DSP有限冲击响应滤波器(FIR)算法实验

DSP实验报告

院系：哈尔滨理工大学荣成校区专业：电子信息工程

实验二有限冲击响应滤波器（FIR）算法实验

一、实验目的

1.掌握用窗函数发设计FIR数字滤波器的原理和方法；

2.熟悉线性相位FIR数字滤波器特性；

3.了解各种窗函数对滤波特性的影响；

二、实验设备

1.计算机，CCS 3.1版软件，实验箱，DSP仿真器，连接线。

三、实验原理

1.有限冲击响应数字滤波器的基础理论；

2.模拟滤波器原理（巴特沃斯滤波器、且比学府滤波器、贝塞尔滤波器）；

3.数字滤波器系数的确定方法。

四、实验步骤

1、复习如何设计FIR数字滤波；阅读本实验原理，掌握设计步骤；

2、阅读本实验所提供的样例子程序；

3、运行CCS软件，对样例程序进行跟踪，分析结果；

4、填写实验报告。

5、样例程序实验操作说明

A.实验前准备：

①实验箱和CPU配置：SW2的2、4置ON，1、3置OFF；S2全置ON，S23置ON,JP3拨码开关的3、6位置ON，其余置OFF；S2全部置OFF.

②用到西安连接“信号源”2号孔“信号源1”和“A/D单元”2号孔“ADIN1”；

B.实验

启动CCS 3.1，打开文件Exp_fir.pjt工程文件；在i=0处设置断点；打开VIEW/GRAPH/TIME/FREQUENCY打开窗口，进行如下改动（参照图片），其中x，y分别表示经A/D转换后的输入混叠信号（输入信号）和对该信号进行FIR滤波的结果；

五、成果展示及代码

单击“Animate ”运行程序，在实验箱上调整观察窗口并观察滤波的效果（滤波效果明显）；

实验代码

#include //数学计算定义

//-------------------------------------------------------------

//---------------------------------------------------------------

/* ****************** 宏定义***************

************************************************************ */

#define UCHAR unsigned char

#define UINT16 unsigned int

#define UINT32 unsigned long

#define TRUE 1

#define FALSE 0

//---------------------------------------------------------

//----------------定义寄存器地址--------------

#define IODIR_ADDR 0x3400

#define IODATA_ADDR 0x3401

//---------------定义寄存器操作--------------

#define IODIR *(ioport unsigned int *)IODIR_ADDR

#define IODATA *(ioport unsigned int *)IODATA_ADDR

#define IER0 (*(volatile unsigned int*)0x0000) //Interrupt Enable Register 0 #define IFR0 (*(volatile unsigned int*)0x0001) //Interrupt Flag Register 0 #define IER1 (*(volatile unsigned int*)0x0045) //Interrupt Enable Register 1 #define IFR1 (*(volatile unsigned int*)0x0046) //Interrupt Flag Register 1

#define AD_Addr 0x20008

#define AD_in (*(unsigned int *)AD_Addr) //AD输入

//----------------------------------------------------------

/* 全局变量定义*/

//---------------------------------------------------------

#define Len 256

#define FLen 51

#define pi 3.1415927

//-----------------------------------------------------------

void firdes (double npass);

interrupt void int1_isr();

//-----------------------------------------------------------

double npass,h[FLen], x[Len], y[Len], xmid[FLen];

int in_x[Len];

int m = 0;

int intnum = 0;

double xmean=0;

int i=0;

int flag = 0;

double fs,fstop,r,rm;

int i,j,p,k=0;

//--------------------------------------------------------------------

// 函数名称: void firdes(double npass)

// 函数说明:

// 输入参数:

// 输出参数: 无

//--------------------------------------------------------------------

void firdes(double npass)

{

int t;

for (t=0; t

{

h[t] = sin((t-(FLen-1)/2.0)*npass*pi)/(pi*(t-(FLen-1)/2.0));

if (t == ((FLen-1)/2)) h[t]=0.08;

}

}

//************************************

void main()

{

Sys_Initial();

IODIR|=0x0080; //设置IO口中GPIO7为输出IODATA|=0x0080; //设置GPIO7输出高电平

IODIR|=0x0040; //设置IO口中GPIO6为输出IODATA&=0x00bf; //设置GPIO6输出低电平

IODIR|=0x0010; //设置IO口中GPIO4为输出IODATA&=0x00ef; //设置GPIO4输出低电平

IFR0 = IFR0;

IFR1 = IFR1; //清除中断标志

IER0 = 0;

IER1 = 0; //禁止所有可屏蔽中断

IER1|= 0x0001; //使能外部中断1

//--------初始化数组in_x[i] =0--------------------- fs = 250000;

fstop = 20000;

npass = fstop/fs;

for (i=0; i

{

xmid[i]=0;

}

firdes(npass);

asm( " bit(ST1,#11) = #0 "); //打开总中断

//-----------等待AD7822中断-------------------------- while(1)

{

asm(" nop ");

}

}

//********************************************** //- 函数名称: interrupt void int1_isr()

//- 函数说明:

//- 输入参数: 无

//- 输出参数: 无

//- 补充说明:

//*********************************************

interrupt void int1_isr()

{

in_x[m] = AD_in;

in_x[m] &= 0x00FF;

m++;

intnum = m;

if (intnum == Len)

{

intnum = 0;

xmean = 0.0;

for (i=0; i

{

xmean = in_x[i] + xmean;

}

xmean = 1.0*xmean/Len;

for (i=0; i

{

x[i] = (double)(in_x[i] - xmean);

}

for (i=0; i

{

for (p=0; p

{

xmid[FLen-p-1] = xmid[FLen-p-2];

