陷波滤波器的设计及其应用
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２ 陷波滤波器的设计 设待设计的数字陷波滤波器的性能指标为： 通带
５法 ０ 印法
表 １ 陷波滤波器参数 通带 最大增益
阻带截止频率
５Ｈ ０ ｚ ６Ｈ ２ ｚ 一４ ｄ ７ Ｂ 一６ ｄ ２ Ｂ
赴 频 ｆ 增 截 频 印 益 ＯＢ ｆ二Ｚ 增 率ｐ 益 止 率 ：增 ， ｄ ｓｆ ｌｓ 益
模拟低通到模拟带阻的变换关系为：
田０ 厂 。一 ｎ２ ．－２
一 ２ｎ
通 波 阻 起 滤 器的 带 始频率。， ＝Ｑ，＝ ｊ ｓ令， ｊ Ｚ ｅ 代人式 ｅ Ｑ
（） ４经推导可得
、Ｉ Ｉ
尸一 田６ ＋
＿一气声ｉ－气二，二 ｓ－ 一 ｎ ｇ 田． 二 刀 － ， 护一
． ’
ｃｓ ｚ ｏｓ “一乙／ ２
（） ５
万方数据
因此在确定了阶数 ｎ 用式（） 后， ４代人模拟滤波器 的传递 Ｈ ｓ函数而得到数字带阻滤波器 Ｈ ｚｏ （ ） （）
４Ｈ ９ ｚ ５Ｈ ９ ｚ 一３ ５ 价 ｄ Ｂ １ 一Ｍ Ｂ ６ 伍 １ 一３ Ｂ Ｏ Ｂ ｄ ｄ 一３ Ｂ Ｏ Ｂ ｄ ｄ
的截止频率分别为４１ 和 ５Ｈ ， ９ ｚ １ｚ其增益为 一 ｄ ， ３Ｂ 阻带 截止频率都为５Ｈ， ０ ｚ其增益为一 ７Ｂ ４ｄ ｏ 采用巴特沃斯低通滤波器得 ｎ： ． ６７取整数 ， ８ ７ ： ９３ ， ： － ０ ｎ １１ ＝ ， 阶巴特沃斯模拟低通滤波器即可满足。查表可
性能参数参见表 １ 。
图３ 受 ５Ｈ 工频干扰的２１ 波形及陷波器滤波后波形 ０ｚ ０ｚ
〕 网 ．ｊ ｌ 尸
１ ０ ２ ０ ３ ０ ４ ０ ５ ０ ６ ０ ７ ０ ８ ０
叹ｚ Ｈ）
图２ Ｈ 陷波滤波器形状 ６ ｚ ０
图４ 受到６１ 严重干扰的心电波形及低通滤波器波后波形 ０ ｈ
万方数据
４ 结论
使用交流电源或者由于外界原因， 所需信号不可避 免的会受到高频或低频信号干扰， 有时使信号严重失 真， 因此必须滤波。本设计使用 Ａ ８Ｃ５ Ｔ９５ 单片机， 设计 ２Ｈ， Ｈ 低通滤波器及 ５Ｈ， 陷波滤波器， ５ｚ ０ｚ ４ ０ｚ ０ｚ ６Ｈ 分别 滤除高于 ２Ｈ 及 ４Ｈ 的频率以及 ５Ｈ （ ５ｚ ０ ｚ Ｏ ｚ国外如 日 本、 北美为６Ｈ） ０ ｚ的工频干扰而得到低频信号。以巴特沃 思型模拟低通滤波器为模型， 应用双线性变换法得到 一个低阶传递函数， 从而不需要用到专用 ＤＰ Ｓ 处理器， 可以大大降低硬件成本。低通滤波器过渡带为４Ｈ 左 ０ｚ 右， 阻带最大增益为 一 ０Ｂ ２ｄ 。工频陷波滤波器过渡带可 小至 Ｉ 阻带最大增益为 一 ０Ｂ Ｈ， ｚ ５ｄ 左右。
