實(shí)驗(yàn)-3-無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器(IIR)算法實(shí)驗(yàn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實(shí)驗(yàn) 3 ： 無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器(IIR)算法實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉IIR 數(shù)字濾波器特性；2.掌握IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程；3.掌握 IIR 數(shù)字濾波器性能測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.PC 兼容機(jī)2.WIN7 操作系統(tǒng)3.Code Composer Studio v5 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.掌握IIR數(shù)字濾波器的基礎(chǔ)理論；2.基于MATLAB的IIR數(shù)字濾波器參數(shù)確定方法； 3.采用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)低通 IIR 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(shí)驗(yàn)原理分析要求：使用低通巴特沃斯濾波器，設(shè)計(jì)通帶截止頻率fp為1kHz、增益為-3dB，阻

2、帶截止頻率fst為12kHz、衰減為30dB，采樣頻率fs為25kHz。設(shè)計(jì)：通帶截止頻率為： fp = 1000Hz， fst = 12000Hz（一）、濾波器參數(shù)計(jì)算l 模擬預(yù)畸變通帶截止頻率為： wp = 2fstan(2fp/(2fs) = 6316.5 弧度/秒l 模擬預(yù)畸變阻帶截止頻率為：wst = 2fstan(2fst/(2fs) = .2 弧度/秒由式（7.5.24）l N = 0.714，則：一階巴特沃斯濾波器就足以滿足要求。一階模擬巴特沃斯濾波器的傳輸函數(shù)為： H(s)=wp/(s+wp)=6316.5/(s+6316.5)由雙線性變換定義 s=2fs(z-1)/(z+1

3、)得到數(shù)字濾波器的傳輸函數(shù)為：因此，差分方程為： yn=0.7757yn-1+0.1122xn+0.1122xn-1。（二）、基于MATLAB的濾波器參數(shù)求解（1）IIR數(shù)字濾波器階次的選擇的MATLAB函數(shù)N,wc = buttord(wp,wst,Rp,As);N,wc = cheb1ord(wp,wst,Rp,As);N,wc = cheb2ord(wp,wst,Rp,As);N,wc = ellipord(wp,wst,Rp,As);對(duì)低通濾波器，必須有wp < wst對(duì)高通濾波器，必須有wp > wst對(duì)帶通濾波器，必須有 ws1 < wp1 < wp2 &l

4、t; ws2對(duì)帶阻濾波器，必須有 wp1 < ws1 < ws2 < wp2(2) IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)b,a = butter(N,wc,ftype)b,a = cheby1(N,wc,ftype) b,a = cheby2(N,wc,ftype)b,a = ellip(N,wc,ftype)（三）、基于C語(yǔ)言編程的IIR 數(shù)字濾波器編程實(shí)現(xiàn)程序流程圖五實(shí)驗(yàn)步驟1.打開 CCS，進(jìn)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-ALab0402_IIR3.點(diǎn)擊圖標(biāo) ，CCS 會(huì)自動(dòng)編譯、鏈接和下載程序。4.運(yùn)行程序?？?/p>

5、以觀察收到的數(shù)據(jù)。*選擇菜單 Tools->Graph->Dual Time，進(jìn)行如下設(shè)置： Dual Time 參數(shù)設(shè)置*選擇菜單 Tools->Graph->FFT Magnitude， 新建 2 個(gè)觀察窗口，分別進(jìn)行如下設(shè)置：5.設(shè)置斷點(diǎn)：在有注釋“break point”的語(yǔ)句設(shè)置軟件斷點(diǎn)。使用菜單的 View->Break points，打開斷點(diǎn)觀察窗口，在剛才設(shè)置的斷點(diǎn)上右鍵->Breadk point properties 調(diào)出斷點(diǎn)的屬性設(shè)置界面，設(shè)置 Action 為 Refresh All windows。則程序每次運(yùn)行到斷點(diǎn)，所有的觀察窗

