基于MATLAB的IIR与FIR滤波器的课程设计

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1、 目 录 1 前言. 1 2 软件简介. 2 2.1 Matlab 软件简介 2 2.2 CCS 软件简介 2 3 FIR 滤波器设计 . 5 3.1 设计背景. 5 3.2FIR 滤波器的设计原理 5 3.3FIR 设计方法 6 3.4 FIR 低通滤波器的 Matlab 设计 7 3.4.1 FIR 性能指标的确定 . 7 3.4.2 Matlab 正弦波与方波的确定 8 3.5 FIR 低通滤波器的 CCS 软件设计 10 3.5.1 CCS 汇编程序 10 3.5.2 由 CCS 所得的正弦波与方波仿真图 . 11 4 IIR 低通滤波器的设计 14 4.1 设计背景. 14 4.2

2、IIR 低通滤波器的设计原理与方法 . 15 4.3 IIR 低通滤波器的 Matlab 设计 . 16 4.3.1 Matlab 正弦波与方波程序 16 4.4 IIR 低通滤波器的 CCS 软件设计. 18 4.4.1 IIR 低通滤波器的 CCS 软件仿真. 18 4.4.2 IIR 低通滤波器 CCS 程序. 20 5 心得体会. 24 参考文献 25 课程设计说明书 1 1 前言 DSP 数字信号处理(Digital Signal Processing， 简称 DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于 许多领域的新兴学科。20 世纪 60 年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数

3、字信号 处理技术应运而生并得到迅速的发展。 传感器数字信号处理是利用传感器对模拟信号或数字 信号进行采集并把其转换成计算机可识别的电信号， 并利用计算机对信号进行处理以达到计 算机辅助控制或是计算机自动控制的目的。 DSP 芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器，主要用来实时、快速地实现各种 数字信号处理算法。用 DSP 芯片实现 IIR 数字滤波器，不仅具有精确度高、不受环境影响 等优点，而且因 DSP 芯片的可编程性，可方便地修改滤波器参数，从而改变滤波器的特性， 设计十分灵活。 本课程是电子信息工程专业的专业基础课， 目的为通过对课程设计任务的完成， 使学生理解 课程教学的理论内容

4、，并且能够掌握和熟悉 DSP 的开发流程和基本的编程方法。FIR 滤波 器具有严格的线性相位特性，由于图像处理、数据传输等以波形携带的信息系统。在数字信 号处理中，滤波占有极其重要的地位。数字滤波是数字信号处理的一个基本方法。一个 DSP 芯片执行数字滤波算法的能力，反应了这种芯片的功能大小。 随着信息与数字技术的发展，数字信号处理已经成为当今极其重要而学科与技术领域之一。 它在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得 到了广泛的应用。在数字信号处理的基本方法中，通常会涉及到变换、滤波、频谱分析、调 制解调和编码解码等处理。 其中滤波是应用非常广泛的一个环节

5、， 数字滤波器的理论和相关 设计也一直都是人们研究的重点之一。FIR 滤波器的是非递归的，稳定性好，精度高；更重 要的是，FIR 滤波器在满足幅频响应要求的同时，可以获得严格的线性相位特征。因此，它 在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输和生物医学等领域得到广泛应用。 在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。数字滤波是语音信号处理、图像处理、模式 识别、频谱分析等应用的基本处理算法。用 DSP 芯片实现数字滤波除了具有稳定性好、精 确度高、不受环境影响等优点外，还具有灵活性好等特点。 课程设计说明书 2 2 软件简介 2.1 Matlab 软件简介 MA TLAB的名称源自 Ma

6、trix Laboratory， 它是一种科学计算软件， 专门以矩阵的形式处理数 据。MA TLAB 将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而 被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作，而且利用 MA TLAB 产品的开放式结构， 可以非常容易地对 MA TLAB的功能进行扩充， 从而在不断深 化对问题认识的同时，不断完善 MA TLAB产品以提高产品自身的竞争能力。 MA TLAB 是由美国 mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设 计的高科技计算环境。接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处 理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MA TLAB 的基本数据单位 是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用 MA TLAB来解算问题 要比用 C，FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多，并且 MA TLAB 也吸收了像 Maple 等软件的优点，使 MA TLAB 成为一个强大的数