基于dsp的低通滤波器设计.docx

1、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：TMS320VC

2、5509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3216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。TMS320 VC5509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(MMCSD)、USB和I2C总线接口等。还具有增强型主机接口(EHPI)、通用IO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

3、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F

4、IR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);

5、 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 ); grid on;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/wdel

6、ta); %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)/

7、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。