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

#實(shí)驗(yàn)3:無限沖激響應(yīng)濾波器(IIR)算法實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜IR數(shù)字濾波器特性；掌握IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計過程；掌握IIR數(shù)字濾波器性能測試方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.PC兼容機(jī)2.WIN7操作系統(tǒng)CodeComposerStudiov5三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容掌握IIR數(shù)字濾波器的基礎(chǔ)理論；基于MATLAB的IIR數(shù)字濾波器參數(shù)確定方法；采用C語言編程實(shí)現(xiàn)低通IIR濾波器；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)計通帶截止頻率f為1kHz、增益為-3dB，阻帶截p止頻率f為12kHz、衰減為30dB，采樣頻率f為25kHz。設(shè)計：sts通帶截止頻率為：f=1000Hz，f=12000Hzpst(一)、濾波器參數(shù)計算模擬預(yù)畸變通帶截止頻率為：w=2ftan(2nf/(2f))=6316.5弧度/秒psps模擬預(yù)畸變阻帶截止頻率為：wt=2ftan(2nf/(2f))=794727.2弧度/秒stssts由式(7.5.24)N=0.714,貝0:一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)pp由雙線性變換定義s=2f(z-l)/(z+l)得到數(shù)字濾波器的傳輸函數(shù)為：s6316.550000^.631,50J126316.550000^.631,50J122(1+Z'1)1-0.7757?^因此，差分方程為：y[n]=0.7757y[n-1]+0.1122x[n]+0.1122x[n-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,w]=buttord(w,w,Rp,As);cpst[N,w]=cheb1ord(w,w,Rp,As);cpst[N,w]=cheb2ord(w,w,Rp,As);cpst[N,w]=ellipord(w,w,Rp,As);cpst對低通濾波器，必須有w<wpst對咼通濾波器，必須有w>wws2ws2wp2對帶通濾波器，必須有w<w<w<s1p1p2對帶阻濾波器，必須有w<w<w<p1s1s2(2)IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計[b,a]=butter(N,wc,'ftype')[b,a]=cheby1(N,wc,'ftype')[b,a]=cheby2(N,wc,'ftype')[b,a]=ellip(N,wc,'ftype')程序流程圖程序流程圖五．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-DM6437-點(diǎn)擊圖標(biāo)，CCS會自動編譯、鏈接和下載程序。運(yùn)行程序?？梢杂^察收到的數(shù)據(jù)。*選擇菜單Tools-〉Graph-〉DualTime，進(jìn)行如下設(shè)置：

GtaphPropertiesHDtitaFroperti€s;A.cq.u^ilionEuEfer51:128DspDataTypeIndtJtIner^m^sitlitterLeavedDateSainrs3FsitflvatingpaintJ□?亠a0SamplingEat@Mz1StartAHuStartMdtessB￡0v.t一DisplayProperties虹讓Dizpl<y0traaD譏軋PlotStyl^LineDisplayDataSlx?120Grid.Style恥GridMt.gn.3tudeDisplaySclLintiarTimeDispl^yUiiitsample：UsaVc￥alu咚ForGr亀pl_JfdL^aITesDe￥泡業(yè)色ForGrs.pl]fd.￡4DualTime參數(shù)設(shè)置*選擇菜單Tools->Graph->FFTMagnitude，新建2個觀察窗口，分別進(jìn)行如下設(shè)置GcaphPEopeftiesCraphPrcpaEtxesGcaphPEopeftiesCraphPrcpaEtxesFmpertyRDataFroperlies,AefniiitiailBiffurSi1.28HipHa.t<7ypeKait：XiSigjiaJTypeFlDi-s.playLrdfertiesFmpertyRDataFroperlies,AefniiitiailBiffurSi1.28HipHa.t<7ypeKait：XiSigjiaJTypeFlDi-s.playLrdferties11i￡f1ayHataTintStylePr*quaiteyDit>l<yWillStyleEZfir.BoGridDii>l4ySee.Li口芒址BFFIHTFys毛SateTFTOlderFFTWind旳Faft-cts4ti恥亡主妞艸atinquisitionBuffei-Si?:12fiDspDa.t^Type32bat￡lo魚!.mgpoinIfkdfeKInerenieTit1Qjrjg0SanplingRateHz1￡i辭dl”TypezSlutAddr?sfiMDlspl^Propartisc^xi&Display<EkitiPlotStyLtLih*FrequencyDispla^Utii-KzliridStyloIf*GridIlbEriitud^iDiipL?.rSuYLintu-?FTFFTFrancSize12SFFTOrder7F?TWifL^cnrFor歸訂恥BittIUL|jjlMProperty￥4上5.