}

xmid[0] = x[i];

r = 0;

rm= 0;

for (j=0; j

{

r = xmid[j] * h[j];

rm = rm + r;

}

y[i] = rm;

}

m=0; //在这里设置断点

}

}

有限冲击响应FIR滤波器的设计word文档

一设计题目有限冲击响应FIR 滤波器的设计 二设计目的 1掌握数字滤波器的设计过程； 2了解FIR 的原理和特性； 3熟悉设计FIR 数字滤波器的原理和方法； 4 学习FIR 滤波器的DSP 实现原理； 5 学习使用ccs 的波形观察窗口观察输入、输出信号波形和频谱变化情况。 三设计内容 1 通过MATLAB 来设计一个低通滤波器，对它进行模拟仿真确定FIR 滤波器系数； 2 用DSP 汇编语言及C 语言进行编程，实现FIR 运算，对产生的合成信号，滤除信号中高频成分，观察滤波前后的波型变化． 四设计原理 滤波器就是在时间域或频域内，对已知激励产生规定响应的网络．使其能够从信号中提取有用的信号，抑制并衰减不需要的信号，滤波器的设计实质上就是对提出的要求给出相应的性能指标．再通过计算，使物理可实现的实际滤波器响应特性逼近给出的频率响应特性。 FIR 数字滤波器是一种非递归系统，其传递函数为： H (z) =Y(Z)/X(Z)=∑b(n)z-n 由此可得到系统的差分方程为： y（n ) = ∑h ( i ) x ( n -i) 其激响应h（n）是有限长序列，它其实就是滤波器系数向量b ( n ) , N 为FIR 滤波器的阶数． 在数字信号处理应用中往往需要设计线性相位的滤波器，FIR 滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，易做到严格的线性相位特性。为了使滤波器满足线性相位条件，要求其单位脉冲响应h(n)为实序列，且满足偶对称或奇对称条

件，即h ( n )=h(N-1-n)或h(n)=h(N-1-n)。这样，当N 为偶数时，偶对称线性相位F 讯滤波器的差分方程表达式为

实验6 无限冲激响应数字滤波器设计

实验6无限冲激响应数字滤波器设计 实验目的： 掌握双线性变换法及脉冲相应不变法设计IIR数字滤波器的具体设计方法及其原理，熟悉用双线性变换法及脉冲响应不变法设计低通、高通和带通IIR数字滤波器的计算机编程。 实验原理： 在MATLAB中，可以用下列函数辅助设计IIR数字滤波器：1)利用buttord 和cheblord可以确定低通原型巴特沃斯和切比雪夫滤波器的阶数和截止频率； 2)[num,den]=butter（N,Wn）(巴特沃斯)和[num,den]=cheby1（N,Wn）,[num,den]=cheby2（N,Wn）(切比雪夫1型和2型)可以进行滤波器的设计；3）lp2hp，lp2bp，lp2bs可以完成低通滤波器到高通、带通、带阻滤波器的转换；4)使用bilinear可以对模拟滤波器进行双线性变换，求得数字滤波器的传输函数系数；5)利用impinvar可以完成脉冲响应不变法的模拟滤波器到数字滤波器的转换。 例3-1 设采样周期T=250μs（采样频率fs =4kHz），用脉冲响应不变法和双线性变换法设计一个三阶巴特沃兹滤波器，其3dB边界频率为fc =1kHz。 [B,A]=butter(3,2*pi*1000,'s'); [num1,den1]=impinvar(B,A,4000); [h1,w]=freqz(num1,den1); [B,A]=butter(3,2/0.00025,'s');

[num2,den2]=bilinear(B,A,4000); [h2,w]=freqz(num2,den2); f=w/pi*2000; plot(f,abs(h1),'-.',f,abs(h2),'-'); grid; xlabel('频率/Hz ') ylabel('幅值/dB') 程序中第一个butter的边界频率2π×1000，为脉冲响应不变法原型低通滤波器的边界频率；第二个butter的边界频率2/T=2/0.00025，为双线性变换法原型低通滤波器的边界频率.图1给出了这两种设计方法所得到的频响，虚线为脉冲响应不变法的结果；实线为双线性变换法的结果。脉冲响应不变法由于混叠效应，使得过渡带和阻带的衰减特性变差，并且不存在传输零点。同时，也看到双线性变换法，在z=-1即Ω=π或f=2000Hz处有一个三阶传输零点，这个三阶零点正是模拟滤波器在ω=∞处的三阶传输零点通过映射形成的。 例2 设计一数字高通滤波器，它的通带为400～500Hz，通带内容许有0.5dB的波动，阻带内衰减在小于317Hz的频带内至少为19dB，采样频率为1,000Hz。 wc=2*1000*tan(2*pi*400/(2*1000)); wt=2*1000*tan(2*pi*317/(2*1000)); [N,wn]=cheb1ord(wc,wt,0.5,19,'s'); [B,A]=cheby1(N,0.5,wn,'high','s'); [num,den]=bilinear(B,A,1000); [h,w]=freqz(num,den); f=w/pi*500; plot(f,20*log10(abs(h))); axis([0,500,-80,10]); grid; xlabel('') ylabel('幅度/dB')

