基于MATLAB GUI的“濾波器設(shè)計(jì)軟件”設(shè)計(jì)2

1、“濾波器設(shè)計(jì)軟件”設(shè)計(jì) 基于MATLAB GUI設(shè)計(jì)濾波器軟件設(shè)計(jì)一 MATALB GUI介紹 MATALB 可以創(chuàng)建圖形用戶界面GUI ( GraphicalUser Interface) ,它是用戶和計(jì)算機(jī)之間交流的工具。MATLAB 將所有GUl 支持的用戶控件都集成在這個(gè)環(huán)境中并提供界面外觀、屬性和行為響應(yīng)方式的設(shè)置方法,隨著版本的提高,這種能力還會不斷加強(qiáng)。而且具有強(qiáng)大的繪圖功能,可以輕松的獲得更高質(zhì)量的曲線圖。1、IIR濾波器設(shè)計(jì)原理 濾波器的設(shè)計(jì)質(zhì)上是尋找一個(gè)既能物理實(shí)現(xiàn)，又能滿足給定頻率特性指標(biāo)要求的系統(tǒng)傳輸函數(shù)。IIR濾波器一般采用遞歸型的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的輸入與輸出服從N階差分方

2、程： 相應(yīng)的傳輸函數(shù)為 ：二、IIR濾波器設(shè)計(jì)原理2、IIR濾波器設(shè)計(jì)思想將設(shè)計(jì)指標(biāo)歸一化處理根據(jù)歸一化頻率，確定最小階數(shù)N 和頻率參數(shù)Wn?？晒┻x用的階數(shù)選擇函數(shù)有:buttord，cheblord，cheb2ord，ellipord 等運(yùn)用最小階數(shù)N 設(shè)計(jì)模擬低通濾波器原型。根據(jù)最小階數(shù)直接設(shè)計(jì)模擬低通濾波器原型，用到的函數(shù)有：butter, chebyl,cheby2, ellip 和bessel再用freqz 函數(shù)驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果3、 IIR濾波器設(shè)計(jì)編程實(shí)現(xiàn)Fs=22050；Fp1=3400；Fs1=5000；Rp=3；Rs=20；%設(shè)計(jì)指標(biāo)wp1=2*Fp1 /Fs；ws1=2*Fs1

3、 /Fs；%求歸一化頻率% 確定butterworth 的最小階數(shù)N 和頻率參數(shù)Wn n,Wn=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs)；w=blackman(n+1); %確定窗口值 b=fir1(n,wn,w);% 確定傳遞函數(shù)的分母系數(shù) plot(f,20*log(abs(h) %畫幅頻響應(yīng)圖plot(f,angle(h); %畫相頻響應(yīng)圖 h,f=freqz(b,1); %生成頻率響應(yīng)參數(shù)軟件效果顯示三、FIR濾波器設(shè)計(jì)原理1、FIR濾波器設(shè)計(jì)原理尋找一個(gè)FIR濾波器，使其頻率響應(yīng)H(ej)逼近理想FIR濾波器的頻率響應(yīng)Hd(ej).w(n)：窗函數(shù)序列要選擇合適的形狀和長度2、F

4、IR濾波器設(shè)計(jì)思想將設(shè)計(jì)指標(biāo)歸一化處理根據(jù)歸一化頻率，選擇函數(shù)buttord確定最小階數(shù)N 和頻率參數(shù)Wn 確定窗口值。Windows指定窗函數(shù)類型，默認(rèn)為Hamming窗；可選Hanning、Hamming、Blackman、triangle、bartlett等窗 確定傳遞函數(shù)的分母系數(shù)。函數(shù)fir1的調(diào)用格式為B= fir1(n, Wn, ftype, Windows)，同時(shí)選擇在此函數(shù)中選擇要設(shè)計(jì)的濾波器的類型。 再用freqz 函數(shù)驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果3、 FIR濾波器設(shè)計(jì)編程實(shí)現(xiàn)Fs=22050；Fp1=3400；Fs1=5000；Rp=3；Rs=20；N=75%設(shè)計(jì)指標(biāo)wp1=2*Fp1

