基于vhdl的iir数字滤波器的设计

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1、淮阴师范学院毕业论文（设计）毕业设计说明书学生姓名学号170602045院(系)物理与电子电气工程学院专业电子信息科学与技术题目基于VHDL的IIR数字滤波器的设计指导教师教授/硕士2010年5月28淮阴师范学院毕业论文（设计）摘要:本课题采用一种基于VHDL的IIR数字滤波器的设计方案,首先分析了IIR数字滤波器的原理及设计方法，然后通过QUARTUSⅡ的设计平台，采用自顶向下的模块化设计思想将整个IIR数字滤波器分为：时序控制、延时、补码乘加和累加四个功能模块。分别对各模块采用VHDL进行描述后，进行了仿真和综合。仿真结果表明，本课题所设计的IIR数字滤波器运算

2、速度较快,系数改变灵活，有较好的参考价值。关键词：电子设计自动化，IIR数字滤波器（无限长冲激响应），现场可编程门阵列，硬件描述Abstract:AkindofIIRdigitalfilterdesignmethodwasintroducedinthepaper,whichisbasedonFPGA.ByusedthedesignplantofQUARTUSⅡ,weadoptblockingmethodnamed“Top-down”anddividetheentireIIRdigitalfilterintofourblocks,whichareClockcontro

3、l,Timedelay,Multiply-additionandProgression.AfterdescribedwithVHDL,wedoemulateandsynthesistoeachblock.Theresultshowsthat,theintroducedIIRdigitalfilterrunsfast,andthecoefficientchangesagility.Ithashighworthforconsulting.Keywords:electronicdesignautomation,iirdigitalfilter,fieldprogramma

4、blegatearray,veryhighspeedintegratedcircuithardwaredescriptionlanguage(VHDL)28淮阴师范学院毕业论文（设计）目录1.序言32.IIR数字滤波器及其硬件实现方法32.1IIR数字滤波器概念32.2IIR数字滤波器的硬件实现方案53.EDA技术和可编程逻辑器件83.1电子设计自动化EDA技术83.2可编程逻辑器件93.3硬件描述语言VHDL及数字系统设计方法94.IIR数字滤波器的设计与仿真结果分析104.1各模块的设计与仿真结果分析104.2IIR数字滤波器的仿真与结果分析14结束语18参考文

5、献19致谢20附录1各模块VHDL程序2128淮阴师范学院毕业论文（设计）1.序言随着EDA技术的发展和应用领域的扩大和深入，EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。这些技术的使用使得现代电子产品的体积减小、性能增强、集成化程度提高，与此同时其可编程能力也得以提高。在使用EDA进行电子设计时，设计人员可按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，采用硬件描述语言（DHL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。VHDL语言是EDA设计中常用的一种IEEE标准语言，其具有覆盖面广、描述能力强、可读

6、性好、支持大规模设计及逻辑单元利用等优点，因此受到越来越多的电子工程师的青睐。本次设计采用EDA技术中的模块化设计思想，就IIR数字滤波器中的一些关键电路进行设计,主要内容包括：时序控制模块、延时模块、补码乘加模块、累加模块和IIR数字滤波器的顶层设计。分别对各模块采用VHDL进行描述后，进行了仿真和综合，取得了较好的设计效果。实验结果表明，本课题所设计的IIR数字滤波器具有运算速度快,系数改变灵活方便等特点。2.IIR数字滤波器及其硬件实现方法2.1IIR数字滤波器概念数字滤波器是完成信号滤波处理功能的，用有限精度算法实现的离散时间线性非时变系统。输入一组数字量，

7、通过运算输出的是另一组数字量。数字滤波器具有稳定性好、精度高、灵活性大等突出优点。随着数字技术的发展，用数字技术设计滤波器的功能越来越受到人们的注意和广泛的应用。2.1.1IIR数字滤波器的原理一个数字滤波器的系统函数可以表示为：==(1.1.1)直接由得出表示输入输出关系的常系数线性差分方程为：28淮阴师范学院毕业论文（设计）(1.1.2)式中、为滤波系数，当均为零时，该滤波器为FIR数字滤波器，当不均为零时，则为IIR数字滤波器。与FIR数字滤波器相比，IIR数字滤波器可以用较低的阶数获得高的选择性，所用的存储单元少，成本低、信号延迟小，并且IIR数字滤波器