无限长单位脉冲响应滤波器设计剖析

实验四无限长单位脉冲响应滤波器设计 一、实验目的 1.掌握双线性变换法及脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器的具体设计方法及其原理，熟悉用双线性变换法及脉冲响应不变法设计低通、高通和带通IIR数字滤波器的计算机编程。 2.观察双线性变换及脉冲响应不变法设计的滤波器的频率特性，了解双线性变换法及脉冲响应不变法的特点。 3.熟悉巴特沃思滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器的频率特性。 二、实验原理 (1)实验中有关变量的定义：fc通带边界频率，fr阻带边界频率，tao通带波动，at 最小阻带衰减，fs采样频率，t采样周期。 (2)设计一个数字滤波器一般包括以下两步： a.按照任务要求，确定滤波器性能指标 b.用一个因果稳定的离散时不变系统的系统函数去逼近这一性能要求 (3)数字滤波器的实现：对于IIR滤波器，其逼近问题就是寻找滤波器的各项系数，使其系统函数逼近一个所要求的特性。先设计一个合适的模拟滤波器，然后变换成满足约定指标的数字滤波器。 用双线形变换法设计IIR数字滤波器的过程： a.将设计性能指标中的关键频率点进行“预畸” b.利用“预畸”得到的频率点设计一个模拟滤波器。 c.双线形变换，确定系统函数 三、实验内容 1、设计一切比雪夫高通滤波器，性能指标如下：通带边界频率f c=0.4kHz，通带波动δ=0.5dB，阻带边界频率f r=0.3kHz，阻带最小衰减At=20dB，采样频率f s=1000Hz，观察其通带波动和阻带衰减是否满足要求。（绘制对数幅度谱） 2、设计一巴特沃思低通滤波器，性能指标如下：通带边界频率f c=0.4kHz，通带波动δ=1dB，阻带边界频率f r=0.6kHz，阻带最小衰减At=40dB，采样频率f s=2000Hz，分别用脉冲响应不变法和双线性变换法进行设计，比较两种方法的优缺点。（绘制线性幅度谱） 3、用双线性变换法设计巴特沃思、切比雪夫和椭圆低通滤波器，其性能指标如下：通带边界频率f c=1.8kHz，通带波动δ≤1dB，阻带边界频率f r=2.6kHz，阻带最小衰减A t≥50dB，采样频率f s=8kHz。（绘制对数幅度谱） 4、设计一巴特沃思带通滤波器，性能指标如下：通带频率3kH z≤f≤4kHz，通带波动δ≤1dB；上阻带f≥5kHz，阻带最小衰减At≥15dB；下阻带f≤2kHz，阻带最小衰减At≥20dB；采样频率f s=20kHz，分别用脉冲响应不变法和双线性变换法进行设计。（绘制线性幅度谱） 5、用双线性变换法设计一椭圆带阻滤波器，性能指标如下：阻带频率2kH z≤f≤3kHz，

有限冲激响应数字滤波器设计实验报告

/ 实验6 有限冲激响应数字滤波器设计 一、实验目的： 1、加深对数字滤波器的常用指标理解。 2、学习数字滤波器的设计方法。 二、实验原理： 低通滤波器的常用指标： } （1）通带边缘频率； （2）阻带边缘频率； （3）通带起伏；

（4）通带峰值起伏， （5）阻带起伏，最小阻带衰减。 三、实验内容： 利用MATLAB编程,用窗函数法设计FIR数字滤波器，指标要求如下： 通带边缘频率：，通带峰值起伏：。] 阻带边缘频率：，最小阻带衰减：。 采用汉宁窗函数法的程序： wp1=*pi;wp2=*pi; ws1=*pi;ws2=*pi; width1=wp1-ws1; width2=ws2-wp2; width=min(width1,width2) N1=ceil(8*pi/width) … b1=fir1(N1,[ ],hanning(N1+1)); [h1,f]=freqz(b1,1,512); plot(f/pi,20*log10(abs(h1)),'-') grid; 图形：

采用切比雪夫窗函数法德程序： 】 wp1=*pi;wp2=*pi; ws1=*pi;ws2=*pi; width1=wp1-ws1; width2=ws2-wp2; width=min(width1,width2) N1=ceil(8*pi/width) b1=fir1(N1,[ ],chebwin(N1+1,20)); [h1,f]=freqz(b1,1,512); … plot(f/pi,20*log10(abs(h1)),'-') grid; 图形：

四．小结 FIR和IIR滤波器各自的特点： ①结构上看，IIR滤波器必须采用递归结构，极点位置必须在单位圆内，否则系统将不稳定，IIR滤波器脱离不了模拟滤波器的格局，FIR滤波器更灵活，尤其能使适应某些特殊的应用。设计选择：在对相位要求不敏感的场合，用IIR较为适合，而对图像处理等对线性要求较高，采用FIR滤波器较好。 ②性能上说，IIR滤波器传输函数的几点可位于单位圆内的任何地方，可以用较低的结束获得较高的选择性，但是是相位的非线性为代价，FIR滤波器却可以得到严格的线性相位，然而FIR滤波器传输函数的极点固定在原点，只能用较高的阶数达到的选择性。

实验-3-无限冲激响应滤波器(IIR)算法实验

实验3 ：无限冲激响应滤波器(IIR)算法实验 一、实验目的 1. 熟悉IIR 数字滤波器特性； 2.掌握IIR数字滤波器的设计过程； 3.掌握IIR 数字滤波器性能测试方法。 二、实验设备 1.PC 兼容机 2.WIN7 操作系统 3.Code Composer Studio v5 三、实验内容 1.掌握IIR数字滤波器的基础理论； 2.基于MATLAB的IIR数字滤波器参数确定方法； 3.采用C语言编程实现低通IIR 滤波器； 4.掌握基于CCS的波形观察方法；观察滤波前后的波形变化。 四．实验原理分析 要求：使用低通巴特沃斯滤波器，设计通带截止频率f p为1kHz、增益为-3dB，阻带截止频率f st为12kHz、衰减为30dB，采样频率f s为25kHz。设计： 通带截止频率为：f p = 1000Hz，f st = 12000Hz

