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此文檔收集于網(wǎng)絡,如有侵權,請聯(lián)系網(wǎng)站刪除1.設計主要內(nèi)容及要求;編寫FIR濾波器程序。要求:1)研究FIR濾波器原理以及利用DSP實現(xiàn)的方法。 2)編寫FIR濾波器的程序。 3)調(diào)試程序,觀察結果。2.對設計論文撰寫內(nèi)容、格式、字數(shù)的要求;(1).課程設計論文是體現(xiàn)和總結課程設計成果的載體,一般不應少于3000字。(2).學生應撰寫的內(nèi)容為:中文摘要和關鍵詞、目錄、正文、參考文獻等。課程設計論文的結構及各部分內(nèi)容要求可參照沈陽工程學院畢業(yè)設計(論文)撰寫規(guī)范執(zhí)行。應做到文理通順,內(nèi)容正確完整,書寫工整,裝訂整齊。(3).論文要求打印,打印時按沈陽工程學院畢業(yè)設計(論文)撰寫規(guī)范的要求進行打印。(4). 課程設計論文裝訂順序為:封面、任務書、成績評審意見表、中文摘要和關鍵詞、目錄、正文、參考文獻。3.時間進度安排;順序階段日期計 劃 完 成 內(nèi) 容備注17月4日教師講解題目,學生查閱相關資料27月5日進行方案論證,確定程序流程和實現(xiàn)方法37月6日編寫程序47月7日調(diào)試程序57月8日撰寫論文,程序驗收沈 陽 工 程 學 院 DSP控制器原理與應用 課程設計成績評定表系(部): 自控系 班級: 測控本082 學生姓名: 張九霞 指 導 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權重評 分加權分調(diào)研論證能獨立查閱文獻,收集資料;能制定課程設計方案和日程安排。0.15432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認真,遵守紀律,出勤情況是否良好,能夠獨立完成設計工作, 0.25432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設計任務,工作量飽滿,難度適宜。0.25432說明書的質(zhì)量說明書立論正確,論述充分,結論嚴謹合理,文字通順,技術用語準確,符號統(tǒng)一,編號齊全,圖表完備,書寫工整規(guī)范。0.55432指導教師評審成績(加權分合計乘以12) 分加權分合計指 導 教 師 簽 名: 年 月 日評 閱 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權重評 分加權分查閱文獻查閱文獻有一定廣泛性;有綜合歸納資料的能力0.25432工作量工作量飽滿,難度適中。0.55432說明書的質(zhì)量說明書立論正確,論述充分,結論嚴謹合理,文字通順,技術用語準確,符號統(tǒng)一,編號齊全,圖表完備,書寫工整規(guī)范。0.35432評閱教師評審成績(加權分合計乘以8)分加權分合計評 閱 教 師 簽 名: 年 月 日課 程 設 計 總 評 成 績分中文摘要數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processing,DSP)也稱為DSP芯片,是一種用于進行數(shù)字信號處理運算的微處理器,其主要功能是實時快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法及各種復雜控制算法。有限沖激響應(FIR)濾波器是數(shù)字信號處理系統(tǒng)中最基本的元件,具有嚴格的線性相頻特性,同時其單位抽樣響應是有限長的,系統(tǒng)穩(wěn)定。FIR濾波器的輸出僅取決于現(xiàn)在的輸入和有限個過去的輸出,,而與過去的輸出無關。長度N,輸出為,輸出為的FIR濾波器可用差分方程描述為:即輸出序列為系統(tǒng)的沖激響應與輸入信號的卷積。 在此次課程設計中設計了一個低通FIR濾波器。根據(jù)要求,選擇布萊克曼窗實現(xiàn)濾波器的設計,運用正弦波與矩形波疊加后的波形作為輸入波形,對它進行濾波,并通過觀察頻譜圖來驗證濾波的效果。通過Matlab仿真軟件計算求得濾波器的階數(shù),最后通過實驗仿真,從輸入信號和輸出信號的時域和頻域曲線可看出在DSP上實現(xiàn)的濾波器能完成預定的濾波任務。