5、/Fs；ws1=2*Fs1 /Fs；%求歸一化頻率% 確定butterworth 的最小階數(shù)N 和頻率參數(shù)Wn n,Wn=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs)；B,A = butter(N,Wn)；%確定傳遞函數(shù)的分子、分母系數(shù) h,f=freqz(b,a,Nn,Fs_value);%生成頻率響應(yīng)參數(shù)plot(f,20*log(abs(h) %畫幅頻響應(yīng)圖plot(f,angle(h); %畫相頻響應(yīng)圖軟件效果顯示四、基于Matlab GUI的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn) MATLAB提供了編寫圖形用戶界面的功能。所謂圖形用戶界面, 簡稱為GUIGUI設(shè)計(jì)面板是GUI設(shè)計(jì)工具應(yīng)用的平面，面

6、板上部提供了菜單和常用工具按鈕，左邊提供了多種如命令按鈕、單選按鈕、可編輯文本框、靜態(tài)文本框、彈出式菜單等GUI設(shè)計(jì)面板是GUI設(shè)計(jì)工具應(yīng)用的平面，面板上部提供了菜單和常用工具按鈕，左邊提供了多種如命令按鈕、單選按鈕、可編輯文本框、靜態(tài)文本框、彈出式菜單等Filter DisignIIR濾波器FIR濾波器BoxcarBartlett Blackman Hanning Hamming Kaiser Butterworth Chebyshev Chebyshev Ellipse 選擇IIR或者FIRFilter設(shè)計(jì)Butterworth等Filter選擇窗口選擇1、濾波器設(shè)計(jì)總框圖2、“濾波器設(shè)計(jì)

7、軟件”設(shè)計(jì)的GUI界面設(shè)計(jì) MATLAB GUI設(shè)計(jì)界面 “濾波器設(shè)計(jì)軟件” GUI界面設(shè)計(jì) 2、設(shè)計(jì)界面功能顯示選擇IIR或者FIRFilter選擇Butterworth、 Chebyshev、 Chebyshev 、 Ellipse 濾波器選擇Boxar、Bartlett、Blackman、Hanning、Hamming、Kaiser窗口 選擇Lowpass、Highpass、Bandpass、Bandstop四種類型選擇圖形顯示Linear、Logarithmic兩種類型 最小階數(shù)設(shè)計(jì)濾波器 顯示最小階數(shù) 選擇自定義階數(shù) 階數(shù)輸入框 抽樣頻率Fs 通帶臨界頻率Fp1、Fp2濾波器阻帶臨界

8、頻率Fst1、Fst2最大衰減Rp 最小衰減Rs幅頻響應(yīng)顯示相頻響應(yīng)顯示 退出設(shè)計(jì)界面手動(dòng)運(yùn)行自動(dòng)運(yùn)行（1）Digital Filter下拉菜單 function DigitalFilter_Callback(hObject, eventdata, handles)%讀取此時(shí)選擇的濾波器選擇，“IIR、FIR” DigitalFilter_value=get(handles.DigitalFilter,Value); %當(dāng)選擇了IIR時(shí)，使窗口選項(xiàng)屏蔽 if(DigitalFilter_value=1) set(handles.FilterDesign,enable,on); set(hand

9、les.Windows,enable,off) %當(dāng)選擇了FIR時(shí)，使IIR的濾波器（Butterworth、 Chebyshev等）選項(xiàng)屏蔽 else set(handles.FilterDesign,enable,off); set(handles.Windows,enable,on) end 3、按鈕實(shí)現(xiàn)編程 選擇IIR屏蔽Windows選擇選擇FIR屏蔽Filter Design選擇（2）Filter Type下拉菜單 function FilterType_Callback(hObject, eventdata, handles)%讀取此時(shí)設(shè)計(jì)的濾波器的類型，“Lowpass、Hig

10、hpass、Bandpass、Bandstop”FilterType_value=get(handles.FilterType,Value);%當(dāng)選擇Lowpass或者Highpass，屏蔽相應(yīng)的臨界頻率的顯示 if(FilterType_value=1)|(FilterType_value=2) set(handles.Fp2,visible,off);set(handles.Fs2,visible,off) set(handles.text17,visible,off);set(handles.text19,visible,off); set(handles.text6,visible,o

