FIR滤波器的设计毕业论文Word格式.docx

1、MATLAB 的进行 FIR 数字滤波器的设计与仿真分析，并将仿真的算法移植到 DSP内部。通过比较输入输出波形来测试仿真算法。关键词：DSP ，FIR ，MATLAB ，数字信号处理ABSTRACT21 century is the time of information. With the rapid development of science and technology, digital signal processing has developed as a main academic subject. It has been widely applied in the high-

2、tech fields of electronic information, communication and automatic control. Compared to analogue filter, digital filter can process signal without excursion. Frequency response property can be made closely to ideal property. The precision that can be reached is very high. These advantages contribute

3、 to the application of digital filter more and more widely. At the same time, the appearance of digital signal processor （DSP） and its rapid development also contribute to the application of digital signal processing and make the accomplishment of digital signal processing probably. Digitalfilter te

4、chnique is one of the core techniques in the signal processing field. Compared to the IIR digital filter, the FIR digital filter has been widely used in the signal processing field because of its strict linear phase and stability. For the time being, it becomes as a very significant research task. I

5、n the hardware designing, choosing the TMS320LF2407A as the digital signal processing chip to design the hardware circuit which includes the clock-generating circuit, the chip power supply circuit, the interface circuit of the A/D and D/A chips, the FLASH and RAM chip connecting interface and so on.

6、 In the software designing, choosing MATLAB to design FIR digital filter and simulate the result of FIR digital filter and transplanting the algorithm to DSP. Compared the input and output wave to test the algorithm of simulation. Key Words: DSP, FIR, MATLAB, Digital Signal Processing 目录ABSTRACT 第一章

7、 绪 论11.1 课题研究的目的及意义11.2 课题研究的现状21.3 数字滤波器的实现方法31.4 主要研究内容4第 2 章 数字滤波器设计的理论基础52.1 数字滤波器简述52.2 FIR 和 IIR 数字滤波器的比较72.3 FIR 滤波器的设计方法82.31 窗函数法设计 FIR 数字滤波器82.32 频率抽样法设计 FIR 滤波器11 2.4 FIR 滤波器的实现方法12 2.41 FIR 数字滤波器的两种基本结构12 2.42 FIR 数字滤波器的实现14 第 3 章 数字滤波器设计的软件实现16 3.1 MATLAB 简介16 3.2 基于 MATLAB 的 FIR 滤波器的设计

8、原理17 3.3 基于 MATLAB 的 FIR 低通滤波器的设计18 3.4 基于 MATLAB 的 FIR 高通滤波器的设计25 3.5 基于 MATLAB 的 FIR 带通滤波器的设计27 3.6 基于 MATLAB 的 FIR 带阻滤波器的设计30 3.7 FIR 滤波器的设计心得体会33 第四章 数字滤波器的 DSP 实现34 4.1 TMS32OLF2407A 芯片的基本特点35 4.2 硬件设计过程36 4.21 DSP 芯片外围电路的设计36 4.22 A/D 与 DSP 芯片的连接37 4.23 D/A 与 DSP 芯片的连接39 4.3 软件设计过程41 4.31 CCS

9、简介41 4.32 滤波算法的实现42 第 5 章结束语44 5.1 全文总结44 5.2 心得体会44 5.3 工作展望44 附录 原理图46 第一章 绪 论1.1 课题研究的目的及意义21 世纪是信息化数字化的时代，随着数字信号处理器（DSP）的出现和数字信号处理技术的成熟完善，越来越多的电子产品将数字信号处理器（DSP） 作为核心器件，数字信号处理技术逐步成为电子产品的核心技术。目前，DSP 的高速运算能力使很多复杂的控制算法和功能得以实现，它集成丰富的外设资源并具有很强的实时处理能力，这些优势使得它在控制领域内也得到很好的应用。数字信号处理器，也称 DSP 芯片，是针对数字信号处理的需

