DSP原理及应用课程设计

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1、华北水利水电大学NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPowerDSP原理及应用课程设计题目FIR数字低通滤波器学院信息工程学院专业电子信息工程姓名学号指导老师1完成时间摘要1一.绪论11.1设计背景11.2设计方法分析1二．FIR滤波器设计过程22.1FIR滤波器原理22.2FIR滤波器的实现方法32.3FIR滤波器的MATLAB实现42.4设计流程图6三．MATLAB和CCS操作步骤及仿真结果713.1matlab中的.M文件的编写73.2工程文件的建立123.3仿真结果及分析12四．心得与总结1

2、21摘要当前,数字信号处理技术受到了人们的广泛关注,其理论及算法随着计算机技术和微电子技术的发展得到了飞速地发展,并被广泛应用于语音和图象处理、数字通信、谱分析、模式识别和自动控制等领域。数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一,几乎出现在所有的数字信号处理系统中。设计中通过MATLAB环境中图形化的方式建立数字信号处理的模型进行DSP的设计和仿真验证，将设计的图形文件.mdl直接转换成C语言程序在CCS中运行。利用MATLAB软件开发产品加速了开发周期，比直接在CCs中编程方便快捷了很多，对于任何复杂功能的DSP系统，只需要进行少量的添加和修改就能

3、完成功能正确的C语言程序设计。一.绪论1.1设计背景一个实际的应用系统中，由于设备或者是外界环境的原因，总存在各种干扰，使信号中混入噪声，譬如音频信号中高频成分的噪声使得音乐听起来刺耳，失去了原有悦耳的音质。为了提高信号质量，可以对信号进行滤波，从噪声中提取信号，即对一个具有噪声和信号的混合源进行采样，然后经过一个数字滤波器，滤除噪声，提取有用信号。DSP（数字信号处理器）与一般的微处理器相比有很大的区别，它所特有的系统结构、指令集合、数据流程方式为解决复杂的数字信号处理问题提供了便利，本文选用TMS320C54X作为DSP处理芯片，通过对其编程来实现FI

4、R滤波器。对数字滤波器而言,从实现方法上,有FIR滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器之分。由于FIR滤波器只有零点,因此这一类系统不像IIR系统那样易取得比较好的通带与阻带衰减特性。但是FIR系统有自己突出的优点:①系统总是稳定的;②易实现线性相位;③允许设计多通带(阻带)滤波器。其中后两项是IIR系统不易实现的。1.2设计方法分析FIR滤波器的设计方法分析数字滤波器依据冲激响应的宽度划分为有限冲激响应(FIR)滤波器和无限冲激响应滤波(IIR)。FIR第15页滤波器是有限长单位冲激响应滤波器，在结构上是非递归型的，有限冲激响应滤波器(FIR)，具有以下

5、的优点：（1）可以在幅度特性随意设计的同时，保证精确、严格的线性相位；（2）由于FIR滤波器的单位脉冲响应h（n）是有限长序列，因此FIR滤波器没有不稳定的问题；（3）由于FIR滤波器一般为非递归结构，因此在有限精度运算下，不会出现递归结构中极性震荡等不稳定现象，误差较小。FIR滤波器的设计方法有窗函数设计法和频率采样设计法,下面扼要介绍窗函数设计法。窗函数法设计FIR滤波器的基本思想是：根据给定的滤波器技术指标，选择滤波器长度N和窗函数ω(n)，使其具有最窄宽度的主瓣和最小的旁瓣。其核心是从给定的频率特性,通过加窗确定有限长单位脉冲响应序列h(n)。给定

6、滤波器的频率响应为Hd(ejw)，要求设计一个频率响应为H(ejw)的滤波器来逼近Hd(ejw),其中:对Hd(ejw)进行傅立叶反变换推导出其时域响应hd(n),即由于hd(n)是无限长序列,且是非因果的。要得到有限长的h(n)，需要用一个有限长的窗口函数序列ω(n)来截取h(n),即二．FIR滤波器设计过程2.1FIR滤波器原理数字滤波是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的输出序列，FIR滤波器的差分方程为：第15页对上式进行Z变换得到FIR滤波器的传递函数为：由上式可以看出，H(z)是的N-1次多项式，它在z平面内有N-1个零点，

7、同时在原点处有N-1个重极点。N阶滤波器通常采用N个延迟单元、N个加法器与N+1个乘法器，取图中(a)、(b)两种结构。FIR滤波器的一般结构因为FIR滤波器的单位抽样响应是有限长的，所以它永远是稳定的。另外，若对h(n)提出一些约束条件，那么可以很容易地使H(z)具有线性相位，这在信号处理的很多领域是非常重要的。FIR滤波器的设计任务，是要决定一个转移函数H(z)，使它的频率响应满足给定的要求。这里所说的要求，除了通带频率、阻带频率及两个带上的最大和最小衰减和外，很重要的一条是保证H(z)具有线性相位。2.2FIR滤波器的实现方法(1)采用DSP(Dig

8、italSignalProcessing)处理器来实现DSP处理器