毕业设计基于DSP的IIR滤波器系统设计.doc

基于DSP的IIR滤波器系统设计
摘要 
随着计算机和信息技术的飞速发展,数字信号处理已经成为高速实时处理的一项关键技术,广泛应用在语音识别、智能检测、工业控制等各个领域。数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。数字滤波实质上是一种运算过程,实现对信号的运算处理。
DSP数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来,随着计算机和信息技术的飞速发展,数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。传感器数字信号处理是利用传感器对模拟信号或数字信号进行采集并把其转换成计算机可识别的电信号,并利用计算机对信号进行处理以达到计算机辅助控制或是计算机自动控制的目的。
DSP 芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器,主要用来实时、快速地实现各种数字信号处理算法。用DSP 芯片实现IIR 数字滤波器,不仅具有精确度高、不受环境影响等优点,而且因DSP 芯片的可编程性,可方便地修改滤波器参数,从而改变滤波器的特性,设计十分灵活。
本课题主要应用MATLAB软件设计IIR数字滤波器,并对所设计的滤波器进行仿真;应用DSP集成开发环境——CCS调试汇编程序,文章结合TM320C5509的结构特点,介绍了一种IIR滤波器在TM320C5509中的实现方法。文中程序已经过硬件验证,仿真结果表明该设计符合要求。
关键词   数字滤波;IIR;DSP;TM320C5509;MATLAB
目录
摘要…… I
第1章绪论 1
数字滤波器的优越性 2
数字滤波器实现的方法 2
主要研究内容 3
第2章滤波器基础 4
4
IIR滤波器的设计方法及原理 5
IIR滤波器的设计过程及MATLAB实现 10
10
12
MATLAB程序 12
14
本章小结 14
第3章数字滤波器的DSP实现 15
TMS320C5509特点 15
DSP系统的设计与开发 17
DSP系统的特点 17
DSP系统的设计流程 18
S 18
IIR滤波器的设计框图 19
20
第4章本文总结 23
总结 23
参考文献 23
第一章绪论
数字滤波器的优越性
DSP 芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器,主要用来实时、快速地实现各种数字信号处理算法。数字信号处理由于具有精度高、灵活性强等优点,已广泛应用于图像处理、数字通信、雷达等领域。数字滤波技术在数字信号处理中占有极其重要的地位,数字滤波器根据其单位脉冲响应可分为IIR(无限长冲激响应滤波器)和FIR(有限长冲激响应滤波器)两类。IIR滤波器可以用较少的阶数获得很高的选择特性,但在有限精度的运算中,可能出现不稳定现象,而且相位特性不好控制。数字滤波器本质上是一个完成特定运算的数字计算过程,也可以理解为是一台计算机。
数字滤波器又分为无限冲激响应滤波器(IIR)和有限冲激响应滤波器(FIR)。FIR滤波器具有不含反馈环路、结构简单以及可以实现的严格线性相位等优点,因而在对相位要求比较严格的条件下,采用FIR数字滤波器。同时,由于在许多场合下,需要对信号进行实时处理,因而对于单片机的性能要求也越来越高。由于DSP控制器具有许多独特的结构,例如采用多组总线结构实现并行处理,独立的累加器和乘法器以及丰富的寻址方式,采用 DSP控制器就可以提高数字信号处理运算的能力,可以对数字信号做到实时处理。DSP(数字信号处理器)与一般的微处理器相比有很大的区别,它所特有的系统结构、指令集合、数据流程方式为解决复杂的数字信号处理问题提供了便利,本文选用TMS320C5509作为DSP处理芯片,通过对其编程来实现IIR滤波器。
对数字滤波器而言,从实现方法上,有FIR滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器之分。由于FIR滤波器只有零点,因此这一类系统不像IIR系统那样易取得比较好的通带与阻带衰减特性。但是IIR系统与传统的通过硬件电路实现的模拟滤波器相比有以下优点:
1、单位冲击响应有无限多项;
2、高效率(因为结构简单、系数小、乘法操作较少)
3、与模拟滤波器有对应关系
4、可以解析控制,强制系统在指定位置为零点
5、有极点,在设计时要考虑稳定性
6、具有反馈,可能产生噪声、误差累积
数字滤波器的实现方法
目前数字滤波器的主要实现方法有:
。软件可以是自己编写的,也可以使用