12基于DSP的IIR音频信号低通滤波器的设计
基于DSP的IIR数字滤波器的设计
摘要随着信息技术的发展，数字化时代已经到来，数字信号的处理逐步发展成为一门主流技术。
滤波技术的发展，对信息处理技术的发展具有及其重要的作用，相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等，这些优势决定了数字滤波器的应用越来越广泛，同时dsp（数字信号处理器）的出现也促进了数字滤波器的发展。
本文讨论IIR数字滤波器在DSP上的实现思路，并对其实现方法进行了分析。
该论文论述了IIR数字滤波器的设计原理及其在DSP上的实现思路，并对用DSP实现IIR滤波器的方法进行了分析。
用MATLAB计算出IIR数字滤波器的系数，产生输入数据，应用CCS软件调试C和汇编程序，并用TMS320C54对IIR进行了仿真。
关键词DSP MATLAB IIRAbstrctAlong with the development of information technology, the digital age has arrived, digital signal processing gradually developed into a door mainstream technology. Filtering technology development, the development of information technology and its important role, with relative to the analog filter, digital filters no drift, able to handle the low-frequency signals, frequency response but make it very close to ideal characteristics, and the precision can reach high, easy integration etc, these advantages decided the digital filters used more widely, and DSP (digital signal processor) presence also promoted the development of digital filter.This paper discusses on the DSP IIR digital filter, and the implementation ideas to its realization methods are analyzed. This paper discusses the design principle of IIR digital filter andthe implementation approach and DSP and IIR filter with DSP realize the methods are analyzed. MATLAB calculate IIR digital filter coefficients, produce the input data, applied CCS software debugging C and assembler of TMS320C54 IIR, and simulated.1绪论1.1基于DSP的IIR滤波器设计课题背景随着集成电路技术的发展，各种新型的大规模和超大规模集成电路不断涌现，集成电路技术与计算机技术结合在一起，使得数字信号处理系统的功能越来越强。
基于DSP的IIR数字滤波器 (设计实验)(汇编语言)(word文档良心出品)
IIR 数字滤波器 (设计实验)一、实验目的1.了解IIR （Infinite Impulse Response ，无限冲激响应）滤波器原理及使用方法；2.了解使用MA TLAB 语言设计IIR 滤波器的方法；3.了解DSP 对IIR 滤波器的设计及编程方法；4.熟悉在CCS 环境下对IIR 滤波器的调试方法；二、实验原理IIR 数字滤波器的传递函数H(z)为：其对应的差分方程为：对于直接形式的二阶IIR 数字滤波器，其结构如图４.1图4.1 IIR 数字滤波器结构图编程时，可以分别开辟四个缓冲区，存放输入、输出变量和滤波器的系数，如图４.2所示。
图4.2 IIR 数字滤波器算法图三、实验内容与步骤设计一个三阶的切比雪夫Ⅰ型带通数字滤波器，其采样频率Fs =16kHz ，其通频带3.2kHz<f <4.8kHz ，内损耗不大于1dB ；f <2.4kHz 和f >5.6kHz 为阻带，其衰减大于20dB 。
输入信号频率为4000Hz 、6500Hz 的合成信号，通过所设计的带通滤波器将6500Hz 信号滤掉，余下4000Hz 的信号，达到滤波效果。
1、IIR 滤波器的MA TLAB 设计在MA TLAB 中设计IIR 滤波器，程序为： wp=[3.2,4.8];ws=[2.4,5.6];rp=1;rs=2001()1Mii i N ii i b zH z a z -=-==-∑∑01()()()MNi i i i y n b x n i a y n i ===-+-∑∑[n,wn]=cheb1ord(wp/8,ws/8,rp,rs)[b,a]=cheby1(n,rp,wn)设计结果为：N=3wn =0.4000 0.6000b0=0.0114747 a0=1.000000b1=0 a1=0b2=-0.034424 a2=2.13779b3=0 a3=0b4=0.034424 a4=1.76935b5=0 a5=0b6=-0.0114747 a6=0.539758在设计IIR滤波器时，会出现系数≥1的情况，为了用Q15定点小数格式表示系数，可以用大数去所有系数。
