50Hz数字陷波器的设计讲解
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4.2.2带阻滤波器设计1..7
4.2.3冲击响应h(n)的输出2..0
第5章FIR滤波器在单片机上的实现21
5.1A/D、D/A转换器简介2..1
5.1.1A/D转换器TLC2543简介2..1
5.1.2D/A转换器TLC5618简介2..5
5.2TLC2543和TLC5618与单片机的连接图2. 8
2.1.1数字滤波器的类型3..
2.2系统的描述4...
2.3系统的传递函数5..
第3章 数字滤波器的基本结构运算单元.6
3.1滤波器的基本结构运算单元6..
3.2线性相位FIR数字滤波器的特点6..
3.2.1线性相位的条件6..
3.2.2滤波器的线性相位特性6..
3.2.3线性相位特性FIR滤波器的零、极点分布特性8
5.4FIR滤波程序的编译与调试4..2
第6章 结束语.43
致 谢.44
参考文献.45
附 录.47
第
1.1
数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统， 通过对抽样数据进行 数学处理来达到频域滤波的目的。 可以设计系统的频率响应， 让它满足一定的要 求，从而对通过该系统的信号的某些特定的频率成分进行过滤， 这就是滤波器的 基本原理。如果系统是一个连续系统， 则滤波器称为模拟滤波器。 如果系统是一 个离散系统，则滤波器称为数字滤波器。
KEY WORDS:Notch Filter；MATLAB；MCU
摘 要.I
ABSTRAC.TI I
第1章 引 言.1
1.1数字滤波器简介1...
1.1.1陷波滤波器的原理1..
1.1.2陷波滤波器类型的选取2..
1.2设计的总体思路和方法2..
第2章 数字滤波器的基本概念.3
2.1数字滤波器模型3..
1.1.2
根据滤波器单位冲激响应函数的时域特性可分为两类[3]：无限 冲激响应 (IIR)滤波器和有限冲激响应(FIR)滤波器。与IIR滤波器相比，FIR的实现 是非递归的， 总是稳定的；更重要的是，FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时， 可以获得严格的线性相位特性。再者，CPU的字长是有限的，在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ据的处理中总会有计算的误差，FIR滤波器是非递归的，它不会把误差累积起来。因此，它在 高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广 泛应用。所以本设计选择FIR型滤波器来设计。
关键词：陷波滤波器；MATLA；B单片机
ABSTRACT
Basing upon analyzing main characteristics of the digital FIR filter and designing a 50Hz FIR digital notch filter by MATLAB is presented in this paper, as well as the hardware scheme and corresponding C51 program based on AT89S52.The filter's feasibility and real time disposal was confirmed through the software simulation.
由于计算机和大规模集成电路技术的进步， 依靠传统的模拟电路来实现的电 子系统已不适应。现在都在开始采用数字化技术，传统的模拟滤波器， 正在被数 字滤波器所代替，数字滤波器的输入是个数字序列，输出是另一个数字序列。 从 本质上说它只是一个序列的运算加工过程。 但另方面因为它是一个离散系统， 而 一个离散系统具有一定的频率响应特性， 适当地控制离散系统结构使其频率特性 满足一定的要求， 就可以起到和模拟滤波器同样的作用。 但数字滤波器却具有精 度高，可靠性强，灵活性大，适应范围广（在甚低频范围），快速等优点。而且可 以分时复用，同时处理若干不同信号，因此已得到越来越广泛的应用。
四川理工学院毕业设计（论文）
50Hz
学 生：孙全成
学 号：04021030312专 业：通信工程
班 级：2004.3
