《数字信号处理》实验指导书.doc

数字信号处理数字信号处理 实验指导书 电子信息工程学院电子信息工程学院 2012 年年 6 月月 目目 录录 实验一 离散信号产生和基本运算3 实验二 基于 MATLAB 的离散系统时域分析.7 实验三 基于 ICETEK-F2812-A 教学系统软件的离散系统时域分析9 实验四 基于 MATLAB 的 FFT 算法的应用16 实验五 基于 ICETEK-F2812-A 的 FFT 算法分析.18 实验六 基于 ICETEK-F2812-A 的数字滤波器设计20 实验七 基于 ICETEK-F2812-A 的交通灯综合控制24 实验八 基于 BWDSP100 的步进电机控制26 实验一实验一 离散信号产生和基本运算离散信号产生和基本运算 一、实验目的一、实验目的 （1）掌握 MATLAB 最基本的矩阵运算语句。 （2）掌握对常用离散信号的理解与运算实现。 二、实验原理二、实验原理 1.向量的生成 a.利用冒号“：”运算生成向量，其语句格式有两种： A=m:n B=m:p:n 第一种格式用于生成不长为 1 的均匀等分向量，m 和 n 分别代表向量的起始值和终止 值，nm 。第二种格式用于生成步长为 p 的均匀等分的向量。 b.利用函数 linspace()生成向量，linspace()的调用格式为： A=linspace(m,n) B=linspace(m,n,s) 第一种格式生成从起始值 m 开始到终止值 n 之间的线性等分的 100 元素的行向量。第 二种格式生成从起始值 m 开始到终止值 n 之间的 s 个线性等分点的行向量。 2.矩阵的算术运算 a 加法和减法 对于同维矩阵指令的 A+B A-B 对于矩阵和标量（一个数）的加减运算，指令为： A+3 A-9 b 乘法和除法运算 A*B 是数学中的矩阵乘法，遵循矩阵乘法规则 A*B 是同维矩阵对应位置元素做乘法 B=inv（A）是求矩阵的逆 A/B 是数学中的矩阵除法，遵循矩阵除法规则 A/B 是同维矩阵对应位置元素相除 另 A 表示矩阵的转置运算 3.数组函数 下面列举一些基本函数，他们的用法和格式都相同。 sin(A),cos(A),exp(A),log(A)(相当于 ln) sqrt(A)开平方 abs(A)求模 real(A)求实部 imag(A)求虚部 式中 A 可以是标量也可以是矩阵 例： 利用等差向量产生一个正弦值向量 t=0:0.1:10 A=sin(t) plot(A) 这时候即可看到一个绘有正弦曲线的窗口弹出 另：每条语句后面加“；”表示不要显示当前语句的执行结果 不加“；”表示要显示当前语句的执行结果。 4.二维曲线的绘制 plot()函数 plot()函数是将各个数据点通过连折线的方式来绘制二维图形的，其命令格式有以下几 种： c plot(y)当 y 为向量时，以 y 的序号作为 X 轴，按向量 y 的值绘制曲线。 d plot(x,y)x,y 均为向量时，以 x 向量作为 X 轴，向量 y 作为 Y 轴绘制曲线。 e plot(x,y1,option1,x,y2,option2,)以公共的 x 向量作为 X 轴，分别以向量 y1，y2的数据绘制多条曲线，每条曲线的属性由相应的option来确定。Option 选项可以是表示曲线颜色的字符、表示线型格式的符号和表示数据点的标记，各个选 项有的可以连在一起使用。 f plot(x1,y1,option1,x2,y2,option2,)分别以向量 x1，x2，作为 X 轴，以 y1，y2，的数据绘制多条曲线，每条曲线的属性由相应的选项option来确定。 表 1plot 函数中 option 选项的取值和含义 符号颜色符号线型符号标记符号标记 b 蓝色-实线.点d g绿色:虚线o圆圈 m品红-.点画线x叉号 c青色-双画线+加号右三角 r红色s p五角星 y黄色h六角星 5.常用离散信号的 MATLAB 实现函数 1）.单位抽样序列 在 MATLAB 中利用 zeros()函数实现 0 1 )(n 0 0 n n ; 1) 1 ( );, 1 ( x Nzerosx 如果在时间轴上延迟了 k 个单位，得到即： )(n)(kn 0 1 )(kn 0 n kn 2） 单位阶跃序列 在 MATLAB 中可以利用 ones()函数实现。 0 1 )(nu 0 0 n n );, 1 ( Nonesx 3）.正弦序列，在 MATLAB)/2sin()(FsfnAnx )/*2sin(* 1:0 faiFsnfpiAx Nn 4） 复指数序列，在 MATLAB 中， nj ernx )( )*exp( 1:0 nwjrx Nn 5） 指数序列，在 MATLAB 中， n anx)( nax Nn . 