（一）、滤波器参数计算 ●模拟预畸变通带截止频率为：w p = 2f s tan(2πf p/(2f s)) = 6316.5 弧度/秒●模拟预畸变阻带截止频率为：w st = 2f s tan(2πf st/(2f s)) = 794727.2 弧度/秒 由式（7.5.24） ●N = 0.714，则：一阶巴特沃斯滤波器就足以满足要求。 一阶模拟巴特沃斯滤波器的传输函数为：H(s)=w p/(s+w p)=6316.5/(s+6316.5) 由双线性变换定义s=2f s(z-1)/(z+1)得到数字滤波器的传输函数为： 因此，差分方程为：y[n]=0.7757y[n-1]+0.1122x[n]+0.1122x[n-1]。 （二）、基于MATLAB的滤波器参数求解 （1）IIR数字滤波器阶次的选择的MATLAB函数 [N,w c] = buttord(w p,w st,Rp,As); [N,w c] = cheb1ord(w p,w st,Rp,As); [N,w c] = cheb2ord(w p,w st,Rp,As); [N,w c] = ellipord(w p,w st,Rp,As); 对低通滤波器，必须有w p < w st 对高通滤波器，必须有w p > w st 对带通滤波器，必须有w s1 < w p1 < w p2 < w s2 对带阻滤波器，必须有w p1 < w s1 < w s2 < w p2

有限冲击响应FIR_滤波器的设计完美版

专业班级 学号 姓名 成绩 有限冲击响应FIR 滤波器的设计 一、设计目的 1、掌握数字滤波器的设计过程； 2、了解FIR 的原理和特性； 3、熟悉设计FIR 数字滤波器的原理和方法； 4、学习FIR 滤波器的DSP 实现原理； 5、学习使用ccs 的波形观察窗口观察输入、输出信号波形和频谱变化情况。 二、设计内容 1、通过MATLAB 来设计一个低通滤波器，对它进行模拟仿真确定FIR 滤波器系数； 2、用DSP 汇编语言进行编程，实现FIR 运算，对产生的合成信号，滤除信号中高频成分，观察其滤波前后的波型变化。 三、设计原理 滤波器就是在时间域或频域内，对已知激励产生规定响应的网络。使其能够从信号中提取有用的信号，抑制并衰减不需要的信号，滤波器的设计实质上就是对提出的要求给出相应的性能指标．再通过计算，使物理可实现的实际滤波器响应特性逼近给出的频率响应特性。 FIR 数字滤波器是一种非递归系统，其传递函数为： H (z) =Y(Z)/X(Z)=∑b(n)z -n 由此可得到系统的差分方程为： ………… ……… ……… …… ……装… ……… ……… …… ………… … …订 … …… … … …… …… … …… … …… … 线 …… …… … …… … … … …… …… …

y（n ) = ∑h ( i ) x ( n -i) 其激响应h（n）是有限长序列，它其实就是滤波器系数向量b ( n ) , N 为FIR 滤波器的阶数． 在数字信号处理应用中往往需要设计线性相位的滤波器，FIR 滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，易做到严格的线性相位特性。为了使滤波器满足线性相位条件，要求其单位脉冲响应h(n)为实序列，且满足偶对称或奇对称条件，即h ( n )=h(N-1-n)或h(n)=h(N-1-n)。这样，当N 为偶数时，偶对称线性相位F 讯滤波器的差分方程表达式为 Y(n)= ∑h ( i ) (x ( n -i)+x(N-1-n-i)) 由上可见，FIR 滤波器不断地对输入样本x(n)延时后，再做乘法累加算法，将滤波器结果y(n)输出。因此，FIR 实际上是一种乘法累加运算。而对于线性相位FIR 而言，利用线性相位FIR 滤波器系数的对称特性，可以采用结构精简的FIR 结构将乘法器数目减少一半。 FIR滤波器的单位脉冲h(n)是一个有限长序列。若h(n)为实数，且满足偶对称或是奇对称的条件，则FIR滤波器具有相位特性，FIR数字滤波器具有以下几个特点：FIR滤波器无反馈回路，是一种无条件稳定系统。 四、总体方案设计 1、有给定的设计参数，滤波器系数可由MATLAB中的函数产生。 2、在CCS中采用汇编源程序来实现FIR数字滤波器 步骤1）：创建工程文件project/new/myproject 保存时加后缀。2）：在file/new/sourcefile进行汇编语言并将其添加到工程文件。3）：编译汇编链接project/build生成out文件。

基于矩形窗设计FIR数字滤波器

郑州航空工业管理学院 《电子信息系统仿真》课程设计 14级专业班级 题目基于矩形窗设计FIR数字滤波器姓名学号 二О一六年十一月二十五日

第一章 FIR 滤波器的设计原理及方法 FIR 滤波器通常采用窗函数方法来设计。窗设计的基本思想是，首先选择一个适当的理想选频滤波器（它总是具有一个非因果，无限持续时间脉冲响应），然后街区（加窗）它的脉冲响应得到线性相位和因果FIR 滤波器。我们用Hd （e^jw ）表示理想的选频滤波器，它在通带上具有单位增益和线性相位，在阻带上具有零响应。一个带宽wc