摘 要： ｅ Ｃ Ｋｉ 开发 Ａ ｅ公司的Ａ ８ ５普通的 用 ｌ ｔｌ ｍ Ｔ９ ５ Ｃ 单片机， 设计陷波滤波器， 使之在能够满足性能指标要求 的情况下很好的运行于低成本硬件， 可以达到很好的经济效益。此滤波器可用在医疗设备（ 如监护仪） 对病人状况
监视中， 对采集的波形信号（ 如心电、 血氧） 加以滤波， 以得到所需的波形从而进行辅助诊断。 关键词： 单片机 陷波滤波器 数字滤波器 Ａ Ｓ Ａ ＴＵｉ Ａ ８Ｃ５ ｌ ｈ ｍｃ ｃ ｕ ｒ ｅ Ｃ ｒ ， ｄ ｉ ｅ ｌｓ ｐ ｒ ｃ ｏ ： ｇ ９５ ｓｇ ｃｐ ｒｏｐｔ 场 Ｋｉ ｐ ｇｍ ｔｓ ｇ ｄ ｅｐ ａ ｆｅｔ ｔ ｗｒ ＢＴ Ｃ ｓ Ｔ Ｒ ｎ ｉ ｅ ｉ ｍ ｅ ｎ ｉ ｏ ｌ ａ ｈ ｅ ｎ ｏ ｔ ｉ ｈ ａ ｋ ｏ ｒ ｉ ｓ ｖ ｒ ｌ ａ ｎ ａ ｔ ｗｌ ｔｇ ｄ ａ ｉ ｐ ａｅｒｉｔ ｌ ｈ ｄａ ｔｔ ｓ ｕｅｌ Ｔｉｆｅｃ ｂ ｕ ｄ ｉａｎ ｗｖｏ ｅ ｍｅｎ ｗｈ ｎ ｎ ａｍｔｓ ｈ ｏ ａｗｒ ｃ ｔｃ ｓ ｄ ． ｈ ｉ ｒ ｅ ｉｆｒｉ ａ ｆｍ ｅｉ ｉ ｅ ｄ ｇ ｅ ｎ ｗ ｅ ｈ ｏ ｏ ｍ ｙ ｓ ａ ｔ ｍ ｒ ｅ ｒ ａ ｓ ｎ ｌ ｎ ｓ ｎ ｔｇ ｅｒ ｔ ｅ ｌ ｔ
（） ６ 保存数据， 因此必须扩展外部数据存储器。用 ６６ 作 ２４
将式（） ４代人式（） ６可得 ２ 阶巴特沃斯数字陷波滤
波器传输函数 ： ０９５７ 一 ．００９ 一 ＋ ．７４８ 一 ．７４８ ０６３６２ Ｉ ０９５７ ２ ２ Ｈ（ ） ｚ＝ ７ １ ０６３６２ Ｉ ０９０５２ ２ （ ） 一 ．００９ 一 ＋ ．５９７ 一 频率传递函数是 ： Ｈ５） （ 二 ２
滤波器通过 ｓ 平面变换成数字带阻滤波器的 ｚ 平面。
这里选择第二种方法。
Ｗ 是模拟低通滤波器通带截止频率， ｅ 当采用归一 化原型的低通滤波器作为变换原型时，｝ １ ｗ ＝ ｏ豆１ 和 Ｑ： 分别是带阻数字滤波器两个通带的 截止频率。 求满足数字带阻滤波器要求的归一化原型模拟低
以应用在医疗方面， 也可以应用在所有适用的场合中。
１ 陷波滤波器的原理 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。方法二是直接从模拟低通原型
Ｉ心 ） Ｈ Ｉ
为外部扩展数据 ＲＭ 有 ８ Ｂｔ ＡＤ转换器选用 Ａ ， ｋ ｅ ／ ｙ．
Ｍ Ｘ ８， Ａ １６转换位数 １ 位。另外还需要 ７Ｈ ５３ ２ ４ Ｃ７ 地址锁
存器和复位电路， 这里用Ｍ Ｘ１ Ｗ ｔＤｇ Ａ ８ Ｌ ｃ ｏ作为复位 ３ ａｈ
电路来产生复位信号。对单片机的编程， 以前是直接用 汇编程序编程。但汇编语言不是结构化程序语言， 编写 效率不高， 而且可读性和可移植性不好。而现在在单片 机编程中越来越多的采用 Ｃ 语言编程从而大大缩短了 单片机系统的开发周期。ＫｉＣ是 目 ｅ ｌ 前最流行的 Ｃ１ ５ 编译器。它与 Ｃ 言完全兼容， 语 而且能产生极高速度
