2022年DSP与matlab联合设计FIR滤波 .pdf
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1、 设计 FIR 滤波器作业报告学号:姓名:名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页,共 12 页 - 设计 FIR 滤波器作业报告本设计主要内容是利用MATLAB 验证设计思路并用 CCS3.3仿真环境设计一个 FIR 滤波器,要求滤除给定的叠加正弦波的两个较高频分量。给定波形函数为:y=sin(2*pi*100*t)+sin(2*pi*250*t)+sin(2*pi*270*t)。1.设计思路:输入信号是频率为100Hz、250HZ、270Hz 的合成正弦等幅信号,由于给定的谐波分量最高为270Hz,根据奈奎斯特准则,采样频率应大于最高频率分量的2 倍,即大于 2*270,故
2、可以以 600Hz 的采样频率进行采样,即fs=600Hz。设计了一个截止频率为200Hz 的低通滤波器,目的是通过所设计的低通 bartlett滤波器将信号源中频率为200Hz以上的信号滤掉,留下频率为 100Hz的信号,达到滤波的效果。利用MATLAB 设计合适的滤波器实现滤波,然后得到其滤波器系数在CCS 的 simulator方式下编写滤波程序,调用波形数据,实现滤波,并观看滤波前后的信号波形图、频谱图,观察滤波达到预期效果。2.设计过程1)在 MATLAB 中进行算法验证MATLAB语言由于具有数值计算功能、符号计算功能、数据可视化功能、建模仿真可视化功能,使得MATLAB 在命题构
3、思、模型建立、仿真研究、假想验证、数据源可视化各环节起着强大的作用。因此在设计中必须先在MATLAB语言中设计一个 FIR 滤波器。本设计采用的是 bartlett窗函数。下面是在 MATLAB中设计的 27 阶 FIR 型 bartlett 滤波器程序:clear all;%请寄存器clf;%清屏N=256;%清数据点fs=600;%采样频率dt=1/fs;%采样时间间隔for t=1:N f1=250;f2=100;f3=270;y(t)=(sin(2*pi*f1*t*dt)+sin(2*pi*f2*t*dt)+sin(2*pi*f3*t*dt);%产生合成信号 x(t)=round(10
4、000*y(t);%为DSP汇编程序做数据转换endfigure(1)plot(y),title(滤波前的波形图像);fp=200 fst=250 NL=26 f1=200;w1=2*pi*f1/fs window=bartlett(NL+1)%窗函数 n=1:NL+1 hd=sin(w1*(n-NL/2)./(pi*(n-NL/2);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页,共 12 页 - hd(NL/2)=0.67;h=hd.*rot90(window)h1=h*32768;h2=fft(h,N);%将信号做 FFT变换pyy=h2.*conj(h2);%做功率谱分析f=
5、(0:(N/2-1);for i=1:N/2-1 f(i)=f(i)*fs/N;endfigure(2)plot(f,pyy(1:N/2),title(滤波器的频谱图像);yy1=filter(h,1,y);%滤波figure(3)plot(yy1),title(滤波后的波形图像);y=fft(y,N);pyy=y.*conj(y);f=(0:(N/2-1);for i=1:N/2-1 f(i)=f(i)*fs/N;endfigure(4)subplot(1,2,1),plot(f,pyy(1:N/2),title(滤波前的波形频谱图像);y=fft(yy1,N);pyy=y.*conj(y)
6、;f=(0:(N/2-1);for i=1:N/2-1 f(i)=f(i)*fs/N;endsubplot(1,2,2),plot(f,pyy(1:N/2),title(滤波后的波形频谱图像)其中采样点为 256个,采样频率为 600Hz,输入信号为 100Hz、250Hz、270Hz的合成信号,设定的截止频率为200Hz,通过 FIR滤波器后,期望保留的信号是100Hz的信号,200Hz以上的频率基本被滤掉。图1是滤波前的图形,图 2是滤波后的图形,图 3为滤波器频谱图像,图 4滤波前后的波形频谱图像。从这四个图中可以看住原始信号中的频率有100Hz、250Hz、270Hz,经过滤波后 20
7、0Hz以上的信号成分基本上被滤掉。只留下100Hz的信号。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,共 12 页 - 图 1 滤波前波形图像图 2 滤波后波形图像050100150200250300-3-2-10123滤 波 前 的 波 形 图 像050100150200250300-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81滤 波 后 的 波 形 图 像名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页,共 12 页 - 图 3 滤波器的频谱图像图 4.滤波前后的波形频谱图像05010015020025030000.10.20.30.40.50.60
8、.70.80.9滤 波 器 的 频 谱 图 像0100200300050001000015000滤 波 前 的 波 形 频 谱 图 像0100200300010002000300040005000600070008000900010000滤 波 后 的 波 形 频 谱 图 像名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页,共 12 页 - 2)在 CCS 环境的仿真首先配置处理器项,进入CCStudio v3.3中,编写程序,程序如下:.mmregs.ref filter_start.def _c_int00 K_DATA_SIZE.set 256 K_BUFFER_SIZE.set
9、 32 K_STACK_SIZE.set 256 K_B.set 27 K_CIR.set K_BUFFER_SIZE STACK.usect stack,K_STACK_SIZESYSTEM_STACK.set K_STACK_SIZE+STACK DATA_DP.usect filter_vars,0filterdata.usect filter_vars,K_DA TA_SIZEbufferdatay.usect filter_vars,K_BUFFER_SIZE*2bufferdatax.usect filter_vars,K_BUFFER_SIZE*2.data.global inp
10、utdata inputdata.WORD 16750,-5878,18090,-26831,6340,-9511,11750,11443.WORD-6910,0,-16750,5878,5570,9511,0,-7810.WORD-11750,5878,570,17321,-6910,-5878,-5570,-9511.WORD 23660,-9511,18090,-23198,-570,0,570,23198,-18090.WORD 9511,-23660,9511,5570,5878,6910,-17321,-570.WORD-5878,11750,7810,0,-9511,-5570,
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