数字信号处理课程设计参考题目分析

一、数字信号处理课程设计内容及考核要求
1、课程设计内容：
（1）从以下四个题目中任选其中一个题目，根据题目要求完成程序的编制、调试和仿真；
（2）按照题目要求撰写课程设计报告，回答题目设定的问题。

2、考核要求：
（一）课程设计以（6——8人）小组完成，但不能出现设计报告雷同情况，一经发现，雷同报告均按不合格处理；最终以PPT小组答辩作为考核。

题目二：有限冲激响应滤波器（FIR）的设计1. 设计目的：
1、加深对数字滤波器的常用指标理解。

2、学习数字滤波器的设计方法。

3. 掌握FIR 滤波器的原理。

2. 设计内容：
利用MATLAB 编程，分别用窗函数法和等波纹滤波器法设计两种FIR 数字滤波器，指标要求如下：
通带边缘频率：ππ65.045.021=Ω=ΩP P ，，通带峰值起伏：][1dB P ≤α。

阻带边缘频率：ππ75.03.021=Ω=ΩS S ，，最小阻带衰减：][40dB S ≥α。

3. 设计原理：
图1 一个典型数字低通滤波器的结构
低通滤波器的常用指标：
⎩
⎨
⎧≤Ω≤Ω≤ΩΩ≤Ω+≤Ω≤-πδδδ|||)(|||1|)(|1S S P P P H H ，，
（1）通带边缘频率P Ω； （2）阻带边缘频率S Ω； （3）通带起伏P δ；
（4）通带峰值起伏])[1(log 2010dB P P δα--=；
（5）阻带起伏S δ，最小阻带衰减])[(log 2010dB S S δα-=。

4. 设计步骤：
1．熟悉MATLAB 的开发环境和使用方法。

2．按照实验内容，编写一个.m 脚本文件，利用MA TLAB 函数fir1和窗函数法设计FIR 数字滤波器。

具体参数为：b=fir1(N,Wn,’ftype ’,taper)，N 代表滤波器阶数；Wn 代表滤波器的截止频率(归一化频率)，当设计带通和带阻滤波器时，Wn 为双元素相量；ftype 代表滤
波器类型，如’high ’高通，’stop ’带阻等；taper 为窗函数类型，默认为海明窗，窗系数需要实现用窗函数blackman, hamming,hanning chebwin, kaiser 产生。

3. 按照实验内容，编写一个.m 脚本文件，利用MA TLAB 函数remezord 和等纹波滤波器法设计FIR 数字滤波器。

一般调用函数remezord 来计算等波纹滤波器阶数N 和加权函数W(ω)，调用函数remez 可直接求出滤波器系数。

函数remezord 中的数组fedge 为通带和阻带边界频率，数组mval 是两个边界处的幅值，而数组dev 是通带和阻带的波动，fs 是采样频率单位为Hz 。

5. 设计报告要求：
（1） 简述有限冲激响应滤波器的基本原理； （2） 分析本设计的程序代码功能，给出相应注释； （3） 完成以上设计内容并对结果进行分析；
（4） 打印程序清单并画出信号波形（实验仿真截图）； （5） 写出本次课程设计的收获和体会。

题目三：无限冲激响应滤波器（IIR ）的实现 1. 设计目的：
1、加深对数字滤波器的常用指标理解。

2、学习数字滤波器的设计方法。

3. 掌握IIR 滤波器的原理与实现方法。

4. 掌握用C 语言编写DSP 程序的方法
5. 掌握利用CCS 开发环境进行TMS320C5416芯片汇编语言的开发。

2. 设计内容：
采用巴特沃思型滤波器，并用双线性变换法转换成数字滤波器。

3. 设计原理：
数字滤波器的输入x[k]和输出y[k]之间的关系可以用如下常系数线性差分方程及其z 变换描述：
]
[][][0
1
i k y b i k x a k y N i M
i i i -+-=∑∑==
系统的转移函数为：
∑∑=-=-+==N
k k
k M
k k
k z a z
b z X z Y z H 01
1)()()(
设计一个IIR 滤波器就是要根据所给定的指标确定上式中的分子和分母系数。

设计IIR 数字滤波器可以先设计一个合适的模拟滤波器，然后变换成满足给定指标的数
字滤波器。

这种方法很简便，因为模拟滤波器有多种设计方法，如巴特沃思型滤波器、切比雪夫型滤波器、椭圆函数型滤波器等，并且已经具有很多简单而又现成的设计公式。

采用这种方法需要把s 平面映射到z 平面，使模拟系统函数H(s)变换成所需的数字滤波器的系统函数H(z)。

映射方法主要有冲激响应不变法、阶跃响应不变法和双线性变换法。

前两种方法会因为多值映射关系产生混叠失真，双线性变换法克服了这一缺点。

双线性变换法的映射关系式是：
1111--+-=z z c
s
4. 设计步骤：
1. 在CCS 环境中打开本实验的工程（Ex4_6.pjt ），
2. 编译并重建 .out 输出文件，然后通过仿真器把执行代码(.out 的文件)下载到
DSP 芯片中；
3. 运行程序
；
4. 在Watch 窗口观察系统函数H(z)的分子和分母系数ptr_b ，ptr_a 。

写出该滤波器的系统函数。

5. 选择view->graph->time/frequency … 。

设置对话框中的参数: 其中“Start Address ”设为“hwdb ”，“Acquisition buffer size ”和“Display Data size ”都设为“50”，并且把“DSP Data Type ”设为“32-bit floating point ”，观察幅频响应的波形(如图)；
6. 修改滤波器的设计参量fp，fr，fs，ap，ar等，重复上述过程，观察设计结果。

(其参数值均在编写的程序中请注意按程序修改)
设计报告要求：
（1）简述无限冲激响应滤波器的基本原理；
（2）分析本实验的汇编源程序的代码功能，给出相应注释；
（3）完成以上设计内容并对结果进行分析；
（4）打印程序清单并画出信号波形（实验仿真截图）；
（5）写出本次课程设计的收获和体会。

题目四：基于MATLAB的数字滤波器的设计
1. 设计目的：
1、加深对数字滤波器的常用指标理解。

2、学习数字滤波器的设计方法。

3. 掌握滤波器的原理。

2. 设计内容：
设计方法、指标及性能（高通、低通、带通、带阻四种）任意选择，设计IIR滤波器或FIR 滤波器均可，参数不限。

3. 设计报告要求：
（1）简述滤波器的基本原理；
（2）分析本设计的程序代码功能，给出相应注释；
（3）完成以上设计内容并对结果进行分析；
（4）打印程序清单并画出信号波形（实验仿真截图）；
（5）写出本次课程设计的收获和体会。