基于DSP的IIR 滤波器的设计
前言本文介绍了滤波器的滤波原理以及模拟滤波器、数字滤波器的设计方法。
重点介绍了IIR数字滤波器的设计方法。
即脉冲响应不变法和双线性变换法。
在此基础上，用DSP虚拟实现任意阶IIR滤波器。
此设计扩展性好，便于调节滤波器的性能，可以根据不同的要求在DSP上加以实现。
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。
数字信号处理是围绕着数字信号处理的理论、实现和应用等几个方面发展起来的。
数字信号处理在理论上的发展推动了数字信号处理应用的发展。
反过来，数字信号处理的应用又促进了数字信号处理理论的提高。
而数字信号处理的实现则是理论和应用之间的桥梁。
数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。
例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。
近来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。
可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。
最多64个增加到现在的200个以上，引脚数量的增加，意味着结构灵活性的增加。
此外，DSP芯片的发展，是DSP系统的成本、体积、重量和功耗都有很大程度的下降。
第1章绪论1.1数字滤波器的概念滤波器是指用来对输入信号进行滤波的硬件和软件。
数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。
数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化过程中，使信号按预定的形式变化。
数字滤波实质上是一种运算过程，实现对信号的运算处理。
数字滤波器和模拟滤波器相比，因为信号的形式和实现滤波的方法不同，数字滤波器具有比模拟滤波器精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活、不要求阻抗匹配等优点。
基于DSP的IIR滤波器的设计
基于DSP的IIR滤波器的设计IIR滤波器是一种数字信号处理（DSP）中常用的滤波器，其设计基于离散时间传递函数。
IIR滤波器的设计可以通过不同的方法实现，包括模拟滤波器的转换方法、频率变换方法以及优化方法。
在本文中，我们将讨论基于DSP的IIR滤波器的设计。
IIR滤波器的设计通常包括以下几个步骤：确定滤波器的要求、选择滤波器类型、确定滤波器的阶数、计算滤波器系数、实现滤波器。
首先，确定滤波器的要求是设计IIR滤波器的第一步。
这包括确定滤波器的通带和阻带的频率范围，以及通带和阻带的衰减要求。
这些要求将决定滤波器的类型和阶数。
其次，选择滤波器类型是设计中的第二步。
常见的IIR滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
滤波器类型将决定滤波器的架构和系数。
确定滤波器的阶数是设计中的第三步。
滤波器的阶数表示滤波器的复杂程度和能力。
阶数越高，滤波器的频率响应越陡峭，但计算和实现的复杂度也会相应增加。
一般来说，较低阶数的滤波器可以满足大多数应用的要求。
计算滤波器系数是设计中的第四步。
滤波器的系数决定了滤波器的频率响应。
常见的计算方法包括巴特沃斯方法、切比雪夫方法和椭圆方法。
这些方法将根据滤波器的类型、阶数和要求的频率响应计算出滤波器的系数。
最后，实现滤波器是设计中的最后一步。
实现滤波器可以通过直接计算、级联计算或者时域转换等方法。
其中，级联计算是最常用的方法，可以将滤波器的高阶拆分为多个低阶滤波器，以降低计算的消耗。
总结起来，基于DSP的IIR滤波器的设计是一个相对复杂的过程，需要确定滤波器的要求、选择滤波器类型、确定滤波器的阶数、计算滤波器系数，并最终实现滤波器。
这些步骤需要根据具体的应用场景和信号要求进行调整和优化，以获得满意的滤波效果。
基于DSP的IIR音频信号低通滤波器的设计参考表格
皖西学院本科毕业论文（设计）任务书
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皖西学院本科毕业设计答辩记录表（小组答辩）
系别：机械与电子工程学院专业：电子信息科学与技术。
基于DSPIIR滤波器系统设计
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……................................................................................ 错误！未找到引用源。
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基于DSP的IIR数字滤波器的设计毕业设计
摘要随着运算机和信息技术的飞速进展，数字信号处置已经成为高速实时处置的一项关键技术，普遍应用在语音识别、智能检测、工业操纵等各个领域。