有限冲击响应FIR_滤波器的设计完美版

专业班级学号姓名成绩有限冲击响应FIR 滤波器的设计一、设计目的1、掌握数字滤波器的设计过程；2、了解FIR 的原理和特性；3、熟悉设计FIR 数字滤波器的原理和方法；4、学习FIR 滤波器的DSP 实现原理；5、学习使用ccs 的波形观察窗口观察输入、输出信号波形和频谱变化情况。二、设计内容1、通过MATLAB 来设计一个低通滤波器，对它进行模拟仿真确定FIR 滤波器系数；2、用DSP 汇编语言进行编程，实现FIR 运算，对产生的合成信号，滤除信号中高频成分，观察其滤波前后的波型变化。三、设计原理滤波器就是在时间域或频域内，对已知激励产生规定响应的网络。使其能够从信号中提取有用的信号，抑制并衰减不需要的信号，滤波器的设计实质上就是对提出的要求给出相应的性能指标．再通过计算，使物理可实现的实际滤波器响应特性逼近给出的频率响应特性。FIR 数字滤波器是一种非递归系统，其传递函数为：H (z)=Y(Z)/X(Z)=∑b(n)z -n …… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… …

由此可得到系统的差分方程为： y（n)=∑h(i)x(n-i) 其激响应h（n）是有限长序列，它其实就是滤波器系数向量b(n),N为FIR滤波器的阶数． 在数字信号处理应用中往往需要设计线性相位的滤波器，FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，易做到严格的线性相位特性。为了使滤波器满足线性相位条件，要求其单位脉冲响应h(n)为实序列，且满足偶对称或奇对称条件，即h(n)=h(N-1-n)或h(n)=h(N-1-n)。这样，当N为偶数时，偶对称线性相位F讯滤波器的差分方程表达式为 Y(n)=∑h(i)(x(n-i)+x(N-1-n-i)) 由上可见，FIR滤波器不断地对输入样本x(n)延时后，再做乘法累加算法，将滤波器结果y(n)输出。因此，FIR实际上是一种乘法累加运算。而对于线性相位FIR而言，利用线性相位FIR滤波器系数的对称特性，可以采用结构精简的FIR结构将乘法器数目减少一半。 FIR滤波器的单位脉冲h(n)是一个有限长序列。若h(n)为实数，且满足偶对称或是奇对称的条件，则FIR滤波器具有相位特性，FIR数字滤波器具有以下几个特点：FIR滤波器无反馈回路，是一种无条件稳定系统。 四、总体方案设计 1、有给定的设计参数，滤波器系数可由MATLAB中的函数产生。 2、在CCS中采用汇编源程序来实现FIR数字滤波器 步骤1）：创建工程文件project/new/myproject保存时加后缀。 2）：在file/new/sourcefile进行汇编语言并将其添加到工程文件。

实验五、无限冲激响应(IIR)数字滤波器的设计

实验四、无限冲激响应(IIR)数字滤波器的设计 一、实验目的 1、熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法；掌握数字滤波器的计算机仿真方法。 2、掌握用Matlab软件设计流程。 二、实验设备 微型计算机、Matlab7.0教学版 三、实验原理 数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化过程中，使信号按预定的形式变化。数字滤波器有多种分类，根据数字滤波器冲击响应的时域特征，可以将数字滤波器分为两种，即无限长冲击响应滤波器（IIR）和有限长冲激响应滤波器（FIR）。 在MATLAB中，可以通过调用simulink中的功能模块，可以构成数字滤波器的仿真框图。在仿真过程中，双击各个功能模块，随时改变参数，获得不同状态下的仿真结果。 四、实验内容 （1）用fdatool设计一个IIR低通滤波器（具体参数不要求） （2）并用simulink 仿真 （3）对滤波器输入一个含噪信号并能观察到滤波前后的波形 （4）对结果进行分析。 五、实验结果 1、Simulink仿真原理图 2、Filter参数设置

Scope Scope1

Scope2 六、实验总结 通过这次实验，我熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法；掌握数字滤波器的计算机仿真方法。熟悉和了解了simulink仿真的真个过程。Simulink中各种非常有用的工具箱不仅对于设计IIR数字滤波器非常有用，而且对于整个型号仿真处理具有相当可视化的效果，从仿真的角度看，是达到了技术指标的要求。Simulink是一个进行动态系统建模、仿真和综合分析的集成软件包。它可以处理的系统包括：线性、非线性系统：离散、连续及混合系统；单任务、多任务离散时间系统。

有限冲击响应FIR_滤波器的设计完美版

专业班级 学号 姓名 成绩 有限冲击响应FIR 滤波器的设计 一、设计目的 1、掌握数字滤波器的设计过程； 2、了解FIR 的原理和特性； 3、熟悉设计FIR 数字滤波器的原理和方法； 4、学习FIR 滤波器的DSP 实现原理； 5、学习使用ccs 的波形观察窗口观察输入、输出信号波形和频谱变化情况。 二、设计内容 1、通过MATLAB 来设计一个低通滤波器，对它进行模拟仿真确定FIR 滤波器系数； 2、用DSP 汇编语言进行编程，实现FIR 运算，对产生的合成信号，滤除信号中高频成分，观察其滤波前后的波型变化。 三、设计原理 滤波器就是在时间域或频域内，对已知激励产生规定响应的网络。使其能够从信号中提取有用的信号，抑制并衰减不需要的信号，滤波器的设计实质上就是对提出的要求给出相应的性能指标．再通过计算，使物理可实现的实际滤波器响应特性逼近给出的频率响应特性。 FIR 数字滤波器是一种非递归系统，其传递函数为： H (z) =Y(Z)/X(Z)=∑b(n)z -n ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………

