通用DSP实现IIR滤波器

1、1 实验一实验一 通用通用DSPDSP实现实现IIRIIR滤波器滤波器一一、实验目的：实验目的：1.1.了解了解IIRIIR滤波器滤波器结构结构的的DSPDSP实现方法实现方法; ;2.2.熟悉熟悉用数字滤波器实现模拟信号滤波的全过程用数字滤波器实现模拟信号滤波的全过程，及及各个组成部分的功能和电路原理各个组成部分的功能和电路原理; ;3.3.了解了解5050阶阶IIRIIR滤波器的频率特性滤波器的频率特性及实现方法。及实现方法。二二、实验原理：实验原理：数字滤波器的功能是将一组输入数字序列数字滤波器的功能是将一组输入数字序列( (信号信号) )进行进行处理（通过一定的运算）后转变成另一组数字

2、序列处理（通过一定的运算）后转变成另一组数字序列( (信号信号) )输出。其输入输出。其输入, ,输出均为数字序列输出均为数字序列( (信号信号) ) 。2 IIR IIR滤波器为无限长单位脉冲响应数字滤波器滤波器为无限长单位脉冲响应数字滤波器, ,其传递其传递函数为以下形式函数为以下形式: : 本实验中我们实现一个本实验中我们实现一个5050阶的阶的IIRIIR滤波器滤波器, ,其低通、高通、其低通、高通、带通的频响特性分别如下所示带通的频响特性分别如下所示: : 01()1mrrrnkkkb zHzaz保护滤波器A/DIIR滤波器输入输出D/A图图1-1 1-1 数字滤波对模拟信号滤波原理

3、图数字滤波对模拟信号滤波原理图 若要用数字滤波器对模拟信号进行滤波则必须配接若要用数字滤波器对模拟信号进行滤波则必须配接相应的相应的A/DA/DD/AD/A转换器转换器, ,保护恢复滤波器，其框图如图保护恢复滤波器，其框图如图1-11-1所示所示: :3图图1-2 1-2 IIR低通滤波器频率特性示意图低通滤波器频率特性示意图01000200030004000500060007000800090001000000.51HertzMagnitude Response010002000300040005000600070008000900010000-400-300-200-1000HertzPh

4、ase (degrees)低通滤波器的频率特性如图低通滤波器的频率特性如图1-21-2所示所示: :4图图1-3 1-3 IIR高通滤波器频率特性示意图高通滤波器频率特性示意图高通滤波器的频率特性如图高通滤波器的频率特性如图1-31-3所示所示: :01000200030004000500060007000800090001000000.511.5HertzMagnitude Response010002000300040005000600070008000900010000-400-300-200-1000HertzPhase (degrees)5图图1-4 1-4 IIR带通滤波器频率特性

5、示意图带通滤波器频率特性示意图带通滤波器的频率特性如图带通滤波器的频率特性如图1-41-4所示所示: :01000200030004000500060007000800090001000000.51HertzMagnitude Response010002000300040005000600070008000900010000-200-1000100200HertzPhase (degrees)6图图1-5 数字滤波器的结构框图数字滤波器的结构框图实验中数字滤波器的结构选用实验中数字滤波器的结构选用级联级联型型, ,其结构图如图其结构图如图1-51-5所示所示: :7 本实验中本实验中IIRI

6、IR数字滤波器将采用通用的数字滤波器将采用通用的DSPDSP芯片芯片TMS320F2812TMS320F2812来实现，其原理图如图来实现，其原理图如图1-61-6所示：所示： 图图1-6 1-6 数字滤波器硬件原理图数字滤波器硬件原理图 TMS320F2812 TMS320F2812为哈佛结构的为哈佛结构的3232位定点位定点DSP DSP 。 使用的使用的A/DA/D转换器是转换器是ADIADI公司的公司的1212位模数转换器，位模数转换器，D/AD/A转换转换器为器为ADIADI公司的公司的AD768AD768（1616位数模转换器）。实验装置包含位数模转换器）。实验装置包含了了A/DA

7、/DD/AD/A单元和输入滤波器。单元和输入滤波器。TMS320F2812数据存储器数据存储器程序存储器程序存储器EPLDI/O接口接口仿真器仿真器计算机计算机8三、实验仪器仪表三、实验仪器仪表: :稳压电源一台稳压电源一台, ,双踪示波器一台双踪示波器一台, ,函数发生器一台函数发生器一台, ,实验板一块。实验板一块。四、实验预习要求四、实验预习要求: : 认真复习采样定理认真复习采样定理IIRIIR滤波器的结构以及滤波器的结构以及A/D A/D D/AD/A转转换器等有关内容换器等有关内容, ,阅读阅读TMS320F2812TMS320F2812的有关知识及实验原理的有关知识及实验原理实验

8、所用其它器件的性能和使用方法。实验所用其它器件的性能和使用方法。五、实验原理图五、实验原理图: :实验板信号源示波器Input1GndOut3 Gnd 图图1-7 实验原理图实验原理图9六、实验内容及步骤六、实验内容及步骤: : 1 1、按实验连接图检查连线是否正确按实验连接图检查连线是否正确, ,然后依次打开信号源然后依次打开信号源示波器示波器实验装置实验装置的电源开关。的电源开关。 2 2、将信号源的频率调至将信号源的频率调至50HZ,Vpp,Vpp调至调至500mv, ,按试验箱按试验箱上的提示选择上的提示选择1(fs=20KHz)，再选择，再选择2(iiriir), ,然后选择然后选择

9、1( (低通低通: :n=0.3) )。 3 3、观察示波器上的输出信号。将信号源的频率从观察示波器上的输出信号。将信号源的频率从50Hz50Hz逐逐渐提高渐提高, ,观察示波器上的输出信号幅度的变化规律并作观察示波器上的输出信号幅度的变化规律并作记录记录( (记录点数不得少于记录点数不得少于1010点点),),记下系统的记下系统的fc 。 4 4、低通低通数据测量结束后，按数据测量结束后，按6 6返回，重新选择返回，重新选择1(fs=20KHz)，再选择，再选择2(iiriir)，然后再选择，然后再选择2( (高高通通: :n=0.2）。 106、高通数据测量结束后，按高通数据测量结束后，按

10、6返回，选择返回，选择2(fs=27.9KHz)，再选择再选择2(iiriir)，然后再选择，然后再选择1(低通低通:n=0.3）。）。8、低通数据测量结束后，按低通数据测量结束后，按6返回，选择返回，选择2(fs=27.9KHz)，再选择再选择2(iiriir)，然后再选择，然后再选择2(高通高通:n=0.2）。）。7、重复步骤重复步骤3的操作，测量不同采样频率下低通滤波的操作，测量不同采样频率下低通滤波器的频响特性。器的频响特性。9、重复步骤重复步骤3的操作，测量不同采样频率下高通滤波的操作，测量不同采样频率下高通滤波器的频响特性。器的频响特性。5、重复步骤重复步骤3的操作，测量高通滤波器的频响特性。的操作，测量高通滤波器的频响特性。11七、实验报告七、实验报告: 1.写明实验目的、实验原理、实验内容及步骤写明实验目的、实验原理、实验内容及步骤; 2.整理实验数据整理实验数据,在坐标纸上分别画出