DSP与matlab联合设计FIR滤波器.doc

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设计FIR滤波器作业报告

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设计FIR滤波器作业报告

本设计主要内容是利用MATLAB验证设计思路并用CCS3.3仿真环境设计一个FIR滤波器，要求滤除给定的叠加正弦波的两个较高频分量。
给定波形函数为：y=sin(2*pi*100*t)+sin(2*pi*250*t)+sin(2*pi*270*t)。
设计思路：输入信号是频率为100Hz、250HZ、270Hz的合成正弦等幅信号，由于给定的谐波分量最高为270Hz，根据奈奎斯特准则，采样频率应大于最高频率分量的2倍，即大于2*270，故可以以600Hz的采样频率进行采样，即fs=600Hz。设计了一个截止频率为200Hz的低通滤波器，目的是通过所设计的低通bartlett滤波器将信号源中频率为200Hz以上的信号滤掉，留下频率为100Hz的信号，达到滤波的效果。利用MATLAB设计合适的滤波器实现滤波，然后得到其滤波器系数在CCS的simulator方式下编写滤波程序，调用波形数据，实现滤波，并观看滤波前后的信号波形图、频谱图，观察滤波达到预期效果。
设计过程
在MATLAB中进行算法验证
MATLAB语言由于具有数值计算功能、符号计算功能、数据可视化功能、建模仿真可视化功能，使得MATLAB在命题构思、模型建立、仿真研究、假想验证、数据源可视化各环节起着强大的作用。因此在设计中必须先在MATLAB语言中设计一个FIR滤波器。本设计采用的是bartlett窗函数。下面是在MATLAB中设计的27阶FIR型bartlett滤波器程序：
clearall; %请寄存器
clf; %清屏
N=256; %清数据点
fs=600; %采样频率
dt=1/fs; %采样时间间隔
fort=1:N
f1=250;
f2=100;
f3=270;
y(t)=(sin(2*pi*f1*t*dt)+sin(2*pi*f2*t*dt)+sin(2*pi*f3*t*dt));%产生合成信号
x(t)=round(10000*y(t)); %为DSP汇编程序做数据转换
end
figure(1)
plot(y),title('滤波前的波形图像');
fp=200
fst=250
NL=26
f1=200;
w1=2*pi*f1/fs
window=bartlett(NL+1) %窗函数
n=1:NL+1
hd=sin(w1*(n-NL/2))./(pi*(n-NL/2));
hd(NL/2)=0.67;
h=hd.*rot90(window)
h1=h*32768;
h2=fft(h,N); %将信号做FFT变换
pyy=h2.*conj(h2); %做功率谱分析
f=(0:(N/2-1));
fori=1:N/2-1
f(i)=f(i)*fs/N;
end
figure(2)
plot(f,pyy(1:N/2)),title('滤波器的频谱图像');
yy1=filter(h,1,y); %滤波
figure(3)
plot(yy1),title('滤波后的波形图像');
y=fft(y,N);
pyy=y.*conj(y);
f=(0:(N/2-1));
fori=1:N/2-1
f(i)=f(i)*fs/N;
end
figure(4)
subplot(1,2,1),plot(f,pyy(1:N/2)),title('滤波前的波形频谱图像');
y=fft(yy1,N);
pyy=y.*conj(y);
f=(0:(N/2-1));
fori=1:N/2-1
f(i)=f(i)*fs/N;
end
subplot(1,2,2),plot(f,pyy(1:N/2)),title('滤波后的波形频谱图像')

其中采样点为256个，采样频率为600Hz，输入信号为100Hz、250Hz、270Hz的合成信号，设定的截止频率为200Hz，通过FIR滤波器后，期望保留的信号是100Hz的信号，200Hz以上的频率基本被滤掉。图1是滤波前的图形，图2是滤波后的图形，图3为滤波器频谱图像，图4滤波前后的波形频谱图像。从这四个图中可以看住原始信号中的频率有100Hz、250Hz、270Hz，经过滤波后200Hz以上的信号成分基本上被滤掉。只留下100Hz的信号。

图1滤波前波形图像

图2滤波后波形图像

图3滤波器的频谱图像

图4.滤波前后的波形频谱图像
在CCS环境的仿真
首先配置处理器项，进入CCStudiov3.3中，编写程序，程序如下：

.mmregs
.reffilter_start
.def_c_int00
K_DATA_SIZE.set256
K_B