ｓｎｓ ｈ Ｃ ） ａ ｃ ｅｅ ｉｍｄａｅ ｉ ｅ （ ｃ ａｍｎｏｄ ｉ） ｎ ａ ｔ ｓｖｌ ｃｔｔ ｐ ｉａ （ ｃ ａＥＧ ｔｔ ｏ ｃｄ ｅｃ ｑ ｐ ｎ ｓ ｈ ｏｔ ｅｃ ｗｅ ｉ ｋ ｈ ｕ ｅ ａ ｅ ｅ ｇ ｌ ｓ ｓ ｈ ｒ ｌ ｔ ｎ ｉｌ ｍ ｔ ｓ ｉｒ ｅ ｈ ｔ ｅ ｉｎ ｏ ａ ｕ ａ ｅ ｕ ｕ ｖ ｍ ｅ ｒ ｌ ｈ － ｔｎ ｓ ｉｎ ｓａｔｈｐ ｄｇ ｓ． ｉｔ ｃ ｄｉ ， ｓ ｅ ｔ ｉｎｉ ｅ ＇ ｏ ｔ ｏ ｏ ｈ ａ ｏｓ ｎ ｏ ｌ ｅ ＫＹ Ｏ Ｄ ： ｅ ｍｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｆｅ ｉｔ ｉｅ ＳＳ ｇ ｃｐ ｒｏｐｔ Ｔ ｐ ｒ ｇａｆｔｒ ＥＷ Ｒ ｉｌ ｈ ｉ ｍ ｅ ｒ ｉ Ｄ ｉｌｌ ｎ ｉ ｏ ｌ ｔ
对照图所示。
０９５ ８ ０１ ５ ： １ ９５ ８一 ． ４ 一 ． ２ ０ 一 ＋ ７ ７ｚ ２ ７７ ２４ ０ ４ ． １ ０１ ５ ｚ Ｉ ０９ ９ ｚｚ 一 ． ２ ０一 ＋ ． ０５ 一 ２４ ５ ７
（） ９
频率传递函数是：
７７ ０ ０ ６ ． ７７ ＨＱ） ０９ ４ － ３ ９ ’ ０９ ４ 一 （０ （ 二 ． ５ ８ ６ ０ Ｑ一 ＋ ． ５ 哎 ２ １ ） １ ０６ ０ Ｑ一＋ ． ０ ７ ｚ 一 ． ３ ９ ’ ０９ ９ Ｑ一 ０６ ５５ 其幅频特性 Ｈ（ 如图 ２ Ｉ ！ 见） 所示。这两种情况的
中图分类号：Ｐ６ ． Ｔ３８１ 文献标识码 ： Ｂ
０ 引 言 本论文的设计， 主要是为了医疗仪器（ 如医疗监护 仪） 的波形作滤波处理， 滤去干扰波， 获取主要的信息。 以普通单片机为硬件进行开发， 滤波器的运算量应尽 量减少， 使之在能够满足性能指标要求的情况下很好
式中，为模拟低通原型拉普拉斯变量（＝ ＋（ ， ｓ ｓ ｖ ｊ） ｕ ｐ 为模拟带阻的原型拉普拉斯变量（＝ ＋ ， ｐ ａ 何） 两为模
得传输函数为：
Ｈ（ ） １＋ ｓ 。＝
１
３ 陷波滤波器的应用
单片机为 ｔｅ公司的 Ａ８Ｃ５与 Ｉｅ的 ８Ｃ２ Ａｍｌ Ｔ９５， ｎｌ ０３ ｔ 兼容， 具有 ２ｋ ｓ Ｍｍｒ可擦除程序存储器，５ ０ Ｆ ｈ ｏ ｌ ｅｙ ａ ２ ６
Ｂｔ 内 Ａ 。由于滤波数据处理量较大， ｙｓ 部Ｒ Ｍ ｅ 而且需要
此滤波器可用在医疗设备（ 如监护仪） 对病人状况 监视中， 对采集的波形信号 （ 如心电、 血氧） 加以滤波， 以得到所需的波形从而进行辅助诊断。
参考文献