6、口值都會(huì)被刷新。其中，輸入波形：一個(gè)低頻正弦波與一個(gè)高頻正弦波的疊加；輸出波形：經(jīng)過(guò)低通濾波后的低頻正弦波。6運(yùn)行并觀察結(jié)果： F8 鍵運(yùn)行程序。 觀察“IIR”窗口中時(shí)域圖形；觀察濾波效果。7退出 CCS六.實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸入波形為一個(gè)低頻率的正弦波與一個(gè)高頻的余弦波疊加而成。如圖：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，而高頻部分則被衰減。六問(wèn)題與思考基本任務(wù)：1.試微調(diào)(±0.0001)改變程序中 fU 的取值，觀察步長(zhǎng)因子在自適應(yīng)算法中所起的作用。2.確定程序中的信號(hào)頻率，試選用設(shè)計(jì)不同的信號(hào)、噪聲組合，基于MATLAB設(shè)計(jì)不同的類型的濾波器，并基于CCS實(shí)現(xiàn)

7、，并觀察實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。3.分析實(shí)驗(yàn)程序，細(xì)化算法流程圖。4.結(jié)合CCS的使用，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果提高任務(wù)：5.嘗試使用信號(hào)源生成組合信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D采樣后，送IIR濾波器實(shí)現(xiàn)。源代碼：#include"math.h"#define IIRNUMBER 2 /*典范性的濾波器階數(shù)*/#define SIGNAL1F 1000 /*正弦信號(hào)頻率，代碼中沒有使用*/#define SIGNAL2F 4500 /*正弦信號(hào)頻率，代碼中沒有使用*/#define SAMPLEF 10000/*采樣頻率，代碼中沒有使用*/#define PI 3.float InputWave();/*輸入給

8、IIR濾波器的信號(hào)，每次輸出一個(gè)點(diǎn)*/float IIR();/*IIR濾波，每次輸出一個(gè)點(diǎn)*/*濾波器的設(shè)計(jì)采用了案例的結(jié)果，應(yīng)該重新設(shè)計(jì)*/float fBnIIRNUMBER= 0.0,0.7757 ; /*IIR濾波器的分子多項(xiàng)式系數(shù)，有錯(cuò)*/float fAnIIRNUMBER= 0.1122,0.1122 ;/*IIR濾波器的分母多項(xiàng)式系數(shù)*/float fXnIIRNUMBER= 0.0 ;/*IIR濾波器的迭代初始值*/float fYnIIRNUMBER= 0.0 ; /*IIR濾波器的輸出值*/float fInput,fOutput;/*輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)*/float fS

9、ignal1,fSignal2;/*信號(hào)1、2的初始相位*/float fStepSignal1,fStepSignal2;/*信號(hào)1、2的相位步長(zhǎng)*/float f2PI;int i;float fIn256,fOut256;int nIn,nOut;main()nIn=0; nOut=0;f2PI=2*PI;fSignal1=0.0;fSignal2=PI*0.1;/fStepSignal1=2*PI/30;/fStepSignal2=2*PI*1.4;fStepSignal1=2*PI/50; /*信號(hào)1的相位步長(zhǎng)：f1/fs = 1/50*/fStepSignal2=2*PI/2.5;

10、 /*信號(hào)2的相位步長(zhǎng)：f1/fs = 1/2.5*/while ( 1 )fInput=InputWave();fInnIn=fInput;nIn+; nIn%=256;fOutput=IIR();fOutnOut=fOutput;nOut+;/* 請(qǐng)?jiān)诖司渖显O(shè)置軟件斷點(diǎn) */if ( nOut>=256 )nOut=0;float InputWave()for ( i=IIRNUMBER-1;i>0;i- )fXni=fXni-1;fYni=fYni-1;fXn0=sin(fSignal1)+cos(fSignal2)/6.0;fYn0=0.0;fSignal1+=fStepSignal1; if ( fSignal1>=f2PI )fSignal1-=f2PI;fSignal2+=fStepSignal2;if ( fSignal2>=f2PI )fSignal2-=f2PI;retu