基于dsp的低通滤波器设计.docx
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基于dsp的低通滤波器设计
西南科技大学
电工学，电子技术学生课程设计报告
课程名称DSP技术
实验名称基于TMS320vc5509的语音采集系统
姓名邓彪
学号********
班级电子0902
指导老师朱玉玉
评分
2012年5月6日
1.设计要求：
1.设计硬件电路包括最小系统，语音采集接口电路，存储器扩展电路等。
2.设计一低通滤波器截止频率8khz，给出设计的滤波器指标，并仿真（可用MATLAB仿真），画出流程图，编写程序。
3.（拓展部分）实现对语音信号的频谱分析。
2.硬件设计：
1.根据设计原理，采用芯片TMS320C5509.
TMS320VC5509简介：
TMS320VC5509是美国德州仪器公司（TI）推出的新一代数字信号处理器，其CPU在结构上包含一个32×16位指令缓存队列、2个17位×17位乘累16位算术逻辑单元（MAC）、一个40位算术逻辑单元（ALU）、一个16位算术逻辑单元（ALU）、一个40位桶形移位器和4个40位加法器。
TMS320VC5509支持多种工业标准的串行口，如：
多通道缓冲串行口（McBSPs）、多媒体卡／安全数据串行口（MMC／SD）、USB和I2C总线接口等。
还具有增强型主机接口（EHPI）、通用I／O口、可编程数字锁相环（DPLL）、计时器和多个DMA控制器等片上外设。
TMS320VC5509高度并行的结构与优化的指令集合在一起，使得每个操作所需的时钟周期数在减少，而代码密度则在增加，进而提供了一个代码长度小、耗能低、高性能的数字信号处理引擎。
2.总体设计：
3.下面是系统设计的子模块：
1.A/D接口示意图：
2.电源模块：
3.复位电路：
4.时钟模块：
5.程序存储器：
6.数据存储器:
7.JTAG接口
4.低通数字滤波器设计：
FIR设计原理：
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。
一个线性位移不变系统的输出序列y（n）和输入序列x（n）之间的关系，应满足常系数线性差分方程：
X（n）:
输入序列，y（n）:
输出序列，ai,bi：
滤波系数，N：
滤波器阶数
在式
（1）中，若所有的ai均为0，则得FIR滤波器的差分方程：
对式
（2）进行Z变换，可得FIR滤波器的传递函数：
FIR滤波器的结构：
设计流程：
设计指标：
通带截止频率fp=7000hz,阻带下限截止频率fs=8000hz，采样频率FS=22050hz;
通带最大衰减rp=1db，阻带最小衰减rs=20db;
程序如下：
fp=7000;fs=8000;Fs=22050;
rp=1,rs=20;
wp=2*pi*fp/Fs;
ws=2*pi*fs/Fs;
Fs1=1;
wap=2*tan（wp/2）;
was=2*tan（ws/2）;
[N,wc]=buttord（wap,was,rp,rs,'s'）;
[B,A]=butter（N,wc,'s'）;
[Bz,Az]=bilinear（B,A,Fs1）;
figure
（1）;
[h,w]=freqz（Bz,Az,512,Fs1*22050）;
plot（w,abs（h））;
title（'巴特沃斯低通滤波器'）;
xlabel（'频率HZ'）;ylabel（'耗损dB'）;
gridon;
对语音信号滤波频谱分析：
设计指标：
通带最大衰减rp=1db，阻带最小衰减rs=100db;
程序如下：
fs=22050;
x1=wavread（'how.wav'）;
wp=2*pi*7000/fs;
ws=2*pi*8000/fs;
Rp=1;
Rs=100;
wdelta=ws-wp;
N=ceil（8*pi/wdelta）;%取整
wn=（wp+ws）/2;
[b,a]=fir1（N,wn/pi,hamming（N+1））;%选择窗函数，并归一化截止频率
figure
（1）
freqz（b,a,512）;
title（'FIR低通滤波器'）;
f2=filter（b,a,x1）;
figure
（2）
subplot（2,1,1）
plot（x1）
title（'FIR低通滤波器滤波前的时域波形'）;
subplot（2,1,2）
plot（f2）;
title（'FIR低通滤波器滤波后的时域波形'）;
sound（f2,44100）;%播放滤波后的语音信号
F0=fft（f2,1024）;
f=fs*（0:
511）/1024;
figure（3）
y2=fft（x1,1024）;
subplot（2,1,1）;
plot（f,abs（y2（1:
512）））;
title（'FIR低通滤波器滤波前的频谱'）
xlabel（'频率/Hz'）;
ylabel（'幅值'）;
subplot（2,1,2）
F2=plot（f,abs（F0（1:
512）））;
title（'FIR低通滤波器滤波后的频谱'）
xlabel（'频率/Hz'）;
ylabel（'幅值'）;
仿真波形:
8.心的体会：
通过本次的课程设计，我明白了细节决定成败这句话的道理，在实验中，有很多注意的地方，都被我忽视了，导致我再花费时间去修改，这严重影响了我试验的进度。
同时，在实验中我了解了FIR滤波器的原理，熟练掌握了MATLAB的操作，不仅是我学到了知识，更锻炼了我的动手能力。
也进一步认识了CCStudio软件的使用，了解了各种窗函数对滤波器特性的影响。
这一学期的理论知识学习加上这次课程设计，我对DSP这门学科有了更为深刻的了解，对数字信号的处理功能，硬软件相结合，语音的压缩、去噪和编码等等方面都有了很深的了解。
相信本次课程设计，无论是对我以后的学习，还是工作等方面都有一个很大的帮助。
因此，本次课程设计我受益匪浅。
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