由此可得到系统的差分方程为： y（n ) = ∑h ( i ) x ( n -i) 其激响应h（n）是有限长序列，它其实就是滤波器系数向量b ( n ) , N 为FIR 滤波器的阶数． 在数字信号处理应用中往往需要设计线性相位的滤波器，FIR 滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，易做到严格的线性相位特性。为了使滤波器满足线性相位条件，要求其单位脉冲响应h(n)为实序列，且满足偶对称或奇对称条件，即h ( n )=h(N-1-n)或h(n)=h(N-1-n)。这样，当N 为偶数时，偶对称线性相位F 讯滤波器的差分方程表达式为 Y(n)= ∑h ( i ) (x ( n -i)+x(N-1-n-i)) 由上可见，FIR 滤波器不断地对输入样本x(n)延时后，再做乘法累加算法，将滤波器结果y(n)输出。因此，FIR 实际上是一种乘法累加运算。而对于线性相位FIR 而言，利用线性相位FIR 滤波器系数的对称特性，可以采用结构精简的FIR 结构将乘法器数目减少一半。 FIR滤波器的单位脉冲h(n)是一个有限长序列。若h(n)为实数，且满足偶对称或是奇对称的条件，则FIR滤波器具有相位特性，FIR数字滤波器具有以下几个特点：FIR滤波器无反馈回路，是一种无条件稳定系统。 四、总体方案设计 1、有给定的设计参数，滤波器系数可由MATLAB中的函数产生。 2、在CCS中采用汇编源程序来实现FIR数字滤波器 步骤1）：创建工程文件project/new/myproject 保存时加后缀。 2）：在file/new/sourcefile进行汇编语言并将其添加到工程文件。

基于matlab的数字滤波器的设计与仿真开题报告.pdf

一、选题背景、目的和意义 背景 信号与信号处理时信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一。长期以来?信号处理技术一直用于转换、产生模拟或数字信号?其中最为频繁应用的领域就是信号的滤波。数字滤波是语音、图像处理、模式识别和谱分析等应用中的一个基本处理部件?它可以满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求?避免模拟滤波器无法克服的电压漂移、温度漂移和噪声等问题。 目的 我的毕业设计的课题是《基于matlab的数字滤波器的设计与仿真》?其主要目的是通过此次课程设计进一步学习和巩固数字信号处理及其相关知识?并学会利用所学的知识能?在设计过程中能综合运用所学知识内容?进一步熟悉和掌握matlab的使用方法;对数字滤波器的原理有较深的了解;为即将进入社会参加工作打下坚实的基础;掌握收集资料、消化资料和综合资料的能力等等。 意义 从事电子通信业而不能熟练操作使用matlab电子线路设计软件?在工作和学习中将是寸步难行的。在数学、电子、金融等行业?使用matlab等计算机软件对产品进行设计、仿真在很早以前就已经成为了一种趋势?这类软件的问世也极大地提高了设计人员在通信、电子等行业的产品设计质量与效率。众所周知?实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程?由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量?这种信号在许多信道中不宜传输。因而?在通信系统的发送端通常需要有调制过程?反之在接收端则需要有解调过程。 二、国内外的研究综述 数字滤波在DSP?数字信号处理?中占有重要地位。数字滤波器按实现的网络结构或者从单位脉冲响应?分为IIR(无限脉冲响应?和FIR?有限脉冲响应?滤波器。如果IIR滤波器和FIR滤波器具有相同的性能?那么通常IIR滤波器可以用较低的阶数获得高的选 择性?执行速度更快?所有的储存单元更少?所有既经济又高效。

实验 2 有限冲激响应滤波器(FIR)算法实验(1)

实验 2 ：有限冲激响应滤波器（FIR）算法实验 一、实验目的 1. 熟悉线性相位 FIR 数字滤波器特性； 2.了解各种窗函数对滤波器特性的影响； 3.掌握FIR数字滤波器的窗函数法的设计过程； 4.掌握 FIR 数字滤波器性能测试方法。 二、实验设备 1.PC 兼容机 2.WIN7 操作系统 3.Code Composer Studio v5 三、实验内容 1.掌握FIR数字滤波器的基础理论； 2.基于MATLAB的FIR数字滤波器参数确定方法； 3.采用C语言编程实现低通FIR 滤波器； 4.掌握基于CCS的波形观察方法；观察滤波前后的波形变化。 四．实验原理分析 要求：用窗函数法，设计通带截止频率f p为10kHz，阻带截止频率f st为22kHz，采样频率f s为50kHz，阻带衰减为72dB的低通滤波器。 解： （一）、滤波器参数计算 （1）求数字滤波器的参数： ●数字通带截止频率w p为：2πf p/f s = 0.4π ●数字阻带截止频率w st为：2πf st/f s = 0.88π ●过渡带宽为：w st - w p = 0.48π ●过渡带数字中心频率w c为：（w p +w st）/2 = 0.64π （2）求窗函数的类型： ●根据阻带衰减为72dB的设计要求，选择布莱克曼窗 ●窗函数长度为：N >= 11π/( w st - w p),N = 23 阻带边缘频率-通带边缘频率 = 12kHz； （二）、基于MATLAB的滤波器参数求解

（1）blackman窗的计算 利用blackman(N)计算blackman窗，其中N为滤波器的点数 （2）验证理想低通滤波器单位冲激响应 利用ideallp(wc,N)计算(-tao,tao)范围内的N点的理想低通滤波器的单位冲激响应function hd = ideallp( wc,N ) %理想低通滤波器计算 % [hd] = ideallp( wc,N ) % h = 0 ~ N-1之间的理想脉冲响应 % N = 理想低通滤波器的长度 tao = (N-1)/2; n = [0:1:(N-1)]; m = n-tao+eps; hd = sin(wc*m)./(m*pi); end （3）求解FIR低通数字滤波器的单位冲激响应 hd.*wd’ （三）、基于C语言编程的FIR 数字滤波器编程实现 程序流程图

