1、精選優質文檔-傾情為你奉上實驗 3 ： 無限沖激響應濾波器(IIR)算法實驗一、實驗目的1. 熟悉IIR 數字濾波器特性；2.掌握IIR數字濾波器的設計過程；3.掌握 IIR 數字濾波器性能測試方法。二、實驗設備1.PC 兼容機2.WIN7 操作系統3.Code Composer Studio v5 三、實驗內容1.掌握IIR數字濾波器的基礎理論；2.基于MATLAB的IIR數字濾波器參數確定方法； 3.采用C語言編程實現低通 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。四實驗原理分析要求：使用低通巴特沃斯濾波器，設計通帶截止頻率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。設計：通帶截止頻率為： fp = 1000Hz， fst = 12000Hz（一）、濾波器參數計算l 模擬預畸變通帶截止頻率為： wp = 2fstan(2fp/(2fs) = 6316.5 弧度/秒l 模擬預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、)得到數字濾波器的傳輸函數為：因此，差分方程為： yn=0.7757yn-1+0.1122xn+0.1122xn-1。（二）、基于MATLAB的濾波器參數求解（1）IIR數字濾波器階次的選擇的MATLAB函數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);對低通濾波器，必須有wp < wst對高通濾波器，必須有wp > wst對帶通濾波器，必須有 ws1 < wp1 < wp2 &l

4、t; ws2對帶阻濾波器，必須有 wp1 < ws1 < ws2 < wp2(2) IIR數字濾波器的設計b,a = butter(N,wc,ftype)b,a = cheby1(N,wc,ftype) b,a = cheby2(N,wc,ftype)b,a = ellip(N,wc,ftype)（三）、基于C語言編程的IIR 數字濾波器編程實現程序流程圖五實驗步驟1.打開 CCS，進入 CCS 的操作環境。2.打開工程，瀏覽程序：工程目錄為C:ICETEKICETEK-DM6437-ALab0402_IIR3.點擊圖標 ，CCS 會自動編譯、鏈接和下載程序。4.運行程序。可

5、以觀察收到的數據。*選擇菜單 Tools->Graph->Dual Time，進行如下設置： Dual Time 參數設置*選擇菜單 Tools->Graph->FFT Magnitude， 新建 2 個觀察窗口，分別進行如下設置：5.設置斷點：在有注釋“break point”的語句設置軟件斷點。使用菜單的 View->Break points，打開斷點觀察窗口，在剛才設置的斷點上右鍵->Breadk point properties 調出斷點的屬性設置界面，設置 Action 為 Refresh All windows。則程序每次運行到斷點，所有的觀察窗

6、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：經過低通濾波后的低頻正弦波。6運行并觀察結果： F8 鍵運行程序。 觀察“IIR”窗口中時域圖形；觀察濾波效果。7退出 CCS六.實驗結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：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。六問題與思考基本任務：1.試微調(±0.0001)改變程序中 fU 的取值，觀察步長因子在自適應算法中所起的作用。2.確定程序中的信號頻率，試選用設計不同的信號、噪聲組合，基于MATLAB設計不同的類型的濾波器，并基于CCS實現

7、，并觀察實驗的結果。3.分析實驗程序，細化算法流程圖。4.結合CCS的使用，分析實驗結果提高任務：5.嘗試使用信號源生成組合信號，經過A/D采樣后，送IIR濾波器實現。源代碼：#include"math.h"#define IIRNUMBER 2 /*典范性的濾波器階數*/#define SIGNAL1F 1000 /*正弦信號頻率，代碼中沒有使用*/#define SIGNAL2F 4500 /*正弦信號頻率，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，每次輸出一個點*/float IIR();/*IIR濾波，每次輸出一個點*/*濾波器的設計采用了案例的結果，應該重新設計*/float fBnIIRNUMBER= 0.0,0.7757 ; /*IIR濾波器的分子多項式系數，有錯*/float fAnIIRNUMBER= 0.1122,0.1122 ;/*IIR濾波器的分母多項式系數*/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;/*輸入點和輸出點*/float fS

9、ignal1,fSignal2;/*信號1、2的初始相位*/float fStepSignal1,fStepSignal2;/*信號1、2的相位步長*/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1的相位步長：f1/fs = 1/50*/fStepSignal2=2*PI/2.5;

10、 /*信號2的相位步長：f1/fs = 1/2.5*/while ( 1 )fInput=InputWave();fInnIn=fInput;nIn+; nIn%=256;fOutput=IIR();fOutnOut=fOutput;nOut+;/* 請在此句上設置軟件斷點 */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