50Hz数字陷波器的设计讲解

四川理工学院毕业设计（论文）50Hz数字陷波器的设计学生：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八年六月孙全成：50Hz数字陷波器的设计-I-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。关键词：陷波滤波器；MATLAB；单片机孙全成：50Hz数字陷波器的设计IIABSTRACTBasinguponanalyzingmaincharacteristicsofthedigitalFIRfilteranddesigninga50HzFIRdigitalnotchfilterbyMATLABispresentedinthispaper,aswellasthehardwareschemeandcorrespondingC51programbasedonAT89S52.Thefilter'sfeasibilityandrealtimedisposalwasconfirmedthroughthesoftwaresimulation.KEYWORDS:NotchFilter；MATLAB；MCU孙全成：50Hz数字陷波器的设计目录摘要..............................................................IABSTRACT...........................................................II第1章引言........................................................11.1数字滤波器简介.............................................................................................11.1.1陷波滤波器的原理................................................................................11.1.2陷波滤波器类型的选取........................................................................21.2设计的总体思路和方法.................................................................................2第2章数字滤波器的基本概念.........................................32.1数字滤波器模型..............................................................................................32.1.1数字滤波器的类型................................................................................32.2系统的描述......................................................................................................42.3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.................................63.1滤波器的基本结构运算单元..........................................................................63.2线性相位FIR数字滤波器的特点.................................................................63.2.1线性相位的条件....................................................................................63.2.2滤波器的线性相位特性........................................................................63.2.3线性相位特性FIR滤波器的零、极点分布特性..............................83.2.4FIR数字滤波器的基本结构.................................................................9第4章FIR数字滤波器的设计........................................114.1FIR的传统设计方法....................................................................................114.1.1FIR滤波器的窗函数截取设计方法...................................................114.1.2几种常用的窗函数..............................................................................124.1.3FIR滤波器的窗函数设计法设计步骤...............................................134.2利用MATLAB进行滤波器的设计.................................................................154.2.1FDATool工具箱简介..........................................................................154.2.2带阻滤波器设计..................................................................................174.2.3冲击响应h(n)的输出..........................................................................20第5章FIR滤波器在单片机上的实现..................................215.1A/D、D/A转换器简介..................................................................................215.1.1A/D转换器TLC2543简介.................................................................215.1.2D/A转换器TLC5618简介.................................................................255.2TLC2543和TLC5618与单片机的连接图....................................................285.3TLC2543和TLC5618的C51程序................................................................295.4FIR滤波器在AT89S52上的实现................................................................315.4.116位有符号乘法程序的设计..............................................................315.4.2FIR的C51程序...................................................................................32第5章FIR滤波器的调试............................................39孙全成：50Hz数字陷波器的设计5.1Emu51Form简介和使用................................................................................395.2A/D、D/A转换程序的调试..........................................................................405.3对16位有符号乘法程序的调试.................................................................415.4FIR滤波程序的编译与调试........................................................................42第6章结束语......................................................43致谢..............................................................44参考文献...........................................................45附录..............................................................47四川理工学院本科毕业（设计）论文1第1章引言1.1数字滤波器简介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。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。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50Hz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