１ ｅｅ Ｉ． ａｅａ ｏＤ ｉ Ｓｎｌ ｅｉ ． ｓ Ｅｕ Ｖｇ ， ｆ ｄ ｎｌ ｆ ｔ ｉａＰ ｃ ｓｇ Ｐ ｒｎ － ｔ Ｖ ｕ ｍ ｔｓ ｉ ａ ｇ ｒ ｓｎ ｅ ｏ ｄ ｎ ｇ ｌ ｏ ａ ｃｉ Ｉ ，０２ 侯正信等译． ， ． ２０． ａｏ ｎ ｔ ｎ ｃ 数字信号处理基础． 北京： 电子工业出版社， ０． ２ ３１ ０ ２ 张友德等． 单片微型机原理、 应用与实验（ 第三版） 上海： ． 复 旦大学出版社， ０． ２ ０１ ０ ３ 贾智平． 微机原理与接口 技术 ． 北京： 中国水利水电出版社，
ｃ 二 ｔ （ ／） ｕ 场 ａ马 ２ 。 ｎ
ｒ 、 、
Ｚ
内、
、
）
夕 尹
、
经推导可得 ：
Ｄ（ 一ｚ ２ １ 一
尹 ‘ 、
４
、 ． 声
“ 不￣ － － 二 Ｅ１ ２ ｚ 丁百
其中
Ｄ＝ｃ ｔ ｏ ａ ｃ ｎ
２ｏ ｃｓ
Ｅ二
Ｍ Ｘ８ＢＷ ， Ａ １ Ｃ Ｐ转换位数 １位。当然， ６ ２ 该滤波器不仅可
拟带阻滤波器的几何中心频率。 通过双线性变换
，。 － ＝ｚ ＋ １
Ｊｒ ． 、
２
、 ． 声 夕
的运行于低成本硬件， 可以达到很好的经济效益。单
片机选择 Ａ ｅ 公司的 Ａ８ ５， ｔｌ ｍ Ｔ Ｃ２ 时钟频率为 ９
２． ８Ｍ ｚ ２１ ４ Ｈ ， １ 设计出的滤波器传输函数的阶次不能太
高， 才可保证滤波的实时性； 同时， 这一特点也利于滤 波 器 的 设 计。 而 Ａ Ｄ 转 换 器 选 用 型 号 为 ／
和及其简洁的代码。 把前面所得到的滤波器烧录到单片机上运行 ， 就可 以起到滤去陷波的作用。比如， ２Ｈ 正弦波中人为 在 ０ｚ
１ ０６ ０ ５一 ＋ ． ０５ ２ ｚ 一 ． ３ ９２ ’ ０ ５ ７ 一 ０６ ９９５ 其幅频特性 ！ （ Ｉ １ Ｈ Ｑ） 如图 所示。
（） ８
丫 汁 ｆ
１ 仁 厂 了
加人了５Ｈ 的干扰， ０ｚ 通过陷波滤波器， 滤波后得到的波
０ ５ １ ０
２ ０ ３ ０
４ ６ ０ ５ ７ ｆ ｚ ０ ０ ０ ８ ０ （ ） Ｈ
图 １ Ｈ 陷波滤波器形状 Ｓ ｚ Ｏ
自 动化与仪器仪表
ＺＤ Ｎ Ｈ Ａ ＹＱ ＹＢＡ ＩＯ Ｇ Ｕ Ｙ Ｉ Ｉ ＩＯ Ｕ Ｉ
２０ 年第４ 总第 １ 期） ０４ 期（ １ ４
文章编号： ０ 一 ２７２０） 一 ２ 一 ３ １ １ ９２（ ４０ ＇ （ ０ ０ ０ ４０ ）
陷波滤波器的设计及其应 用
袁丽华 洪华松 漆新民 （ 航空工业学院测控系 Байду номын сангаас昌， ０３） 南昌 ３ ０４ ３
同样的方法可设计 ６Ｈ 陷波滤波器。 ０ ｚ 传递函数为：
Ｈ： （）
形基本上滤去了干扰， 如图 ３的滤波器效果对照图所 示。在医学上心电图使用的频率较高， 假设心电波形受 到 ６Ｈ 严重干扰 ， ０ｚ 可经 ２Ｈ 低通滤波和 ５Ｈ 陷波滤 ５ｚ ０ｚ 波器滤波后得到的清晰的波形。如图 ４的滤波器效果
５法 ０ 印法
表 １ 陷波滤波器参数 通带 最大增益