指导教师：徐永俊
四川理工学院电子与信息工程系
二OO八年六月
摘要
在分析了
FIR数字滤波器主要特点的基础上,利用MATLAB设计了50Hz的
FIR数字陷波滤波器，并给出了基于AT89S52的硬件实现方案和相应的C51程 序。通过软件仿真，验证了滤波器的可行性和实时性。
在心电信号分析系统中,影响心电自动分析结果可靠性的因素很多。 其中一 个重要原因就是心电信号中存在各种干扰,如随机噪声、 基线漂移、肌电干扰以 及50 Hz工频干扰。由于这些干扰的存在,往往对心电各波段的识别造成影响,从而影响自动诊断结果。在心电信号的记录过程中,由于内外环境因素的影响, 50 Hz工频干扰是经常存在的。通常可采用点阻滤波、分段滤波等手段来抑制50
二是直接从模拟低通原型滤波器通过s平面变换成数字带阻滤波器的z平面。模
拟低通到模拟带阻的变换关系为
(1-1)
方法三是利用MATLAB的强大运算功能，基于MATLAB信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)的数字滤波器设计法[7]可以快速有效的设计由软件 组成的常规数字滤波器，设计方便、快捷，极大的减轻了工作量。在设计过程中 可以对比滤波器特性，随时更改参数， 以达到滤波器设计的最优化。这里利用方 法三进行设计。
Hz干扰信号。但由于50 Hz干扰信号落在心电信号的有效频带内,以上方法往 往对心电的有效成份造成一定影响。 本设计介绍一种性能卓越又容易设计和实现 的50Hz陷波滤波器，这种方法对50 Hz干扰信号消除彻底,而对心电信号的有 效成份影响很小。
1.1.1
当带阻滤波器的阻带很窄时,又称为陷波滤波器。陷波滤波器的设计是以模 拟滤波器为原型,通过一定变换转换为数字滤波器。陷波滤波器的设计有两种:一是先利用模拟频域带阻变换法,再利用数字化法设计数字带阻型滤波器。方法
3.2.4FIR数字滤波器的基本结构9..
第4章FIR数字滤波器的设计11
4.1FIR的传统设计方法1..1
4.1.1FIR滤波器的窗函数截取设计方法1. 1
4.1.2几种常用的窗函数1..2
4.1.3FIR滤波器的窗函数设计法设计步骤1. 3
4.2利用MATLAB进行滤波器的设计1..5
4.2.1FDATool工具箱简介1..5
5.3TLC2543和TLC5618的C51程序2..9
5.4FIR滤波器在AT89S52上的实现3..1
5.4.116位有符号乘法程序的设计3. 1
5.4.2FIR的C51程序3..2
第5章FIR滤波器的调试39
5.1Emu51Form简介和使用3..9
5.2A/D、D/A转换程序的调试4..0
5.3对16位有符号乘法程序的调试4..1
4.2.3冲击响应h(n)的输出2..0
第5章FIR滤波器在单片机上的实现21
5.1A/D、D/A转换器简介2..1
5.1.1A/D转换器TLC2543简介2..1
5.1.2D/A转换器TLC5618简介2..5
5.2TLC2543和TLC5618与单片机的连接图2. 8
2.1.1数字滤波器的类型3..
2.2系统的描述4...
2.3系统的传递函数5..
第3章 数字滤波器的基本结构运算单元.6
3.1滤波器的基本结构运算单元6..
3.2线性相位FIR数字滤波器的特点6..
3.2.1线性相位的条件6..
3.2.2滤波器的线性相位特性6..
3.2.3线性相位特性FIR滤波器的零、极点分布特性8
5.4FIR滤波程序的编译与调试4..2
第6章 结束语.43
致 谢.44
参考文献.45
附 录.47
第
1.1
数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统， 通过对抽样数据进行 数学处理来达到频域滤波的目的。 可以设计系统的频率响应， 让它满足一定的要 求，从而对通过该系统的信号的某些特定的频率成分进行过滤， 这就是滤波器的 基本原理。如果系统是一个连续系统， 则滤波器称为模拟滤波器。 如果系统是一 个离散系统，则滤波器称为数字滤波器。
KEY WORDS:Notch Filter；MATLAB；MCU
摘 要.I
ABSTRAC.TI I
第1章 引 言.1
1.1数字滤波器简介1...
1.1.1陷波滤波器的原理1..
1.1.2陷波滤波器类型的选取2..
1.2设计的总体思路和方法2..
第2章 数字滤波器的基本概念.3
2.1数字滤波器模型3..