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进程，实现对信号的运算处置。
DSP数字信号处置(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又普遍应用于许多领域的新兴学科。
20世纪60年代以来，随着运算机和信息技术的飞速进展，数字信号处置技术应运而生并取得迅速的进展。
传感器数字信号处置是利用传感器对模拟信号或数字信号进行搜集并把其转换成运算机可识别的电信号，并利用运算机对信号进行处置以达到运算机辅助操纵或是运算机自动操纵的目的。
DSP芯片是一种专门适合数字信号处置运算的微处置器，要紧用来实时、快速地实现各类数字信号处置算法。
用DSP 芯片实现IIR数字滤波器，不仅具有精准度高、不受环境阻碍等优势，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。
本课题要紧应用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中的实现方式。
关键字：IIR；数字滤波器；DSP；TM320C5509；MATLAB目录摘要 (I)第1章绪论 (3)数字滤波器研究的背景 (3)数字滤波器研究的现状 (3)数字滤波器研究的内容与方式 (5)第2章系统方案设计及论证 (7)IIR数字滤波器的设计步骤 (7)IIR数字滤波器的大体原理 (7)IIR数字滤波器的流程框图 (8)第3章基于DSP的IIR数字滤波器设计 (9)DSP系统的特点 (9)DSP系统的设计流程 (9)基于DSP的IIR数字滤波器设计总框图 (10)第4章软件设计 (12)CCS平台介绍 (12)仿真结果 (13)第5章结论 (15)参考文献 (16)附录A：源代码 (17)致谢 (20)第1章绪论数字滤波器研究的背景现今，数字信号处置（DSP：Digtal Signal Processing）技术正飞速进展，它不但自成一门学科，更是以不同形式阻碍和渗透到其他学科。
IIR低通滤波器设计
IIR低通滤波器设计IIR低通滤波器（Infinite Impulse Response Low-pass Filter）是一种常见的数字信号处理滤波器，用于滤除高频信号，保留低频信号。
IIR滤波器的特点是具有无限长的脉冲响应，并且能够在频域中实现既定的频率响应。
IIR滤波器设计的基本原理是将一个连续时间的系统函数转换为差分方程，并通过对这个差分方程进行优化来设计滤波器。
IIR滤波器通常由二阶或更高阶的差分方程组成，每个阶段包含一个延迟线和一个系数。
通过调整各个系数的值，可以修改滤波器的频率响应。
1.确定滤波器的需求：首先需要确定滤波器的截止频率和通带衰减等参数。
这些参数决定了滤波器的性能和适用范围。
2. 选择滤波器结构：根据应用的需求和性能要求，选择合适的IIR 滤波器结构。
常见的结构包括Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器和Elliptic滤波器等。
3.转换为频率响应函数：将低通滤波器的幅度响应转换为特定形式的频率响应函数。
常见的响应函数包括单位增益的低通滤波器响应和指定范围内的最小相位响应等。
4.选择滤波器阶数：通过调整滤波器的阶数，可以改变滤波器的频率响应特性。
增加阶数可以获得更陡峭的滚降特性，但也会增加计算和存储空间的需求。
5.设计滤波器系数：根据所选择的滤波器结构和阶数，使用合适的设计方法计算滤波器的系数。
常见的设计方法包括频率变换法、极点截断法和最优化设计等。
6. 实现滤波器：将滤波器的差分方程转换为数字信号处理器（DSP）或嵌入式系统中的实际滤波器。
可以使用直接形式、级联形式或者Lattice滤波器结构等不同的实现方式。
7.评估滤波器性能：使用测试数据对设计的滤波器进行评估，并根据需要对滤波器进行调整和优化。
可以使用频率相应曲线、群延迟响应和信号波形等多种方法进行性能评估。
总结来说，设计IIR低通滤波器的过程涉及滤波器需求的确定、结构的选择、频率响应函数的转换、阶数和系数的设定、滤波器实现和性能评估等多个方面。
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课题难度
难（）；中等（√）；容易（）
综合训练情况
课题简介（课题的背景、研究内容及意义）：
滤波器的设计是信号处理的重要内容，各种各样的滤波器应用于现代通信技术各个领域，掌握滤波器的设计方法有十分重要的意义，本课题通过设计一个数字语音低通滤波器，来加强学生对滤波器设计的掌握，并提高学生利用所学知识解；选题学生应具备的专业知识和技能；应具备的基本条件<如仪器设备、场地、文献资料等>)：
目标和要求：
1.熟悉数字滤波器的设计步骤
2、掌握信号处理中有关谱分析理论
3.运用数字滤波器对实际音频信号进行滤波并比较滤波前后的信号的变化
4.对算法进行仿真程序仿真
5.撰写论文
教研室审核意见：
皖西学院本科毕业论文（设计）课题申请表
(指导教师用表)
系（院）：机械与电子工程系指导专业：电子与信息科学技术2011年11月4日
指导教师姓名
方杰
职称
副教授
博士
硕士
课
题
情
况
课题名称
基于DSP的IIR音频信号低通滤波器的设计
课题类型
理论型（）；设计型（√）；计算型（）；实践型（）；其它（）
课题来源
科学研究（）；生产实践（√）；社会经济（）；学生自拟（）