11、ff);set(handles.text10,visible,off); else %當(dāng)選擇Bandpass或者Bandstop，使相應(yīng)的臨界頻率的顯示，使參數(shù)能夠輸入 if(FilterType_value=3)|(FilterType_value=4) set(handles.Fp2,visible,on);set(handles.Fs2,visible,on); set(handles.text17,visible,on);set(handles.text19,visible,on); set(handles.text6,visible,on);set(handles.text10,vi

12、sible,on); end end選擇低通或者高通濾波器時(shí)，隱藏相應(yīng)的帶通和帶阻的第二個(gè)臨界頻率 選擇帶通或者帶阻濾波器時(shí)，顯示相應(yīng)的帶通和帶阻的第二個(gè)臨界頻率 （3）Min Order和Custom Orde按鈕 選擇使用最小階數(shù)設(shè)置時(shí)，屏蔽自定義階數(shù)的輸function MinOrder_Callback(hObject, eventdata, handles)MinOrder_value=get(handles.MinOrder,Value); if(MinOrder_value=1) set(handles.Order,visible,off); else set(handles.O

13、rder,visible,on); end 選擇自定義階數(shù)時(shí)，顯示階數(shù)輸入框 function CustomOrderButton_Callback(hObject, eventdata, handles) CustomOrderButton_value=get(handles.CustomOrderButton,Value); if(CustomOrderButton_value=0) set(handles.Order,visible,off); else set(handles.Order,visible,on); end （4）Fp1、Fp2、Fst1、Fst2文本編輯框 參數(shù)輸入時(shí)，

14、在輸入抽樣頻率Fs的前提下，判斷濾波器通帶臨界頻率（Fp1、Fp2）、濾波器阻帶臨界頻率（Fst1、Fst2）的歸一化頻率wp1、 wp2、ws1、ws1是否在0,1之間，如不正確顯示錯(cuò)誤對話框 function Fp1_Callback(hObject, eventdata, handles)%檢查輸入的通帶臨界頻率Fp1的歸一化頻率是否在0,1之間Fs_value=str2double(get(handles.Fs,String);Fp1_value=str2double(get(handles.Fp1,String);wp1=2*Fp1_value/Fs_value;%如果不在0,1之間

15、，顯示輸入錯(cuò)誤對話框if(wp1=1) errordlg(wp1=2*Fp1/Fs,歸一化頻率不在【0，1】之間，請輸入正確的參數(shù),錯(cuò)誤信息) end（5）Run按鈕根據(jù)輸入的參數(shù)顯示設(shè)計(jì)的濾波器的幅頻特性和相頻特性圖，其程序如下：function Run_Callback(hObject, eventdata, handles)%點(diǎn)擊Run立即運(yùn)行AutoChoose,m文件，實(shí)現(xiàn)濾波器設(shè)計(jì)程序AutoChoose(handles)（6）Auto Run按鈕當(dāng)選擇了Auto Run按鈕時(shí)，能夠根據(jù)所選的IIR的濾波器（Butterworth、Chebyshev等）、FIR的窗口選項(xiàng)、圖形顯示

16、類型（Linear、Logarithmic）立即顯示濾波器的幅頻特性和相頻特性圖，其中IIR的濾波器（Butterworth、 Chebyshev等）的回調(diào)函數(shù)程序如下：function FilterDesign_Callback(hObject, eventdata, handles)AutoRun_value=get(handles.AutoRun,Value);%當(dāng)選擇了Filter（Butterworth、 Chebyshev等）中一種Filter運(yùn)行AutoChoose,m文件 if(AutoRun_value=1) AutoChoose(handles) end（7）Quit按鈕退出濾波器設(shè)計(jì)窗口，其程序如下：function Quit_Callback(hObject, eventdata, handles)%點(diǎn)擊Quti按鈕退出Close4、運(yùn)行和結(jié)果顯示 在圖形界面下, 按“ 運(yùn)