文翻译工作;(1月15日-3月20日)
2、结合研究内容和设计方案,完成内容1和2的工作;(3月20日-4月10日)
3、完成课题内容3的工作,并提交中期报告;(4月10日-4月20日)
4、完成课题内容4和5的工作,并完成设计报告第一稿;(4月215月10日)
5、结合修改意见,完成设计报告,并在系统中提交终稿,报告字数必须在5000字以上,并按照系上统一要求的格式排版打印;(4月11日-5月20日)
6、制作答辩PPT,准备答辩材料,准备答辩,并完成后续工作(5月21日-6月10日)
7、必须定期与指导老师见面,汇报进展情况,按时完成论文的撰写工作。
指导教师签名黄朝军专业负责人签名
学院领导签名熊晓军批准日期2016-01-11
陕西理工学院毕业设计
基于DSP的IIR数字滤波器的设计
王喜娟
(陕西理工学院物电学院电子信息科学与技术专业2012级3班,陕西汉中723000)
指导教师:
黄朝军
[摘要]介绍了数字滤波器的基本原理,对比分析了IIR数字滤波器的常用设计方法,借助DSP芯片的强大信号处理能力,结合Matlab程序设计,实现了IIR数字滤波器的设计。
以带通滤波器为例用matlab与DSP两种方法分别实现IIR数字滤波器,设计完成后将Matlab与ccs上的结果进行比对,得出的结论二者的仿真基本一致,并且滤波效果良好。
结果证明,利用matlab辅助设计DSP应用程序,可大大缩短开发时间,对滤波器的设计具有一定的指导意义。
[关键词]数字滤波器;IIR;DSP
ThedesignofIIRdigitalfilterbasedonDSP
WangXijuan
(Grade12,Class03,MajorElectronicInformationScienceandTechnology,SchoolofPhysicsandTelecommunicationEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723000,Shaanxi)
Tutor:
HuangChaojun
Abstract:
Thispaperintroducedthebasicprincipleofdigitalfilter,comparesandanalyzesthecommondesignmethodofIIRdigitalfilter,withthepowerfulsignalprocessingabilityofDSPchip,combinedwithMatlabprogramming,thedesignofIIRdigitalfilterisrealized.TheIIRdigitalfilterisrealizedbyusingMATLABandDSPintwoways,withthebandpassfilterasanexample,Afterthedesigniscompleted,theresultsofMatlabandCCSarecompared,theresultsofthetwoarebasicallyconsistent,andthefilteringeffectisgood.TheresultsshowthattheuseofDSPaideddesignmatlabapplication,cangreatlyshortenthedevelopmenttime,thedesignofthefilterhasacertainguidingsignificance.
Keyword:
digitalFilter,IIR,DSP
陕西理工学院毕业设计
目录
1引言 1
1.1课题研究目的及意义 1
1.2数字滤波器发展趋势 1
1.3主要研究内容 1
2数字滤波器的基本原理 2
2.1数字滤波器概念 2
2.2数字滤波器分类 2
2.3数字滤波器设计基本算法 3
2.3.1脉冲响应不变法 3
2.3.2双线性变换法 4
2.3.3IIR网络结构 5
2.4数字滤波器实现方法 8
3IIR滤波器设计MATLAB实现 8
3.1MATLAB性能介绍 8
3.2利用MATLAB实现滤波器的设计方法 9
3.3仿真结果 11
3.3.1切比雪夫I型滤波器 11
3.3.2切比雪夫II型滤波器 11
3.3.3椭圆滤波器 12
3.3.4三种滤波器比较 12
4IIR滤波器DSP实现 12
4.1DSP芯片定义 12
4.2DSP芯片特点 12
4.3DSP芯片分类 13
4.4TMS320C54芯片功能 13
4.4.1内部结构 13
4.4.2总线结构 14
4.4.3CPU部分 14
4.4.4存储器系统 14
4.4.5片内外设 14
4.5IIR数字滤波器在DSP中移植 15
4.5.1编程思想 15
4.5.2流程图 15
4.5.3移植结果 15
4.5.4MATLAB中的仿真结果与DSP中的结果对比 16
5结语 16
致谢 17
参考文献 18
附录A 19
附录B 20
1引言
滤波是信号处理的基础,滤波运算是信号处理中的基本运算,滤波器的设计也就相应成为数字信号处理的最基本问题之一。
滤波器通常被理解为一个信号选择系统,它可以通过某些成分又能衰减或阻止其他成分[1]。
滤波器一般可理解为选频系统,如高通、低通、带阻、带通。
滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器。
模拟滤波器是连续时间系统,可分为无源滤波器和有源滤波器;数字滤波器主要由乘法器、加法器、逻辑单元、时钟脉冲发生器和存储延迟单元五部分构成,具有稳定性好,精度高,可以时分复用,不存在阻抗匹配问题的特性。
数字滤波器和模拟滤波器的滤波概念基本相同,根据其单位脉冲响应的性质数字滤波器分为有限长单位脉冲响应滤波器和无限长单位脉冲响应滤波器,根据频率响应特性分为高通、低通、带阻、带通等类型,数字滤波器不仅具有模拟滤波器固有的优点,比模拟滤波器的灵活性更强,滤波精度更高,稳定性更好。
1.1课题研究目的及意义
随着信息时代、数字时代的到来,数字信号处理技术已成为一门非常重要的学科和技术领域。
数字信号处理在图像、语音、自动控制、通信、军事、航空航天、雷达、和医疗等多领域获得普遍的应用。
而数字滤波在数字信号处理过程中占据着举足轻重的地位,数字滤波性能的优劣直接决定数字信号处理能力的强弱。
数字滤波器是实现数字信号滤波的线性时不变系统,实质上是一种运算过程,实现对信号运算的处理。
无限长单位脉冲响应数字滤波器和有限长单位脉冲数字滤波器是两种最常用的数字滤波器,其中IIR数字滤波器具有运算速度快,占有存储空间少,运算速度快,很高的计算精度,结构简单和比较好的选频特性,比较低的阶数实现等优点[2-3]。
数字滤波器便于集成、稳定性好、精度较高、不存在阻抗匹配问题,可以时分复用,而且数字滤波器对比模拟滤波器在信噪比、灵活性、稳定性、滤波精度方面效果更好。
数字滤波器(DF,DigitalFilter)现在起着非常重要的作用且得到了普遍的应用。
1.2数字滤波器发展趋势
美国与德国的科学家在1917年分别发明出LC滤波器,次年在美国获得首个多路复用系统,无源滤波器技术自50年代起逐渐的走向成熟。
60年代起,随着计算机技术的不断发展,集成的流程和材料工业相应得到迅速发展,滤波器技术向着高精度、小尺寸、多功能、低能耗的方向发展,达到了一个新的高度。
70年代后数字滤波以多功能、高精度、稳定可靠为主攻方向,数字滤波技术也称为一门非常重要的学科及技术领域。
以往的滤波器大多采用模拟电路技术,模拟滤波器一般由电容、电感这些模拟器件搭建来实现,会有电压飘移、温度飘移和噪声等问题,而数字滤波器可以通过软件或数字芯片来实现,因而不存在这些问题可以达到很高的稳定度和精度。
随着信息时代和数
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