IIR滤波器的DSP及其Matlab实现学位论文.doc

IIR滤波器的DSP及Matlab实现 2010届学士学位论文 姓　　名 时 间 指导教师 2010 年 5 月 12 日 设计目的： 掌握数字滤波器的设计过程； 了解IIR的原理和特性； 熟悉设计IIR数字滤波器的原理和方法； 学习IIR滤波器的DSP实现原理； 学习使用CCS的波形观察窗口观察输入/输出信号波形和频谱变化情况。 设计内容： 通过ＭＡＴＬＡＢ来设计一个高通滤波器，对它进行模拟仿真确定ＩＩＲ滤波器系数； 用DSP汇编语言编程，实现IIR运算，对产生的合成信号，滤除信号中高频成分，观察滤波前后的波形变化。 设计原理： IIR滤波器与FIR滤波器相比具有相位特性差的特点，但它的结构简单，运算量小，具有经济高效的特点，并且可以用较少的阶数获得很高的选择性，因此也得到了广泛的应用。IIR数字滤波 器系统传递函数为： H(Z)=Y(Z)/X(Z)=（b0+b1z^-1+```+bnz^-N）/(1+a1z^-1+```+an^-N) 它具有N个极点和N个零点，如果任何一个极点在单位圆外，则系统不稳定。如果系数aj(j=1,```,N)全部为零，则滤波器变成非递归的FIR滤波器，系统总是稳定的。对于IIR滤波器，系统总是稳定的。对于IIR滤波器，有系数量化敏感的缺点。由于系统对序列施加的算法是由加法、乘法和延时的基本运算的组合，所以可以用不同结构的数字滤波器来实现，而不影响系统的总的传输函数。 总体方案设计： 1.IIR滤波器的结构 IIR滤波器的传递函数在有限z平面上有极点存在。它的单位脉冲响应延续到无限长，而它的结构上的特性是存在反馈环路，也即结构上是递归型的。具体实现起来，结构并不是唯一的。同一个传递函数 ，可以有各种不同的结构形式，其中主要的基本结构形式有以下几种: 直接型 一个N阶IIR滤波器的传递函数可以表达为 用差分方程可以表达为 从这个差分方程表达式可以看出， 是由两部分相加构成： 第一部分是一个对输入 的N节延时链结构，每节延时抽头后加权相加，也即是一个横向结构网络。 第二部分也是一个N节延时链的横向结构网络，不过它是对延时，因此是个反馈网络。 从图中我们可以看到，直接型结构需要2N级延时单元。 2.IIR数字滤波器设计的系统框图； 3.设计步骤； 1.首先应根据指标参数及对滤波器特性的要求，选择合适的滤波器类型及设计方法进行设计。根据本次设计的要求应采用Butterworth型IIR高通滤波； 2.运用ＭＡＴＬＡＢ编程，根据给定参数求出高通滤波器的指标和系统函数的系数;如下所示： 编写程序： Wp=400/500 Wp =0.8000 Ws=200/500 Ws =0.4000 [n,Wn]=buttord(Wp,Ws,10,25) n =2 Wn = 0.7990 [b,a]=butter(n,Wn) b = 0.6375 1.2750 0.6375 a = 1.0000 1.1389 0.4110 freqz(b,a,512,1000) 得到滤波器的频率特性曲线 得到滤波器阶数为n=2，系统函数系数为： b = 0.6375 1.2750 0.6375 a = 1.0000 1.1389 0.4110 ３.根据上面得到的系数和参量在CCS里编程运行得到，模拟滤波器的特性，并得到输入输出时域频域内的图形，验证滤波器的正确。 4.得出设计结果，分析交流，最后得到结论。 主要参数； Wp=400HZ，Ws=200HZ,αp=10dB,αs=25dB 六. 源程序； 根据滤波器的阶数和系数得汇编语言源程序： .title iir.asm .mmregs .def start DX .usect DX,3 DY .usect DY,3 DB .usect DB,3 DA .usect DA,3 PA0 .set 0 PA1 .set 1 .data table: .word 0 .word 0 .word 0 .word 0 .word 6375