無(wú)限沖擊響應(yīng)濾波器算法

1、dsp 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告無(wú)限沖擊濾波器算法無(wú)限沖擊響應(yīng)濾波器(iir)算法一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握設(shè)計(jì)iir數(shù)字濾波器的原理和方法；2. 熟悉iir數(shù)字濾波器的特性；3. 了解iir數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)方法。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備pc兼容機(jī)一臺(tái)，操作系統(tǒng)為windows2000以上，安裝code coposer studio 2.0軟件三、 實(shí)驗(yàn)原理1. 無(wú)限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器的基礎(chǔ)理論；2. 模擬濾波器原理（巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器、貝塞爾濾波器等）。3. 數(shù)字濾波器的確定方法；4. 根據(jù)要求設(shè)計(jì)低通iir濾波器要求：低通巴特沃斯濾波器在其通帶邊緣1khz處的增益為-3db，12khz處的阻帶衰減為

2、30db,采樣頻率為25khz。設(shè)計(jì)：確定待求通帶邊緣頻率fp1hz、待求阻帶邊緣頻率fs1hz和待求阻帶衰減-20logsdb。 模擬邊緣頻率為：fp1 =1000hz，fs1=12000hz 阻帶衰減為：-20logdb=30db用=2f/ fs把由hz表示的待求邊緣頻率轉(zhuǎn)換成弧度表示，得到p1和s1。 p1=2fp1/ fs=21000/ 25000=0.08rad s1=2fs1/ fs=212000/ 25000=0.96rad計(jì)算預(yù)扭曲模擬頻率以避免雙線性變化帶來(lái)的失真。 由w=2fs tan(/2)求得wp1和ws1，單位是 rad/swp1=2fs tan(p1/2)= 631

3、6.5 rad/sws1=2fs tan(s1/2)= 794727.2 rad/s由已給定的阻帶衰減-20logsdb確定阻帶邊緣增益s 因?yàn)?20logs=30，所以s=0.03162計(jì)算濾波器的階數(shù) 因此，一階巴特沃斯濾波器就足以滿(mǎn)足要求。一階模擬巴特沃斯濾波器的傳輸函數(shù)為：h(s)=wp1/(s+wp1)=6316.5/(s+6316.5) 由雙線性變換定義：因此差分方程：yn=0.7757yn-1+0.1122xn+0.1122xn-15. 程序流程圖開(kāi)始初始化工作變量調(diào)用波形發(fā)生子程序產(chǎn)生混疊的波形(高頻+低頻)調(diào)用iir濾波子程序計(jì)算當(dāng)前輸出波形發(fā)生計(jì)算步長(zhǎng)用標(biāo)準(zhǔn)c的sin函數(shù)和

4、cos函數(shù)計(jì)算當(dāng)前波形值返回波形值iir濾波用濾波器系數(shù)乘以保存的n-1個(gè)輸入輸出值和當(dāng)前輸入值并求和返回計(jì)算結(jié)果四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 設(shè)置軟件仿真模式 啟動(dòng)ccs2. 打開(kāi)工程，瀏覽程序，工程目錄為d：dspt7iiriir.pjt3. 編譯并下載程序4. 打開(kāi)窗口：選擇菜單 view->graph->time/frquency，進(jìn)行如下設(shè)置 5.清楚顯示：在以上的窗口單機(jī)鼠標(biāo)右鍵，選擇彈出菜單中“clear display” 6.設(shè)置斷點(diǎn)：在程序iir.c中加入軟件斷點(diǎn) 7.運(yùn)行觀察結(jié)果 (1)選擇“debug”菜單中的“run”項(xiàng)運(yùn)行程序  (2)觀察“ii

5、r”窗口中時(shí)域波形；觀察濾波效果。五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸出的波形為一個(gè)低頻率的正弦波與一個(gè)高頻的余弦波疊加而成，如圖： matlab仿真iir濾波器的單位脈沖響應(yīng)源程序>> b=0.1122 0.1122;>> a=1 -0.7757;>>h w=freqz(b,a);>>plot(w/2/pi,abs(h)繪制顯示出中幅頻特性曲線，如圖所示： 通過(guò)觀察時(shí)域和頻域圖，得知：輸入波形中的低頻波形通過(guò)了濾波器，而高頻部分則被衰減。matlab的仿真也可以看出來(lái)，iir濾波器在高頻處的衰減使得信號(hào)中的高頻分量被衰減，從而實(shí)現(xiàn)低通濾波器的功能。實(shí)驗(yàn)分析： 輸入