1.1.2
根据滤波器单位冲激响应函数的时域特性可分为两类[3]：无限 冲激响应 (IIR)滤波器和有限冲激响应(FIR)滤波器。与IIR滤波器相比，FIR的实现 是非递归的， 总是稳定的；更重要的是，FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时， 可以获得严格的线性相位特性。再者，CPU的字长是有限的，在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ据的处理中总会有计算的误差，FIR滤波器是非递归的，它不会把误差累积起来。因此，它在 高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广 泛应用。所以本设计选择FIR型滤波器来设计。
关键词：陷波滤波器；MATLA；B单片机
ABSTRACT
Basing upon analyzing main characteristics of the digital FIR filter and designing a 50Hz FIR digital notch filter by MATLAB is presented in this paper, as well as the hardware scheme and corresponding C51 program based on AT89S52.The filter's feasibility and real time disposal was confirmed through the software simulation.
由于计算机和大规模集成电路技术的进步， 依靠传统的模拟电路来实现的电 子系统已不适应。现在都在开始采用数字化技术，传统的模拟滤波器， 正在被数 字滤波器所代替，数字滤波器的输入是个数字序列，输出是另一个数字序列。 从 本质上说它只是一个序列的运算加工过程。 但另方面因为它是一个离散系统， 而 一个离散系统具有一定的频率响应特性， 适当地控制离散系统结构使其频率特性 满足一定的要求， 就可以起到和模拟滤波器同样的作用。 但数字滤波器却具有精 度高，可靠性强，灵活性大，适应范围广（在甚低频范围），快速等优点。而且可 以分时复用，同时处理若干不同信号，因此已得到越来越广泛的应用。
四川理工学院毕业设计（论文）
50Hz
学 生：孙全成
学 号：04021030312专 业：通信工程
班 级：2004.3
指导教师：徐永俊
四川理工学院电子与信息工程系
二OO八年六月
摘要
在分析了
FIR数字滤波器主要特点的基础上,利用MATLAB设计了50Hz的
FIR数字陷波滤波器，并给出了基于AT89S52的硬件实现方案和相应的C51程 序。通过软件仿真，验证了滤波器的可行性和实时性。
在心电信号分析系统中,影响心电自动分析结果可靠性的因素很多。 其中一 个重要原因就是心电信号中存在各种干扰,如随机噪声、 基线漂移、肌电干扰以 及50 Hz工频干扰。由于这些干扰的存在,往往对心电各波段的识别造成影响,从而影响自动诊断结果。在心电信号的记录过程中,由于内外环境因素的影响, 50 Hz工频干扰是经常存在的。通常可采用点阻滤波、分段滤波等手段来抑制50
二是直接从模拟低通原型滤波器通过s平面变换成数字带阻滤波器的z平面。模
拟低通到模拟带阻的变换关系为
(1-1)
方法三是利用MATLAB的强大运算功能，基于MATLAB信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)的数字滤波器设计法[7]可以快速有效的设计由软件 组成的常规数字滤波器，设计方便、快捷，极大的减轻了工作量。在设计过程中 可以对比滤波器特性，随时更改参数， 以达到滤波器设计的最优化。这里利用方 法三进行设计。
Hz干扰信号。但由于50 Hz干扰信号落在心电信号的有效频带内,以上方法往 往对心电的有效成份造成一定影响。 本设计介绍一种性能卓越又容易设计和实现 的50Hz陷波滤波器，这种方法对50 Hz干扰信号消除彻底,而对心电信号的有 效成份影响很小。
1.1.1
当带阻滤波器的阻带很窄时,又称为陷波滤波器。陷波滤波器的设计是以模 拟滤波器为原型,通过一定变换转换为数字滤波器。陷波滤波器的设计有两种:一是先利用模拟频域带阻变换法,再利用数字化法设计数字带阻型滤波器。方法
3.2.4FIR数字滤波器的基本结构9..
第4章FIR数字滤波器的设计11
4.1FIR的传统设计方法1..1
4.1.1FIR滤波器的窗函数截取设计方法1. 1
4.1.2几种常用的窗函数1..2
4.1.3FIR滤波器的窗函数设计法设计步骤1. 3
4.2利用MATLAB进行滤波器的设计1..5
4.2.1FDATool工具箱简介1..5
5.3TLC2543和TLC5618的C51程序2..9
5.4FIR滤波器在AT89S52上的实现3..1
5.4.116位有符号乘法程序的设计3. 1
5.4.2FIR的C51程序3..2
第5章FIR滤波器的调试39
5.1Emu51Form简介和使用3..9
5.2A/D、D/A转换程序的调试4..0
5.3对16位有符号乘法程序的调试4..1