阻带截止频率
５Ｈ ０ ｚ ６Ｈ ２ ｚ 一４ ｄ ７ Ｂ 一６ ｄ ２ Ｂ
赴 频 ｆ 增 截 频 印 益 ＯＢ ｆ二Ｚ 增 率ｐ 益 止 率 ：增 ， ｄ ｓｆ ｌｓ 益
模拟低通到模拟带阻的变换关系为：
田０ 厂 。一 ｎ２ ．－２
一 ２ｎ
通 波 阻 起 滤 器的 带 始频率。， ＝Ｑ，＝ ｊ ｓ令， ｊ Ｚ ｅ 代人式 ｅ Ｑ
（） ４经推导可得
、Ｉ Ｉ
尸一 田６ ＋
＿一气声ｉ－气二，二 ｓ－ 一 ｎ ｇ 田． 二 刀 － ， 护一
． ’
ｃｓ ｚ ｏｓ “一乙／ ２
（） ５
万方数据
因此在确定了阶数 ｎ 用式（） 后， ４代人模拟滤波器 的传递 Ｈ ｓ函数而得到数字带阻滤波器 Ｈ ｚｏ （ ） （）
４Ｈ ９ ｚ ５Ｈ ９ ｚ 一３ ５ 价 ｄ Ｂ １ 一Ｍ Ｂ ６ 伍 １ 一３ Ｂ Ｏ Ｂ ｄ ｄ 一３ Ｂ Ｏ Ｂ ｄ ｄ
的截止频率分别为４１ 和 ５Ｈ ， ９ ｚ １ｚ其增益为 一 ｄ ， ３Ｂ 阻带 截止频率都为５Ｈ， ０ ｚ其增益为一 ７Ｂ ４ｄ ｏ 采用巴特沃斯低通滤波器得 ｎ： ． ６７取整数 ， ８ ７ ： ９３ ， ： － ０ ｎ １１ ＝ ， 阶巴特沃斯模拟低通滤波器即可满足。查表可
性能参数参见表 １ 。
图３ 受 ５Ｈ 工频干扰的２１ 波形及陷波器滤波后波形 ０ｚ ０ｚ
〕 网 ．ｊ ｌ 尸
１ ０ ２ ０ ３ ０ ４ ０ ５ ０ ６ ０ ７ ０ ８ ０
叹ｚ Ｈ）
图２ Ｈ 陷波滤波器形状 ６ ｚ ０
图４ 受到６１ 严重干扰的心电波形及低通滤波器波后波形 ０ ｈ
万方数据
４ 结论
使用交流电源或者由于外界原因， 所需信号不可避 免的会受到高频或低频信号干扰， 有时使信号严重失 真， 因此必须滤波。本设计使用 Ａ ８Ｃ５ Ｔ９５ 单片机， 设计 ２Ｈ， Ｈ 低通滤波器及 ５Ｈ， 陷波滤波器， ５ｚ ０ｚ ４ ０ｚ ０ｚ ６Ｈ 分别 滤除高于 ２Ｈ 及 ４Ｈ 的频率以及 ５Ｈ （ ５ｚ ０ ｚ Ｏ ｚ国外如 日 本、 北美为６Ｈ） ０ ｚ的工频干扰而得到低频信号。以巴特沃 思型模拟低通滤波器为模型， 应用双线性变换法得到 一个低阶传递函数， 从而不需要用到专用 ＤＰ Ｓ 处理器， 可以大大降低硬件成本。低通滤波器过渡带为４Ｈ 左 ０ｚ 右， 阻带最大增益为 一 ０Ｂ ２ｄ 。工频陷波滤波器过渡带可 小至 Ｉ 阻带最大增益为 一 ０Ｂ Ｈ， ｚ ５ｄ 左右。
摘 要： ｅ Ｃ Ｋｉ 开发 Ａ ｅ公司的Ａ ８ ５普通的 用 ｌ ｔｌ ｍ Ｔ９ ５ Ｃ 单片机， 设计陷波滤波器， 使之在能够满足性能指标要求 的情况下很好的运行于低成本硬件， 可以达到很好的经济效益。此滤波器可用在医疗设备（ 如监护仪） 对病人状况
