實驗2有限沖激響應(yīng)濾波器FIR算法實驗驕陽教育

1、實驗 2 ： 有限沖激響應(yīng)濾波器（fir）算法實驗一、實驗?zāi)康?. 熟悉線性相位 fir 數(shù)字濾波器特性； 2.了解各種窗函數(shù)對濾波器特性的影響；3.掌握fir數(shù)字濾波器的窗函數(shù)法的設(shè)計過程；4.掌握 fir 數(shù)字濾波器性能測試方法。二、實驗設(shè)備1.pc 兼容機2.win7 操作系統(tǒng)3.code composer studio v5 三、實驗內(nèi)容1.掌握fir數(shù)字濾波器的基礎(chǔ)理論；2.基于matlab的fir數(shù)字濾波器參數(shù)確定方法； 3.采用c語言編程實現(xiàn)低通 fir 濾波器；4.掌握基于ccs的波形觀察方法；觀察濾波前后的波形變化。四實驗原理分析要求：用窗函數(shù)法，設(shè)計通帶截止頻率fp為10k

2、hz，阻帶截止頻率fst為22khz，采樣頻率fs為50khz，阻帶衰減為72db的低通濾波器。解：（一）、濾波器參數(shù)計算（1）求數(shù)字濾波器的參數(shù)：l 數(shù)字通帶截止頻率wp為：2fp/fs = 0.4l 數(shù)字阻帶截止頻率wst為：2fst/fs = 0.88l 過渡帶寬為：wst - wp = 0.48l 過渡帶數(shù)字中心頻率wc為：（wp + wst）/2 = 0.64（2）求窗函數(shù)的類型：l 根據(jù)阻帶衰減為72db的設(shè)計要求，選擇布萊克曼窗l(fā) 窗函數(shù)長度為：n = 11/( wst - wp),n = 23阻帶邊緣頻率-通帶邊緣頻率 = 12khz；（二）、基于matlab的濾波器參數(shù)求解（

3、1）blackman窗的計算利用blackman(n)計算blackman窗，其中n為濾波器的點數(shù)（2）驗證理想低通濾波器單位沖激響應(yīng)利用ideallp(wc,n)計算(-tao,tao)范圍內(nèi)的n點的理想低通濾波器的單位沖激響應(yīng)function hd = ideallp( wc,n )%理想低通濾波器計算% hd = ideallp( wc,n )% h = 0 n-1之間的理想脈沖響應(yīng)% n = 理想低通濾波器的長度tao = (n-1)/2;n = 0:1:(n-1);m = n-tao+eps;hd = sin(wc*m)./(m*pi);end（3）求解fir低通數(shù)字濾波器的單位沖激

4、響應(yīng)hd.*wd（三）、基于c語言編程的fir 數(shù)字濾波器編程實現(xiàn)程序流程圖五實驗步驟1.打開 ccs，進入 ccs 的操作環(huán)境。2.打開工程，瀏覽程序：工程目錄為c:icetekicetek-dm6437-alab0401_fir3.點擊圖標(biāo) ，ccs 會自動編譯、鏈接和下載程序。4.運行程序?？梢杂^察收到的數(shù)據(jù)。*選擇菜單 tools-graph-dual time，進行如下設(shè)置：dual time 參數(shù)設(shè)置輸入、輸出的時域波形其中，輸入波形：一個低頻正弦波與一個高頻正弦波的疊加；輸出波形：經(jīng)過低通濾波后的低頻正弦波。*選擇菜單 tools-graph-single time，進行如下設(shè)置

5、：顯示fir低通濾波器的單位沖激響應(yīng)。single time 參數(shù)設(shè)置h(n)的系數(shù)*選擇菜單 tools-graph-fft magnitude，新建 2 個觀察窗口，分別進行如下設(shè)置：分別顯示輸入波形、經(jīng)低通濾波后輸出波形的dft幅度譜；fft幅度譜的參數(shù)設(shè)置輸入、輸出波形的幅度譜5設(shè)置斷點：在有注釋“break point”的語句設(shè)置軟件斷點。 使用菜單的 view-break points打開斷點觀察窗口，在剛才設(shè)置的斷點上右鍵-breadk point properties 調(diào)出斷點的屬性設(shè)置界面，設(shè)置 action 為 refresh all windows。 則程序每次運行到斷點

6、，所有的觀察窗口值都會被刷新，觀察波形、幅度譜。6運行并觀察結(jié)果： 按 f8 鍵運行程序。 觀察窗口中時域圖形；觀察濾波效果。 觀察窗口中頻域圖形；理解濾波效果。7退出 ccs。六實驗結(jié)果輸入波形為一個低頻率的正弦波與一個高頻的正弦波疊加而成。通過觀察頻域和時域圖，得知：輸入波形中的低頻波形通過了濾波器，而高頻部分則大部分被濾除。七問題與思考基本任務(wù)：1.確定程序中的信號頻率，試選用設(shè)計不同的信號、噪聲組合，基于matlab設(shè)計不同的類型的濾波器，并基于ccs實現(xiàn)，并觀察實驗的結(jié)果。2.分析實驗程序，細(xì)化算法流程圖。3.結(jié)合ccs的使用，分析實驗結(jié)果提高任務(wù)：4.嘗試使用信號源生成組合信號，經(jīng)

7、過a/d采樣后，送fir濾波器實現(xiàn)。源代碼：#include#define firnumber 25 /*濾波器的點數(shù)*/#define signal1f 1000 /*正弦信號頻率，沒用*/#define signal2f 4500/*正弦信號頻率，沒用*/#define samplef 10000/*采樣頻率，沒用*/#define pi 3.1415926float inputwave(); /*輸入給fir濾波器的信號，每次輸出一個點*/float fir(); /*fir濾波器，每次輸出一個點*/float fhnfirnumber= 0.0,0.0,0.001,-0.002,-0.

8、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 ; /*可以根據(jù)信號頻率自行設(shè)計*/float fxnfirnumber= 0.0 ; /*滑動窗內(nèi)的信號*/float finput,foutput; /*輸入點和輸出點*/float fsignal1,fsignal2; float fstepsignal1,fstepsignal2;float f2pi;int i;float fin256,fo

9、ut256; /*輸入波形和輸出波形*/int nin,nout; /*輸入信號和輸出信號的索引*/main()nin=0; nout=0;f2pi=2*pi;fsignal1=0.0; /*信號1的初始相位*/fsignal2=pi*0.1; /*信號2的初始相位*/fstepsignal1=2*pi/30; /*信號1的相位步長：f1/fs = 1/30*/fstepsignal2=2*pi*1.4; /*信號1的相位步長: f2/fs = 1.4,違背了奈奎斯特采樣定律*/while ( 1 )finput=inputwave(); /*從輸入信號中獲取一個點*/finnin=finput;nin+; nin%=256;foutput=fir(); /*輸出一個經(jīng)濾波后的點*/foutnout=foutput; nout+;/* 請在此句上設(shè)置軟件斷點 */if ( nout=256 )nout=0;float inputwave()for ( i=firnumber-1;i0;i- )fxni=fxni-1;fxn0=sin(fsignal1)+cos(fsignal2)/6.0;fsignal1+=fstepsignal1; if ( fsignal1=f2pi )fsignal1-=f2pi;fsig