10、要而设计的一种具有特殊结构的微处理器。DSP 内部具有特殊的硬件乘法器，能够快速的连加连乘算法，这为 DSP 的实时处理奠定了坚实的基础。目前，DSP 已经成为推动数字化进程的动力。作为数字化最重要的技术之一，DSP 无论在其应用的深度还是广度，正在以前所未有的速度向前发展。所谓信号处理是指对信号进行滤波、变换、分析、加工、提取特征参数等的过程。数字系统克服了模拟系统电路功能单一、控制简单的缺点，它抗干扰能力强，可靠性高，可实现复杂控制，增强了控制的灵活性。在传统的频率分析方法里，最典型的是用频谱分析仪对信号进行频谱分析，从而了解和取得信号的频率（或频谱）特性。然而频谱分析仪的研制难度大，制造

11、成本高，尤其是频率范围宽、指标高的频谱分析仪，其设计制造的难度就更高，而其价格也更昂贵。这使得数字信号处理的研究与推广难以普及。随着计算机的发展与数字信号处理技术日趋成熟，在信号频谱的分析与研究领域，数字处理技术已经取代模拟处理技术成为主流技术。随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已经是一门极其重要的前沿学科和技术领域，它在电子技术、通信系统、自动控制、光电处理、物理电子等高科技领域得到了越来越广泛的应用。数字滤波技术，是数字信号处理的核心内容之一，占有极重要的地位。它是语音、图像处理、通信、模式识别、频谱分析等应用中的一个基本处理算法。在许多信号处理应用中，数字滤波器替代模拟滤波器具有

12、许多优势。数字滤波器很容易实现不同的幅度和相位频率特性指标，克服了模拟滤波器无法消除的电压漂移、温度漂移和噪声问题。几乎每一科学和工程领域如声学、物理学、数据通信、控制系统和雷达等都涉及到信号，在应用中都希望根据期望的指标把一个信号的频谱加以修改、整形或运算，这些过程都可能包含衰减一个频率范围阻止或隔离一些频率成分。随着数字信号处理器芯片的不断更新换代，它的工作频率也越来越高，这就意味着在更短的时间内实现较为复杂的算法。数字滤波器可以通过修改参数很容易的十分方便的改变滤波器的特性，对一个信号的频谱加以修改、整47形或运算。因此，用DSP 芯片实现数字滤波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响

13、特点外，还具有灵活性好的特点。数字滤波器又主要分为无限冲激响应滤波器 （IIR）和有限冲激响应滤波器（FIR）两大类。FIR 滤波器具有不含反馈环路、结构简单以及可以实现的严格线性相位等优点，因而在对相位要求比较严格的条件下，必须采用 FIR 数字滤波器。众所周知，数字滤波器的阶 N 越大，数字滤波器的运算量越大，运行数字滤波器的计算时间就越长。同时，许多高速场合要求对信号进行快速有效的实时处理。诸多因素使得数字信号处理对单片机的性能要求越来越高。DSP 处理芯片具有许多独特的结构，例如采用多组总线结构实现并行处理，独立的累加器和乘法器以及丰富的寻址方式。因此，采用DSP控制器就可以显著提高数

14、字信号处理运算的能力，能够做到对数字信号的实时处理。一个带宽受限的连续时间信号能够通过采样的方法变换成离散时间信号，经过处理后离散时间信号能够转换成连续时间信号。有限长脉冲响应（FIR）滤波器，与传统的通过硬件电路实现的模拟滤波器相比较，有以下几大优点: 1） 将硬件电路的设计转换为软件运算，提高了滤波器的集成度和可靠性。2） 与模拟电路相比，数字电路对干扰信号的抑制能力有了明显提高，这对系统的控制精度和稳定性的提高起到了促进作用。3） 数字滤波器的参数调节比起模拟滤波器来更加方便、灵活。1.2 课题研究的现状凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。数字信号处理（Digital Signal Processing）是利用专用处理器或计算机，以数字的形式对信号进行采样、变换、滤波、增强、压缩、识别、分析、合成、变换等处理，提取有用的信息，得到符合人们要求的信号形式，进行有效的传输与应用。自 20 世纪 70 年代末 80 年代初 DSP 芯片诞生以来 DSP