關鍵詞 DSP,數(shù)字信號處理,F(xiàn)IR濾波器,Matlab精品文檔目 錄中文摘要V目 錄VI1 設計任務描述11.1設計題目:直流數(shù)字電壓表程序設計11.2 設計要求11.2.1 設計目的11.2.2 基本要求11.2.3 發(fā)揮部分12、設計思路23、設計方框圖34、系統(tǒng)軟件流程45、主要程序設計及各部分功能介紹55.1數(shù)據(jù)采集卡NI-DAQ55.2交流參數(shù)測試及顯示65.2.1電壓的交流參數(shù)測試及顯示65.3有關功率的計算與設計95.4檔位選擇105.5啟停與日期獲得區(qū)域106、仿真結果與數(shù)據(jù)顯示126.1正弦波仿真結果與數(shù)據(jù)顯示126.2三角波仿真結果與數(shù)據(jù)顯示96.3 方波仿真結果與數(shù)據(jù)顯示127、工作過程分析14小 結15致 謝16參考文獻17附錄一電路圖181 設計任務描述1.1設計題目:FIR濾波器程序設計1.2 設計要求1.2.1 設計目的1)研究FIR濾波器原理以及利用DSP實現(xiàn)的方法。2)編寫FIR濾波器的程序。3)調(diào)試程序,觀察結果。1.2.2 基本要求1.2.3 發(fā)揮部分(1)輸入正弦波進行濾波。(2)輸入疊加后的波進行濾波。 2、設計思路本次DSP控制器原理與應用課程設計中,我的題目是FIR濾波器程序的設計,即利用DSP的仿真軟件實現(xiàn)FIR濾波器的程序設計,并根據(jù)輸入的不同波形進行仿真并觀察仿真后的結果,同時檢驗結果是否正確課程設計的要求是設計FIR濾波器,從而實現(xiàn)對不同波形的濾波等功能,我利用所學的數(shù)字信號處理與DSP控制器原理與應用知識以及查找資料,在完成老師的要求下還進行了適當?shù)陌l(fā)揮。我的設計思路大體分為以下幾部分1) 查找相關資料對FIR濾波器進行深入的了解。FIR濾波器的單位脈沖響應有限長,系統(tǒng)不存在非穩(wěn)定現(xiàn)象。我們總能用因果穩(wěn)定系統(tǒng)來實現(xiàn),F(xiàn)IR濾波器主要的不足在于其較好的性能是以較高的階數(shù)為代價換來的,對于相同的設計指標FIR濾波器所要求的階數(shù)比IIR濾波器高2-3倍信號延遲偏大,因此,在保證相同性能的前提下,盡量降低其階數(shù)是FIR數(shù)字濾波器設計的目標之一。2) 通過Matlab仿真軟件,并根據(jù)要求,求得FIR濾波器各階的系數(shù)。3) 對輸入信號進行設計與編程。對濾波器部分進行程序編程,由于此次課程設計中書上已經(jīng)給出了源程序,所以這部分就變的容易了很多。4) 將輸入信號部分程序與濾波器部分進行結合,并調(diào)試程序,進行軟件仿真,通過曲線的時域與頻域的曲線圖觀察結果是否正確。 通過一周的努力與學習我最終比較圓滿的結束了DSP控制器原理與應用的課設,我的設計在滿足老師要求的基礎上還進行了適當?shù)陌l(fā)揮。3、FIR濾波器的各部分程序設計與思路3.1 FIR濾波器設h(n),n=0,1,2 N-1為濾波器的沖激響應,輸入信號為x(n),則FIR濾波器就是要實現(xiàn)下列差分方程:式中,y(n)為輸出信號,即經(jīng)過濾波之后的信號;N為濾波器階數(shù)。FIR濾波器的最主要特點是沒有反饋回路,因此是無條件穩(wěn)定系統(tǒng),其單位脈沖響應h(n)是一個有限長序列。由式(1)可見,FIR濾波算法實際上是一種乘法累加運算,不斷地輸入樣本x(n),經(jīng)延時(z-1)做乘法累加,再輸出濾波結果y(n)。對式(1)進行Z變換,整理后可得FIR濾波器的傳遞函數(shù)為:圖3-1所示為FIR濾波器的一般結構:圖3-1 FIR濾波器結構圖FIR濾波器的主要特點是沒有反饋回路,因此它是無條件穩(wěn)定系統(tǒng)。它的單位脈沖響應h(n)是一個有限長序列。如果h(n)是實數(shù),且滿足偶對稱或奇對稱的條件,即h(n)=h(N-1-n)或h(n)=-h(N-1-n)。則濾波器具有線性相位特性。偶對稱線性相位FIR濾波器(N為偶數(shù))的差分反方程表達式為:線性相位FIR濾波器是用得最多的FIR濾波器。有上式可知,F(xiàn)IR濾波器算法實際上是一種乘法累加運算。它不斷地輸入樣本,經(jīng)過延時(),做乘法累加,再輸出濾波結果.3.2 Matlab實現(xiàn)的濾波器階數(shù)計算MATLAB是美國Mathworks公司與1967年推出的軟件包,它是一個功能強、效率高、便進行科學計算和工程計算的交互式軟件包,其中包括:一般數(shù)值分析、矩陣運算、數(shù)字信號處理、建模和系統(tǒng)控制、優(yōu)化等應用程序。同時MATLAB提供了相應的子程序來實現(xiàn)窗函數(shù),例如:wd=boxcar(N)數(shù)組wd中返回N點矩形窗函數(shù)wd=triang(N)數(shù)組wd中返回N點三角窗函數(shù)wd_hanning(N)數(shù)組wd中返回N點漢寧窗函數(shù)wd=hamming(N)數(shù)組wd中返回N點哈明窗函數(shù)wd=blackman(N)數(shù)組wd中返回N點布萊克曼窗函數(shù)wd=kaiserfN,beta)數(shù)組wd中返回給定beta值時N點凱澤窗函數(shù) 根據(jù)課設要求,選擇布萊克曼窗,其Matlab程序設計如下:3.3 FIR濾波器的DSP實現(xiàn)仿真器xDS即擴展開發(fā)系統(tǒng),可用來進行系統(tǒng)級的集成調(diào)試,是進行DsP芯片軟硬件開發(fā)的最佳工具。