6、波形為一個(gè)低頻率的正弦波與一個(gè)高頻的正弦波疊加而成。通過(guò)觀察頻域和時(shí)域圖，得知：輸入波形中的低頻波形通過(guò)了濾波器，而高頻部分則大部分被濾除。通過(guò)對(duì)濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì)，可以改變?cè)摓V波器的濾波性能。實(shí)驗(yàn)心得：通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)把以前學(xué)過(guò)的數(shù)字信號(hào)處理的知識(shí)有了更深的鞏固了了解，尤其是iir濾波器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面，從模擬濾波器的設(shè)計(jì)，到模擬數(shù)字角頻率的轉(zhuǎn)換，再到最后數(shù)字濾波器的濾波有了很好的認(rèn)識(shí)，這個(gè)對(duì)我們加深數(shù)字信號(hào)處理的認(rèn)識(shí)有很好的幫助，更加直觀的感受到了信號(hào)處理的作用和意義，對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)有很大的幫助。六、 程序代碼#include "dsp281x_device.h" / ds

7、p281x headerfile include file#include "dsp281x_examples.h" / dsp281x examples include file#include "f2812a.h"#include"math.h"#define iirnumber 2 /濾波器參數(shù)#define pi 3.1415926float inputwave(); /輸入波形信號(hào)子函數(shù)調(diào)用聲明float iir(); /濾波器子函數(shù)調(diào)用聲明float fbniirnumber= 0.0,0.7757 ; /系統(tǒng)函數(shù)分母向量

8、矩陣float faniirnumber= 0.1122,0.1122 ; /系統(tǒng)函數(shù)分子向量矩陣float fxniirnumber= 0.0 ; /輸入(過(guò)去的)信號(hào)的緩存float fyniirnumber= 0.0 ; /輸出(過(guò)去的)信號(hào)緩存float finput,foutput;float fsignal1,fsignal2;float fstepsignal1,fstepsignal2;float f2pi; int i;float fin256,fout256; /定義256個(gè)地址空間的輸入輸出緩沖器int nin,nout;/*主函數(shù)*/main(void) nin=0;

9、nout=0;f2pi=2*pi; /三角函數(shù)周期為2，用于在調(diào)整相位增量在【0-2】fsignal1=0.0; /signal1 初相位0fsignal2=pi*0.1; /signal2 初相位0.1/fstepsignal1=2*pi/30;/fstepsignal2=2*pi*1.4;fstepsignal1=2*pi/50; /signal1 相位增量(分辨率)2/50fstepsignal2=2*pi/2.5; / signal2 相位增量(分辨率)2/2.5while ( 1 ) /循環(huán)執(zhí)行濾波操作finput=inputwave(); /調(diào)用波形發(fā)生函數(shù)，產(chǎn)生單簽相位點(diǎn)下的幅值

10、輸入finnin=finput; /把產(chǎn)生的采樣點(diǎn)值暫存在空間為256點(diǎn)的數(shù)組nin+; /序號(hào)自加，待下一次賦值給下個(gè)地址 nin%=256; /%表示取余，保證nin在【0-255】區(qū)間foutput=iir(); /調(diào)用iir函數(shù)，濾波輸出的結(jié)果賦給foutputfoutnout=foutput; /foutput輸出存儲(chǔ)在輸出緩沖數(shù)組nout+; /輸出計(jì)數(shù)自加，待下一次輸出賦值if ( nout>=256 ) /判斷nout值，為256時(shí)剛好存滿(mǎn)數(shù)組空間 nout=0; /此句設(shè)置斷點(diǎn)，剛好顯示滿(mǎn)空間的fout /* 函數(shù)名稱(chēng)：inputwave 函數(shù)功能：產(chǎn)生采樣點(diǎn)樣值 入口

11、參數(shù)：無(wú) 出口參數(shù)：fxn0*/float inputwave()for ( i=iirnumber-1;i>0;i- ) /暫存前一次的輸入輸出作為迭代初值fxni=fxni-1;fyni=fyni-1;fxn0=sin(fsignal1)+cos(fsignal2)/6.0; /計(jì)算當(dāng)前的輸入值 作為輸入送給filterfyn0=0.0;fsignal1+=fstepsignal1; /signal1的相位增量變化，分辨率2/50if ( fsignal1>=f2pi )fsignal1-=f2pi; /保證sin函數(shù)相位變化中始終在【0-2】fsignal2+=fstepsignal2; /signal2的相位增量變化，分辨率2/2.5if ( fsignal2>=f2pi )fsignal2-=f2pi; /保證sin函數(shù)的輸入相位變化始終在【0-2】return(fxn0); /返回計(jì)算得到的inputwave值/*函數(shù)名稱(chēng)：iir函數(shù) 函數(shù)功能：通過(guò)迭代，實(shí)現(xiàn)濾波 入口參數(shù)： 無(wú) 出口參數(shù): fsum濾波信號(hào)