实验 3 无限冲激响应滤波器(IIR)算法实验

实验 3 ：无限冲激响应滤波器(IIR)算法实验 一、实验目的 1. 熟悉IIR 数字滤波器特性； 2.掌握IIR数字滤波器的设计过程； 3.掌握 IIR 数字滤波器性能测试方法。 二、实验设备 1.PC 兼容机 2.WIN7 操作系统 3.Code Composer Studio v5 三、实验内容 1.掌握IIR数字滤波器的基础理论； 2.基于MATLAB的IIR数字滤波器参数确定方法； 3.采用C语言编程实现低通IIR 滤波器； 4.掌握基于CCS的波形观察方法；观察滤波前后的波形变化。 四．实验原理分析 要求：使用低通巴特沃斯滤波器，设计通带截止频率f p为1kHz、增益为-3dB，阻带截止频率f st为12kHz、衰减为30dB，采样频率f s为25kHz。设计： 通带截止频率为：f p = 1000Hz，f st = 12000Hz （一）、滤波器参数计算 ●模拟预畸变通带截止频率为：w p = 2f s tan(2πf p/(2f s)) =6316.5 弧度/秒 ●模拟预畸变阻带截止频率为：w st = 2f s tan(2πf st/(2f s)) = 794727.2 弧度/秒 由式（7.5.24） ●N = 0.714，则：一阶巴特沃斯滤波器就足以满足要求。 一阶模拟巴特沃斯滤波器的传输函数为： H(s)=w p/(s+w p)=6316.5/(s+6316.5) 由双线性变换定义 s=2f s(z-1)/(z+1)得到数字滤波器的传输函数为： 因此，差分方程为： y[n]=0.7757y[n-1]+0.1122x[n]+0.1122x[n-1]。 （二）、基于MATLAB的滤波器参数求解

FIR数字滤波器设计论文

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

有限冲激响应数字滤波器设计实验报告

实验6 有限冲激响应数字滤波器设计 一、实验目的： 1、加深对数字滤波器的常用指标理解。 2、学习数字滤波器的设计方法。 二、实验原理： 低通滤波器的常用指标： （1）通带边缘频率； （2）阻带边缘频率； （3）通带起伏； （4）通带峰值起伏， （5）阻带起伏，最小阻带衰减。

三、实验内容： 利用MATLAB编程,用窗函数法设计FIR数字滤波器，指标要求如下： 通带边缘频率：，通带峰值起伏：。 阻带边缘频率：，最小阻带衰减：。 采用汉宁窗函数法的程序： wp1=0.45*pi;wp2=0.65*pi; ws1=0.3*pi;ws2=0.75*pi; width1=wp1-ws1; width2=ws2-wp2; width=min(width1,width2) N1=ceil(8*pi/width) b1=fir1(N1,[0.45 0.65],hanning(N1+1)); [h1,f]=freqz(b1,1,512); plot(f/pi,20*log10(abs(h1)),'-') grid; 图形： 采用切比雪夫窗函数法德程序： wp1=0.45*pi;wp2=0.65*pi;

ws1=0.3*pi;ws2=0.75*pi; width1=wp1-ws1; width2=ws2-wp2; width=min(width1,width2) N1=ceil(8*pi/width) b1=fir1(N1,[0.45 0.65],chebwin(N1+1,20)); [h1,f]=freqz(b1,1,512); plot(f/pi,20*log10(abs(h1)),'-') grid; 图形： 四．小结 FIR和IIR滤波器各自的特点： ①结构上看，IIR滤波器必须采用递归结构，极点位置必须在单位圆内，否则系统将不稳定，IIR滤波器脱离不了模拟滤波器的格局，FIR滤波器更灵活，尤其能使适应某些特殊的应用。设计选择：在对相位要求不敏感的场合，用IIR较为适合，而对图像处理等对线性要求较高，采用FIR滤波器较好。 ②性能上说，IIR滤波器传输函数的几点可位于单位圆内的任何地方，可以用较低的结束获得较高的选择性，但是是相位的非线性为代价，FIR滤波器却可以得到严格的线性相位，然而FIR滤波器传输函数的极点固定在原点，只能用较高的阶数达到的选择性。

实验无限冲激响应滤波器IIR算法实验

实验无限冲激响应滤波器 I I R算法实验 The final edition was revised on December 14th, 2020.

实验 3 ：无限冲激响应滤波器(IIR)算法实验 一、实验目的 1. 熟悉IIR 数字滤波器特性； 2.掌握IIR数字滤波器的设计过程； 3.掌握 IIR 数字滤波器性能测试方法。 二、实验设备 兼容机 操作系统 Composer Studio v5 三、实验内容 1.掌握IIR数字滤波器的基础理论； 2.基于MATLAB的IIR数字滤波器参数确定方法； 3.采用C语言编程实现低通IIR 滤波器； 4.掌握基于CCS的波形观察方法；观察滤波前后的波形变化。 四．实验原理分析 要求：使用低通巴特沃斯滤波器，设计通带截止频率f p为1kHz、增益为-3dB，阻带截止频率f st为12kHz、衰减为30dB，采样频率f s为25kHz。设计： 通带截止频率为： f p = 1000Hz， f st = 12000Hz （一）、滤波器参数计算 模拟预畸变通带截止频率为： w p = 2f s tan(2πf p/(2f s)) = 弧度/秒 模拟预畸变阻带截止频率为：w st = 2f s tan(2πf st/(2f s)) = 弧度/秒 N = ，则：一阶巴特沃斯滤波器就足以满足要求。 一阶模拟巴特沃斯滤波器的传输函数为： H(s)=w p /(s+w p )=(s+ 由双线性变换定义 s=2f s (z-1)/(z+1)得到数字滤波器的传输函数为：因此，差分方程为： y[n]=[n-1]+[n]+[n-1]。 （二）、基于MATLAB的滤波器参数求解 （1）IIR数字滤波器阶次的选择的MATLAB函数 [N,w c ] = buttord(w p ,w st ,Rp,As); [N,w c ] = cheb1ord(w p ,w st ,Rp,As); [N,w c ] = cheb2ord(w p ,w st ,Rp,As); [N,w c ] = ellipord(w p ,w st ,Rp,As); 对低通滤波器，必须有w p < w st 对高通滤波器，必须有w p > w st 对带通滤波器，必须有 w s1 < w p1 < w p2 < w s2 对带阻滤波器，必须有 w p1 < w s1 < w s2 < w p2 (2) IIR数字滤波器的设计 [b,a] = butter(N,wc,’ftype’) [b,a] = cheby1(N,wc,’ftype’) [b,a] = cheby2(N,wc,’ftype’) [b,a] = ellip(N,wc,’ftype’)

