50Hz数字陷波器的设计.doc

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

摘要在分析了FIR数字滤波器主要特点的基础上关键词：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.

KEY WORDS: Notch Filter；MATLAB；MCU

目 录

摘 要I

ABSTRACTII

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

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

3.2.4 FIR数字滤波器的基本结构9

第4章 FIR数字滤波器的设计11

4.1 FIR的传统设计方法11

4.1.1 FIR滤波器的窗函数截取设计方法11

4.1.2 几种常用的窗函数12

4.1.3 FIR滤波器的窗函数设计法设计步骤13

4.2 利用MATLAB进行滤波器的设计15

4.2.1 FDATool工具箱简介15

4.2.2 带阻滤波器设计17

4.2.3 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21

5.1 A/D、D/A转换器简介21

5.1.1 A/D转换器TLC2543简介21

5.1.2 D/A转换器TLC5618简介25

5.2 TLC2543和TLC5618与单片机的连接图28

5.3 TLC2543和TLC5618的C51程序29

5.4 FIR滤波器在AT89S52上的实现31

5.4.1 16位有符号乘法程序的设计31

5.4.2 FIR的C51程序32

第5章 FIR滤波器的调试39

5.1 Emu51Form简介和使用39

5.2 A/D、D/A转换程序的调试40

5.3 对16位有符号乘法程序的调试41

5.4 FIR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

第章

1.1 数字滤波器简介。, 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 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 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可以快速有