設(shè)置斷點(diǎn)：在有注釋"breakView-〉Breakpoints,打開斷點(diǎn)觀察窗口，在剛才設(shè)置的斷點(diǎn)上右鍵-〉Breadkpointproperties調(diào)出斷點(diǎn)的屬性設(shè)置界面，設(shè)置Action為RefreshAllwindows。則程序每次運(yùn)行到斷點(diǎn),所有的觀察窗口值都會被刷新。其中,輸入波形：一個低頻正弦波與一個高頻正弦波的疊加；輸出波形：經(jīng)過低通濾波后的低頻正弦波。6．運(yùn)行并觀察結(jié)果：⑴F8鍵運(yùn)行程序。⑴觀察“IIR”窗口中時域圖形；觀察濾波效果。7．退出CCSpoint”的語句設(shè)置軟件斷點(diǎn)。使用菜單的六.實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸入波形為一個低頻率的正弦波與一個高頻的余弦波疊加而成。如圖：4古OB&zothldact"通過觀察頻域和時域圖，得知：輸入波形中的低頻波形通過了濾波器，而高頻部分則被衰減。4MdQ-s.ocBiia^11IMUIKLE.WXbJQ-5553x1DrJiL.KQiJQ趣OtiJziCr*?囪1-aJi-LLSW1I0-+1阪CWhlE-5OWdO'和-JSWtilD-*J-4古OB&zothldact"通過觀察頻域和時域圖，得知：輸入波形中的低頻波形通過了濾波器，而高頻部分則被衰減。4MdQ-s.ocBiia^11IMUIKLE.WXbJQ-5553x1DrJiL.KQiJQ趣OtiJziCr*?囪1-aJi-LLSW1I0-+1阪CWhlE-5OWdO'和-JSWtilD-*J--2WsIHi_EU4A12|24-0如DuIThmI-Ci爲(wèi)fejL*diai￡ujjJfI5KOzIO+50世-、魚--:-14tt-六．問題與思考基本任務(wù)：1?試微調(diào)(±0.0001)改變程序中f的取值，觀察步長因子卩在自適應(yīng)算法中所起的作U用。2?確定程序中的信號頻率，試選用設(shè)計不同的信號、噪聲組合，基于MATLAB設(shè)計不同的類型的濾波器，并基于CCS實(shí)現(xiàn)，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?嘗試使用信號源生成組合信號，經(jīng)過A/D采樣后，送IIR濾波器實(shí)現(xiàn)。/*/*典范性的濾波器階數(shù)*//*正弦信號頻率，代碼中沒有使用*//*正弦信號頻率，代碼中沒有使用*//*采樣頻率，代碼中沒有使用*/源代碼：#include#defineIIRNUMBER2#defineSIGNAL1F1000#defineSIGNAL2F4500#defineSAMPLEF10000#definePI3.1415926floatInputWave();floatIIR();/*輸入給IIR濾波器的信號，每次輸出一個點(diǎn)*//*IIR濾波，每次輸出一個點(diǎn)*//*濾波器的設(shè)計采用了案例的結(jié)果，應(yīng)該重新設(shè)計*/floatfBn[IIRNUMBER]={0.0,0.7757};floatfAn[IIRNUMBER]={0.1122,0.1122};floatfXn[IIRNUMBER]={0.0};floatfYn[IIRNUMBER]={0.0};floatfInput,fOutput;floatfSignal1,fSignal2;floatfStepSignal1,fStepSignal2;floatf2PI;inti;floatfIn[256],fOut[256];intnIn,nOut;/*IIR濾波器的分子多項(xiàng)式系數(shù)，有錯*//*IIR濾波器的分母多項(xiàng)式系數(shù)*//*IIR濾波器的迭代初始值*//*IIR濾波器的輸出值*//*輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)*//*信號1、2的初始相位*//*信號1、2的相位步長*/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;fStepSignal2=2*PI/2.5;while(1){fInput=InputWave();fIn[nIn]=fInput;nIn++;nIn%=256;fOutput=IIR();fOut[nOut]=fOutput;/*信號1的相位步長:f1/fs=1/50*//*信號2的相位步長:f1/fs=1/2.5*/nOut++;/*請?jiān)诖司渖显O(shè)置軟件斷點(diǎn)*/if(nOut>=256){nOut=0;}}}floatInputWave(){for(i=IIRNUMBER-1;i>0;i--){fXn[i]=fXn[i-1];fYn[i]=fYn[i-1];}fXn[0]=sin(fSignal1)+cos(fSignal2)/6.0;fYn[0]=0.0;fSignal1+=fStepSignal1;if(fSignal1>=f2PI)fSignal1-=f2PI;fSignal2+