自适应滤波器的设计开题报告

自适应滤波器的设计与应用 一、题目来源 来源于其他 二、研究目的和意义 滤波技术在当今信息处理领域中有着极其重要的应用。滤波是从连续的或离散的输入数据中除去噪音和干扰以提取有用信息的过程，相应的装置就称为滤波器。滤波器实际上是一种选频系统，他对某些频率的信号予以很小的衰减，使该部分信号顺利通过。而对其他不需要的频率信号予以很大的衰减，尽可能阻止这些信号通过。滤波器研究的一个目的就是：如何设计和制造最佳的(或最优的)滤波器。 在数字信号处理中，数字滤波是语音和图像处理、模式识别、频谱分析等应用中的一个基本处理算法。在许多应用场合，由于无法预先知道信号和噪声的特性或者它们是随时间变化的，仅仅用 FIR 和 IIR两种具有固定滤波系数的滤波器无法实现最优滤波。在这种情况下，必须设计自适应滤波器，以跟踪信号和噪声的变化。 自适应滤波器是利用前一时刻已获得的滤波器参数，自动地调节、更新现时刻的滤波器参数，以适应信号和噪声未知的统计特性，从而实现最优滤波。当在未知统计特性的环境下处理观测信号时，利用自适应滤波器可以获得令人满意的效果，其性能远超过通用方法所设计的固定参数滤波器。

三、阅读的主要参考文献及资料名称 1、《数字信号处理》刘益成（第二版）西安电子科技出版社 2、《数字信号处理》张小虹（第二版）机械工业出版社 3、自适应信号处理[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2001． 4．邹理和,数字信号处理, 国防工业出版社,1985 5．丁玉美等, 数字信号处理,西安电子科技大学出版社,1999 6．程佩青, 数字信号处理,清华大学出版社,2001 7. The MathWorks Inc, Signal Processing Toolbox For Use with MATLAB, Sept. 2000 8. vinay K.Ingle, John G.Proakis,数字信号处理及MATLAB实现,陈怀琛等译,电子工业出版社,1998.9 9、《MATLAB编程参考手册》 10、中国期刊网的相关文献 11、赫金，自适应滤波器原理第四版，西安工业出版社，2010-5-1 四、国内外现状和发展趋势与主攻方向 自适应滤波器的理论与技术是50年代末和60年代初发展起来的。它是现代信号处理技术的重要组成部分，对复杂信号的处理具有独特的功能。自适应滤波器在数字滤波器中试属于随机数字信号处理的范畴。对于随机数字信号的滤波处理，通常有维纳滤波，卡尔曼滤波和自适应滤波，维纳滤波的权系数是固定的，适用于平稳随机信号；卡尔曼滤波器的权系数是可变的，适用于非平稳随机信号中。但是，只有在对信号和噪声的统计特性先验

基于Matlab的FIR低通滤波器设计[开题报告]2011-11-07

电子信息学院 本科毕业设计(论文)开题报告 论文题目基于Matlab的FIR低通滤波器设计 学生姓名专业班级性别 一、课题研究意义及现状 所谓数字信号处理技术是指运用数值计算的方法对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等的处理。随着电子技术和电子计算机技术的发展，数字信号处理技术受到了越来越广泛的关注，数字信号处理的理论和技术也在不断丰富和完善，新的理论和新技术层出不穷。可以说，数字信号处理是发展最快、应用最广泛、成效最显著的新科学之一，目前已广泛地应用在语音、雷达、声纳、地震、图像、通信、控制、生物医学、遥感遥测、地质勘探、航空航天、故障检测、自动化仪表等领域。 数字滤波器是数字信号处理中的重要组成部分之一，在数字信号处理中，数字滤波占有极其重要的地位。滤波器可以分为IIR滤波器和FIR滤波器两大类，IIR滤波器并不能得到严格的线性相位特性，因此在许多实际应用中为了得到线性相位特征，还必须另外增加相位校正网络，使滤波器设计变得复杂，成本也高，而FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，还可以很容易的做到有严格的线性相位特性。它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。因此，FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。 目前对数字滤波器的设计有多种方法，其中著名的Matlab软件包，功能强大、使用方便。传统的数字滤波器的设计过程复杂，计算工作量大，滤波特性调整困难，影响了它的应用。利用Matlab信号处理工具箱可以快速有效的设计由软件组成的常规数字滤波器，可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便，极大的减轻了工作量，有利于滤波器设计的最优化。 本课题在基于Matlab的FIR低通滤波器的设计方法、编程以及实际应用上有着积极的意义。