监视中， 对采集的波形信号（ 如心电、 血氧） 加以滤波， 以得到所需的波形从而进行辅助诊断。 关键词： 单片机 陷波滤波器 数字滤波器 Ａ Ｓ Ａ ＴＵｉ Ａ ８Ｃ５ ｌ ｈ ｍｃ ｃ ｕ ｒ ｅ Ｃ ｒ ， ｄ ｉ ｅ ｌｓ ｐ ｒ ｃ ｏ ： ｇ ９５ ｓｇ ｃｐ ｒｏｐｔ 场 Ｋｉ ｐ ｇｍ ｔｓ ｇ ｄ ｅｐ ａ ｆｅｔ ｔ ｗｒ ＢＴ Ｃ ｓ Ｔ Ｒ ｎ ｉ ｅ ｉ ｍ ｅ ｎ ｉ ｏ ｌ ａ ｈ ｅ ｎ ｏ ｔ ｉ ｈ ａ ｋ ｏ ｒ ｉ ｓ ｖ ｒ ｌ ａ ｎ ａ ｔ ｗｌ ｔｇ ｄ ａ ｉ ｐ ａｅｒｉｔ ｌ ｈ ｄａ ｔｔ ｓ ｕｅｌ Ｔｉｆｅｃ ｂ ｕ ｄ ｉａｎ ｗｖｏ ｅ ｍｅｎ ｗｈ ｎ ｎ ａｍｔｓ ｈ ｏ ａｗｒ ｃ ｔｃ ｓ ｄ ． ｈ ｉ ｒ ｅ ｉｆｒｉ ａ ｆｍ ｅｉ ｉ ｅ ｄ ｇ ｅ ｎ ｗ ｅ ｈ ｏ ｏ ｍ ｙ ｓ ａ ｔ ｍ ｒ ｅ ｒ ａ ｓ ｎ ｌ ｎ ｓ ｎ ｔｇ ｅｒ ｔ ｅ ｌ ｔ
（） ６ 保存数据， 因此必须扩展外部数据存储器。用 ６６ 作 ２４
将式（） ４代人式（） ６可得 ２ 阶巴特沃斯数字陷波滤
波器传输函数 ： ０９５７ 一 ．００９ 一 ＋ ．７４８ 一 ．７４８ ０６３６２ Ｉ ０９５７ ２ ２ Ｈ（ ） ｚ＝ ７ １ ０６３６２ Ｉ ０９０５２ ２ （ ） 一 ．００９ 一 ＋ ．５９７ 一 频率传递函数是 ： Ｈ５） （ 二 ２
滤波器通过 ｓ 平面变换成数字带阻滤波器的 ｚ 平面。
这里选择第二种方法。
Ｗ 是模拟低通滤波器通带截止频率， ｅ 当采用归一 化原型的低通滤波器作为变换原型时，｝ １ ｗ ＝ ｏ豆１ 和 Ｑ： 分别是带阻数字滤波器两个通带的 截止频率。 求满足数字带阻滤波器要求的归一化原型模拟低
以应用在医疗方面， 也可以应用在所有适用的场合中。
１ 陷波滤波器的原理 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。方法二是直接从模拟低通原型
Ｉ心 ） Ｈ Ｉ
为外部扩展数据 ＲＭ 有 ８ Ｂｔ ＡＤ转换器选用 Ａ ， ｋ ｅ ／ ｙ．
Ｍ Ｘ ８， Ａ １６转换位数 １ 位。另外还需要 ７Ｈ ５３ ２ ４ Ｃ７ 地址锁
存器和复位电路， 这里用Ｍ Ｘ１ Ｗ ｔＤｇ Ａ ８ Ｌ ｃ ｏ作为复位 ３ ａｈ
电路来产生复位信号。对单片机的编程， 以前是直接用 汇编程序编程。但汇编语言不是结构化程序语言， 编写 效率不高， 而且可读性和可移植性不好。而现在在单片 机编程中越来越多的采用 Ｃ 语言编程从而大大缩短了 单片机系统的开发周期。ＫｉＣ是 目 ｅ ｌ 前最流行的 Ｃ１ ５ 编译器。它与 Ｃ 言完全兼容， 语 而且能产生极高速度
