基于dsp（数字信号处理器）的iir滤波器的设计.doc

目 录 摘要 I 第1章 绪论 1 1.1 数字滤波器的发展背景及意义 1 1.2 数字滤波器的原理 1 1.3 数字滤波器的特点 2 第2章 数字滤波器的方案认证 3 2.1 数字滤波器的定义及分类 3 2.2 数字滤波器的实现方法 3 第3章 硬件设计 4 3.1 IIR数字滤波器的设计框图 4 3.2总体硬件方案设计 4 3.3 A/D转换接口电路设计 5 3.4 D/A转换接口电路设计 6 第4章 软件设计 7 4.1 IIR滤波器的设计过程及MATLAB实现 7 4.2 IIR数字滤波器的数据存储器设计 8 4.3 IIR数字滤波器的设计流程 9 第5章 系统仿真 12 5.1 DSP系统开发工具 12 5.2仿真结果 13 第6章 总结 14 参考文献 15 附录 16 第1章 绪论 1.1 数字滤波器的发展背景及意义 数字滤波，是数字信号处理的基本核心内容之一，占有极重要的地位。它通过对采样数据信号进行数学运算处理来达到频域滤波目的，是语音处理、图像处理、软件无线电、通信、模式识别、谱分析等应用中的一个基本处理算法。与模拟滤波器相比，数字滤波器不用考虑器件的噪声、电压漂移、温度漂移等问题，可以容易的实现不同幅度和相位频率等特性指标。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。因此，数字滤波的应用已越来越广泛。相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等，这些优势决定了数字滤波器的应用越来越广泛。同时DSP (Digital Signal Processor)处理器的出现和FPGA(Field Programmable Gate Array)的迅速发展也促进了数字滤波器的发展，并为数字滤波器的硬件实现提供了更多的选择。总的来说，数字滤波器具有以下显著的优点：精度高、灵活性大、可靠性高、易于大规模集成、并行处理等。 滤波分为经典滤波和现代滤波。经典滤波包括FIR滤波和IIR滤波。随着现代滤波技术发展，线性滤波方法，如Wiener滤波、Kalman滤波和自适应滤波都得到了广泛的研究和应用，同时一些非线性滤波方法，如小波滤波、同态滤波、中值滤波、形态滤波等都是现代信号处理的前言课题。这些滤波方法不但有重要的理论意义，而且有广阔的应用前景。 1.2 数字滤波器原理 数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。数字滤波实质上是一种运算过程，实现对信号的运算处理。输入数字信号（数字序列）通过特定的运算转变为输出的数字序列，因此，数字滤波器本质上是一个完成特定运算的数字计算过程，也可以理解为是一台计算机。描述离散系统输出与输入关系的卷积和差分方程只是给数字信号滤波器提供运算规则，使其按照这个规则完成对输入数据的处理。时域离散系统的频域特性: 其中、分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域特性（或称为频谱特性）, 是数字滤波器的单位取样响应的频谱，又称为数字滤波器的频域响应。输入序列的频谱经过滤波后,因此，只要按照输入信号频谱的特点和处理信号的目的， 适当选择，使得滤波后的满足设计的要求，这就是数字滤波器的滤波原理。 数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应(IIR)数字滤波器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器。IIR 数字滤波器的特征是，具有无限持续时间冲激响应，需要用递归模型 来实现，其差分方程为： 系统函数为： 设计IIR滤波器的任务就是寻求一个物理上可实现的系统函数H(z)，使其频率响应H(z)满足所希望得到的频域指标，即符合给定的通带截止频率、阻带截止频率、通带衰减系数和阻带衰减系数。 1.3 数字滤器的特点 IIR数字滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。由于运算中的舍入处理，使误差不断累积，有时会产生微弱. (1)传递函数中有零点和极点 (2)具有锐截止性 (3)具有非线性相位特性,如音频信号, 采用IIR滤器是可以的. (4)滤波器实现形式有三种 ,直接型 ,并联型 ,串联型,各种结构对噪声的灵敏性和运算精度上都是不同的。 第2章 数字滤波器的方案论证 2.1 数字滤波器的定义及分类 数字滤波器是指完成信号滤波处理的功能。其输入是一组(由模拟信号取样和量化的)数字量，其输出是经过变换的另一组数字量。它的作用是将有用的信号保留，将对其干扰的信号屏蔽，以完成滤波的功能。它是通过对采样数据信号进行数学运算处理来