目前主要有兩種類型的仿真器:一種是傳統(tǒng)的電路仿真器,主要用于早期的IMs320Clx及TMs320c2x兩代DSP芯片的仿真。TMS320C54x片內(nèi)沒有I/O資源,CPU通過外部譯碼可以尋址64KW的I/O單元。有兩條指令可以實現(xiàn)輸入和輸出:PORTR PA,Smem ;Smem=PAPORTW Smem,PA ;PA=Smem這兩條指令至少要2個字和2個機器周期。如果I/O設備是慢速器件,則需要插入等待狀態(tài)。此外,當利用長偏移間接尋址或絕對尋址Smen時,還要增加1個字或1個機器周期。3.4 FIR濾波器的整體設計(1)首先要根據(jù)設計要求,即根據(jù)FIR濾波器要求的頻率響應函數(shù),經(jīng)過傅里葉變換得到,如果要求的濾波器的頻率響應存在過渡帶,則設計中所使用的截止頻率由通帶頻率和阻帶頻率按下式求出。(2)選擇合適的窗函數(shù),根據(jù)所允許的過渡帶寬,估計序列的長度N。(3)利用MATLAB中的提供的一個子程序叫做firl,其標準格式為:求濾波器的系數(shù)。其中: b為待設計的濾波器系數(shù)向量,其長度為N=M+1; M為所選的濾波器階數(shù);type為濾波器的類型,如高通、帶通、帶阻等,缺省時為低通;Window為選定的窗函數(shù)類型,缺省時為hamming窗。(4)編寫程序?qū)崿F(xiàn)FIR濾波器。4、程序流程圖的設計編寫主程序定義變量與函數(shù)申明初始化數(shù)據(jù)開始判斷采樣點數(shù)是否達到 N Y結束輸出波形5、各部分程序設計與介紹5.1輸入信號正弦波作為典型的信號正弦波信號其頻譜圖具有明顯的特點:其頻譜圖只在信號的頻率上有幅值,但是由于獲得的正弦信號是經(jīng)過采樣后的數(shù)字信號獲得,因此得到的正弦波信號存在干擾信號,并不是嚴格意義上的正弦波信號,因此得到的頻譜圖帶有拖尾。其仿真圖形如下:其程序設計如下:float inputsin(void) int rq; for(rq=K;rq0;rq-) fxnsrq=fxnsrq-1; fxns0=sin(pi*300*ii/K*3)*4096; ii+; if(iiK)ii=0; return(fxns0); 此次設計中把正弦信號作為頻率較大的干擾信號,其頻率為450HZ,是矩形波信號的幾十倍,作為干擾信號與主波信號進行疊加后,被濾波器濾除后,僅剩有主波信號即矩形波信號的頻譜圖。5.2 輸入主波信號矩形波 矩形波信號作為輸入信號的主波,其頻率要遠遠小于正弦波信號的頻率,才可以保證經(jīng)過低通濾波器后僅保留下矩形波的信號,通過其頻譜圖可以明顯的發(fā)現(xiàn)最后正弦波信號被濾除。矩形波的圖形如下:其程序設計如下:float inputwave(void) for(i=n-1;i0;i-) fxni=fxni-1; fxn0=sin(fsignial1)+cos(fsignial2)/6.0; fsignial1+=fstepsignial1; if(fsignial1=f2pi) fsignial1-=f2pi; fsignial2+=fstepsignial2; if(fsignial2=f2pi) fsignial2-=f2pi; return(fxn0); 矩形波信號可以看作是無數(shù)個正弦波信號與余弦波信號疊加而成的通過計算確定其各項的系數(shù),最后得到的矩形波信號的頻率為30HZ左右,可以明顯看出其頻率遠遠小于正弦波信號的頻率。5.3 濾波器程序設計與整體分析 根據(jù)課設的要求選擇布萊克曼窗,由截止頻率等已知的一些條件可以求得窗系數(shù)的長度為25,用Matlab仿真軟件求得濾波器的差分方程的系數(shù)為fhnn= 0.0,0.0,-0.002,-0.002,0.01,-0.009,-0.018,-0.049,-0.02,0.11,0.28,0.64,0.28,-0.11,-0.02,0.049,-0.018,-0.009,0.01,-0.002,-0.002,0.001,0.0,0.0 輸入的正弦波信號與矩形波信號疊加的信號經(jīng)過濾波器后僅保留下矩形波信號,正弦波信號作為干擾信號被濾除。 經(jīng)過濾波器后信號的頻譜圖為: 其程序設計如下:float fir() float fsum; fsum=0; for(i=0;i=256) nout=0; float inputwave(void) for(i=n-1;i0;i-) fxni=fxni-1; fxn0=sin(fsignial1)+cos(fsign
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