ｓｎｓ ｈ Ｃ ） ａ ｃ ｅｅ ｉｍｄａｅ ｉ ｅ （ ｃ ａｍｎｏｄ ｉ） ｎ ａ ｔ ｓｖｌ ｃｔｔ ｐ ｉａ （ ｃ ａＥＧ ｔｔ ｏ ｃｄ ｅｃ ｑ ｐ ｎ ｓ ｈ ｏｔ ｅｃ ｗｅ ｉ ｋ ｈ ｕ ｅ ａ ｅ ｅ ｇ ｌ ｓ ｓ ｈ ｒ ｌ ｔ ｎ ｉｌ ｍ ｔ ｓ ｉｒ ｅ ｈ ｔ ｅ ｉｎ ｏ ａ ｕ ａ ｅ ｕ ｕ ｖ ｍ ｅ ｒ ｌ ｈ － ｔｎ ｓ ｉｎ ｓａｔｈｐ ｄｇ ｓ． ｉｔ ｃ ｄｉ ， ｓ ｅ ｔ ｉｎｉ ｅ ＇ ｏ ｔ ｏ ｏ ｈ ａ ｏｓ ｎ ｏ ｌ ｅ ＫＹ Ｏ Ｄ ： ｅ ｍｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｆｅ ｉｔ ｉｅ ＳＳ ｇ ｃｐ ｒｏｐｔ Ｔ ｐ ｒ ｇａｆｔｒ ＥＷ Ｒ ｉｌ ｈ ｉ ｍ ｅ ｒ ｉ Ｄ ｉｌｌ ｎ ｉ ｏ ｌ ｔ
对照图所示。
０９５ ８ ０１ ５ ： １ ９５ ８一 ． ４ 一 ． ２ ０ 一 ＋ ７ ７ｚ ２ ７７ ２４ ０ ４ ． １ ０１ ５ ｚ Ｉ ０９ ９ ｚｚ 一 ． ２ ０一 ＋ ． ０５ 一 ２４ ５ ７
（） ９
频率传递函数是：
７７ ０ ０ ６ ． ７７ ＨＱ） ０９ ４ － ３ ９ ’ ０９ ４ 一 （０ （ 二 ． ５ ８ ６ ０ Ｑ一 ＋ ． ５ 哎 ２ １ ） １ ０６ ０ Ｑ一＋ ． ０ ７ ｚ 一 ． ３ ９ ’ ０９ ９ Ｑ一 ０６ ５５ 其幅频特性 Ｈ（ 如图 ２ Ｉ ！ 见） 所示。这两种情况的
中图分类号：Ｐ６ ． Ｔ３８１ 文献标识码 ： Ｂ
０ 引 言 本论文的设计， 主要是为了医疗仪器（ 如医疗监护 仪） 的波形作滤波处理， 滤去干扰波， 获取主要的信息。 以普通单片机为硬件进行开发， 滤波器的运算量应尽 量减少， 使之在能够满足性能指标要求的情况下很好
式中，为模拟低通原型拉普拉斯变量（＝ ＋（ ， ｓ ｓ ｖ ｊ） ｕ ｐ 为模拟带阻的原型拉普拉斯变量（＝ ＋ ， ｐ ａ 何） 两为模
得传输函数为：
Ｈ（ ） １＋ ｓ 。＝
１
３ 陷波滤波器的应用
单片机为 ｔｅ公司的 Ａ８Ｃ５与 Ｉｅ的 ８Ｃ２ Ａｍｌ Ｔ９５， ｎｌ ０３ ｔ 兼容， 具有 ２ｋ ｓ Ｍｍｒ可擦除程序存储器，５ ０ Ｆ ｈ ｏ ｌ ｅｙ ａ ２ ６
Ｂｔ 内 Ａ 。由于滤波数据处理量较大， ｙｓ 部Ｒ Ｍ ｅ 而且需要
此滤波器可用在医疗设备（ 如监护仪） 对病人状况 监视中， 对采集的波形信号 （ 如心电、 血氧） 加以滤波， 以得到所需的波形从而进行辅助诊断。
参考文献
１ ｅｅ Ｉ． ａｅａ ｏＤ ｉ Ｓｎｌ ｅｉ ． ｓ Ｅｕ Ｖｇ ， ｆ ｄ ｎｌ ｆ ｔ ｉａＰ ｃ ｓｇ Ｐ ｒｎ － ｔ Ｖ ｕ ｍ ｔｓ ｉ ａ ｇ ｒ ｓｎ ｅ ｏ ｄ ｎ ｇ ｌ ｏ ａ ｃｉ Ｉ ，０２ 侯正信等译． ， ． ２０． ａｏ ｎ ｔ ｎ ｃ 数字信号处理基础． 北京： 电子工业出版社， ０． ２ ３１ ０ ２ 张友德等． 单片微型机原理、 应用与实验（ 第三版） 上海： ． 复 旦大学出版社， ０． ２ ０１ ０ ３ 贾智平． 微机原理与接口 技术 ． 北京： 中国水利水电出版社，
