FIR滤波器设计及简单应用.doc

目 录 1、课程设计的目 1 2、课程设计的基本要求 1 3、课程设计内容 1 3.1 基于USB总线或PCI总线A/D卡的报告 1 3.1.1 USB总线介绍 1 3.1.2 USB接口的数据采集系统的设计实现 1 3.1.3 USB接口电路设计 2 3.1.4 A／D转换电路 3 3.1.5 控制电路及数据缓冲电路 3 3.2 FIR滤波器设计及简单应用 5 3.2.1 滤波器原理及设计方法 5 3.2.2MATLAB仿真程序及结果分析 6 4、学习matlab的心得体会与本次课程设计的心得体会 10 5、参考文献 11 1、课程设计的目的 本课程设计通过对信号的采样、抽取、分析、等多种处理过程的理论分析和MATLAB实现，使学生进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论以及频谱分析方法和数字滤波器设计方法；使学生掌握的基本理论和分析方法只是得到进一步扩展；使学生能有效地将理论和实际紧密结合；增强学生软件编程实现能力和解决实际问题的能力。 2、课程设计的基本要求 ① 学会 MATLAB 的使用，掌握 MATLAB 的程序设计方法； ②掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； ③要求三位同学共同完成。 3、课程设计内容 3.1.基于USB总线A/D卡的报告 3.1.1 USB总线介绍? USB总线是Intel，DEC，Microsoft，IBM等公司联合提出的一种新的串行总线接口规范，是为了解决日益增加的PC外设与有限的主板插槽和端口之间的矛盾而制定的一种串行通信标准。USB具有较高的传输速度： USB协议1．1支持低速（1．5 Mb／s）和全速（12 Mb／s）2种传输模式，而2．0协议支持的速度提高到480 Mb／s。他的数据传输速度比标准串／并口高，且具有使用简单、支持即插即用、易于扩展等特点。 USB接口采用4线电缆，其中2根信号线，1根电源线和1根地线，电源线可以向外设提供最大5 V，500 mA的电流。USB接口有4种传输方式：控制传输、批量传输、终端传输和同步传输，可以满足不同传输的需要。 3.1.2 USB接口的数据采集系统的设计实现??整个系统主要由4部分组成：USB接口芯片及外围电路、控制电路、数据缓冲电路和A／D转换电路。USB接口芯片选择了Cypress公司的EZ-USB 2131Q，该芯片内嵌8051控制器，因此整个系统以EZ-USB控制器为核心，由EZ-USB经控制电路实现对A／D转换电路和数据缓冲电路的控制，模拟信号转换后的数据送入数据缓冲器，当数据缓冲器存满之后，通知EZ-USB控制器，由主机取出数据。整个系统框图如图1所示。 ? 3.1.3 USB接口电路设计 EZ-USB2131Q是CYPRESS公司生产的EZUSB系列芯片的一种，该芯片集成了USB外设接口所需的功能电路，其原理框图如图2所示。 AN2131Q具有24个I／O引脚，16 b地址总线和8 b数据总线，可以进行外部存贮器的扩展。??图2中的微处理器是一个具有快速执行周期和加强特性的8051核，其性能是标准8051的5倍，指令系统与标准的8051兼容。他使用内部RAM存储固件和数据，上电后USB主机通过USB总线将固件和外设特性描述符下载到RAM中，然后重新连接，按照描述符中定义的外设特性完成重列举。这使得USB有一个“软”解决方案，即USB外设的设计者可以随时设置和升级固件，不受端口数、缓冲大小、传输速度及传输方式的限制。?? 本系统中EZ-USB的外围电路主要包括EZ-USB芯片和PC机的接口电路、电源模块及EZ-USB 供电电路、E2PROM枚举电路（I2C总线上连接 E2PROM存储设备的PID，VID），其主要功能是保证EZ-USB芯片的正常工作并实现和PC机的通讯；功能电路是利用他的I／O引脚实现的，由于EZ-USB的 I／O是可编程的，通过寄存器设置PA口的高4位和PB口为输入，用来传输数据缓冲器中的12 b数据，利用 C口接收中断和产生控制信号。?? EZ-USB为块传输、控制传输和中断传输提供了16个端点，在数据采集系统设计中使用了块传输方式，使用终端2-in来传输数据，允许的最大数据包为64 B；终端1-out和终端3-out输出控制信号。 3.1.4 A／D转换电路?? 系统中A／D转换芯片采用了MAXIM公司的MAX122，该芯片是12 b的高速的A／D转换器。在完全转换模式下，他的转换时间可以达到2．6mu;s，采样率为333 kS／s。MAX122有5种工作模式，在数据采集系统中，采用了模式2即连续转换模式。在这种模式下，每次转换需要13～14个时钟脉冲节拍，转换可以不间断