基于MATLAB工具箱的单片机信号采集滤波器设计.doc

  基于 MATLAB 工具箱的单片机信号采集滤 波器设计# 许景波1,2，吴云1，孙经林1，王超1* 5 10 15 20 25 30 35 40 （1. 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，哈尔滨 150080； 2. 测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室，哈尔滨 150080） 摘要：在以单片机为核心的信号采集与处理系统中，往往存在着各种干扰信号，严重影响了 测量结果和数据的评定。滤波器一直是抑制噪声的有效方法。本文以 MATLAB 滤波器设计工 具箱为基础，利用其强大的功能，辅助单片机应用系统中的滤波器设计，并转换成相应的数 字滤波算法程序。有效地解决了单片机系统中滤波器设计困难问题，提高了开发效率。 关键词：滤波器设计; MATLAB 工具箱; 单片机系统; 抗干扰 中图分类号：TP39 The Filter Design for Signal Acquisition in MCU System Based on MATLAB Toolbox Xu Jingbo1,2, Wu Yun1, Sun Jinglin1, Wang Chao1 (1. College of Measure-control Technology Communication Engineering, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080; 2. The higher educational key laboratory for Measuring Control Technology and Instrumentations of Heilongjiang Province, Harbin 150080) Abstract: There are all kinds of jamming signal in signal acquisition and processing system based on MCU which influence the measurement results and data evaluation. The filter is an effective method to restrain noise. This paper makes use of the powerful functions of MATLAB toolbox to help the filter design in MCU system and translate it into the corresponding digital filter algorithm. That solves the filter design difficulties in MCU system and improves development efficiency. Keywords: Filter Design; MATLAB Toolbox; MCU system; Anti-interference 0 引言 在各种检测仪器和设备日益普及的今天，随着半导体集成技术的飞速发展，单片机、 DSP、ARM 等各种微处理器广泛应用于仪器设备中，利用微处理器来处理测量数据，大大 增强了仪器的功能，提高了性能指标，简化了硬件系统。使仪器设备具有功能强、体积小、 成本低、使用方便等优点。基于微处理器的检测仪器和设备已经成为一种趋势，其中对信号 的采集与处理就变得尤为重要。 在前端的传感器信号处理硬件电路中，由于各种愿因会引入各种干扰信号和噪声，这严 重地影响了测量结果，甚至使设备产生误动作，危及生产过程和人身安全。对于噪声抑制的 一种有效方法是采用滤波器，而通过程序语言实现的数字滤波器，更加有效灵活，易于实现， 成本低，是单片机信号采集过程中一个不可缺少的环节。然而数字滤波器的设计过程有着一 定的规则，并且不是很直观，对于一般的单片机系统开发人员难于掌握，这样降低了开发效 率，限制了其应用。本文基于 MATLAB 强大的滤波器设计工具箱 FDATOOL，利用其进行 数字滤波器设计，简化了设计过程，使其变得更为直观，将结果转化为单片机运行的数字滤 波算法，有效抑制系统中噪声干扰，提高了单片机应用系统的开发效率。 基金项目：哈尔滨理工大学 2010 年国家大学生创新实验项目（101021413） 作者简介：许景波，（1973-），男，副教授，主要研究方向：嵌入式测控仪器。 E-mail: hitxjb@126.com -1-   1 IIR 型巴特沃思滤波器设计 MATLAB 为滤波器设计提供了一个强大的工具箱 FDATOOL，它是一个交互式图形用 户界面的滤波器设计