ｃ 二 ｔ （ ／） ｕ 场 ａ马 ２ 。 ｎ
ｒ 、 、
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内、
、
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夕 尹
、
经推导可得 ：
Ｄ（ 一ｚ ２ １ 一
尹 ‘ 、
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、 ． 声
“ 不￣ － － 二 Ｅ１ ２ ｚ 丁百
其中
Ｄ＝ｃ ｔ ｏ ａ ｃ ｎ
２ｏ ｃｓ
Ｅ二
Ｍ Ｘ８ＢＷ ， Ａ １ Ｃ Ｐ转换位数 １位。当然， ６ ２ 该滤波器不仅可
拟带阻滤波器的几何中心频率。 通过双线性变换
，。 － ＝ｚ ＋ １
Ｊｒ ． 、
２
、 ． 声 夕
的运行于低成本硬件， 可以达到很好的经济效益。单
片机选择 Ａ ｅ 公司的 Ａ８ ５， ｔｌ ｍ Ｔ Ｃ２ 时钟频率为 ９
２． ８Ｍ ｚ ２１ ４ Ｈ ， １ 设计出的滤波器传输函数的阶次不能太
高， 才可保证滤波的实时性； 同时， 这一特点也利于滤 波 器 的 设 计。 而 Ａ Ｄ 转 换 器 选 用 型 号 为 ／
和及其简洁的代码。 把前面所得到的滤波器烧录到单片机上运行 ， 就可 以起到滤去陷波的作用。比如， ２Ｈ 正弦波中人为 在 ０ｚ
１ ０６ ０ ５一 ＋ ． ０５ ２ ｚ 一 ． ３ ９２ ’ ０ ５ ７ 一 ０６ ９９５ 其幅频特性 ！ （ Ｉ １ Ｈ Ｑ） 如图 所示。
（） ８
丫 汁 ｆ
１ 仁 厂 了
加人了５Ｈ 的干扰， ０ｚ 通过陷波滤波器， 滤波后得到的波
０ ５ １ ０
２ ０ ３ ０
４ ６ ０ ５ ７ ｆ ｚ ０ ０ ０ ８ ０ （ ） Ｈ
图 １ Ｈ 陷波滤波器形状 Ｓ ｚ Ｏ
自 动化与仪器仪表
ＺＤ Ｎ Ｈ Ａ ＹＱ ＹＢＡ ＩＯ Ｇ Ｕ Ｙ Ｉ Ｉ ＩＯ Ｕ Ｉ
２０ 年第４ 总第 １ 期） ０４ 期（ １ ４
文章编号： ０ 一 ２７２０） 一 ２ 一 ３ １ １ ９２（ ４０ ＇ （ ０ ０ ０ ４０ ）
陷波滤波器的设计及其应 用
袁丽华 洪华松 漆新民 （ 航空工业学院测控系 Байду номын сангаас昌， ０３） 南昌 ３ ０４ ３
同样的方法可设计 ６Ｈ 陷波滤波器。 ０ ｚ 传递函数为：
Ｈ： （）
形基本上滤去了干扰， 如图 ３的滤波器效果对照图所 示。在医学上心电图使用的频率较高， 假设心电波形受 到 ６Ｈ 严重干扰 ， ０ｚ 可经 ２Ｈ 低通滤波和 ５Ｈ 陷波滤 ５ｚ ０ｚ 波器滤波后得到的清晰的波形。如图 ４的滤波器效果