1:0 三、实验内容三、实验内容 （1）熟悉 MATLAB 的使用环境和方法； （2）练习使用基本的向量生成、矩阵运算、绘图等语句； A）利用冒号（：）生成向量 X1=1 2 3 4 5 X2=1.000 1.500 2.000 2.500 X3=5 4 3 2 1 B）分别生成 3*3，3*4 的全 0 矩阵，全 1 矩阵和随机矩阵 C）分别输入矩阵 123 456 789 A 1.01.11.2 2.02.12.2 3.03.13.2 B D）分别计算 A+B，A-B，A+3，A-4，A*B，A.*B，C=inv（A）,A/B,A./B E）分别计算 sin(x1),cos(x1),exp(x1),log(x2),sqrt(x2) （3）生成以上五种基本离散信号函数； （4）绘出信号，当、时、 zn enx)( 6 )12/1 ( jz 6 )12/1 ( jz 、时的信号实部和虚部图；121z 6 2 jz 6 jz （5）绘出信号的频率是多少？周期是多少？产生一个数字)1 . 0*2sin(5 . 1)(nnx 频率为 0.9 的正弦序列，并显示该信号，说明其周期? 四、实验预习要求四、实验预习要求 （1）预习实验原理。 （2）熟悉实验程序。 （3）思考课程设计实验部分程序的编写。 五、实验报告要求五、实验报告要求 （1）简述实验目的与步骤 （2）写出各步输入语句和输出结果 六、思考题六、思考题 (1)矩阵的乘法和除法有几种，它们有什么区别？ (2)离散正弦序列的性质。 实验二实验二 基于基于 MATLABMATLAB 的离散系统时域分析的离散系统时域分析 一、实验目的一、实验目的 （1）学习 MATLAB 语言的编程和调试技巧； （2）掌握离散卷积方法和 MATLAB 语言实现。 二、实验原理二、实验原理 时域中，离散时间系统对输入信号或延迟信号进行运算处理，生成具有所需特性的输 出信号。本实验通过 MATLAB 仿真一些简单的离散时间信号和系统，并研究其时域特性。 涉及到离散时间信号、离散时间系统、系统性质及线性卷积等知识点。 一个离散时间系统，输入信号为 x(n)，输出信号为 y(n)，运算关系用 T表示，则输 入与输出的关系可表示为 y(n)Tx(n)。 （1）线性时不变系统的输入输出关系可通过单位脉冲响应 h(n)表示： ( )( )( )( ) () m y nx nh nx m h nm 式中*表示卷积运算。 （2）线性时不变系统的实现： 可物理实现的线性时不变系统是稳定的、因果的。这种系统的单位脉冲响应是因果的 （单边）且绝对可和的，即：:，；。在 MATLAB 语言中采0(n) h0n - (n) n h 用 conv 实现卷积运算即：y=conv(x,h)，它默认从 n=0 开始。 三、实验内容三、实验内容 （1）编制程序求解下列两个系统的单位冲激响应和阶跃响应，并绘出其图形。要求分别用 filter、conv、impz 三种函数完成。 12125 . 0 175 . 0 nxnxnynyny 432 125 . 0 nxnxnxnxny 给出理论计算结果和程序计算结果并讨论。 四、实验预习要求四、实验预习要求 （1）预习实验原理。 （2）熟悉实验程序。 （3）思考程序设计实验部分程序的编写。 五、实验报告要求五、实验报告要求 （1）报告中要给出实验的 MATLAB 程序，并对每个语句给出注释，说明语句作用； （2）简述实验目的和原理； （3）给出用笔算时卷积和 conv 计算线性卷积对照图； （4）给出收获和体会。 六、思考题六、思考题 如何用 matlab 实现卷积函数？ 实验三实验三 基于基于 ICETEK-F2812-AICETEK-F2812-A 教学系统软件的离散系统教学系统软件的离散系统 时域分析时域分析 一实验目的一实验目的 1熟悉 ICETEK-F2812-A 教学系统软件的使用方法。 2. 熟悉 CCS 应用软件 二实验设备二实验设备 PC 兼容机一台，操作系统为Windows2000(或Windows98，WindowsXP，以下默认为 Windows2000)，安装Code Composer Studio 3.1 软件。 三实验原理三实验原理 （一）（一）. . ICETEK-F2812-A教学系统软件教学系统软件实验设备的安装与设置实验设备的安装与设置 A.开发环境 开发 TMS320C55xx 应用系统一般需要以下设备和软件调试工具： 1 通用PC一台，安装Windows2000 或WindowsXP 操作系统及常用软件(如：WinRAR 等)。 2TMS320C28xx 评估板及相关电源。如：ICETEKF2812-A 评估板。 3通用DSP 仿真器一台及相关连线。如：ICETEK-5100USB 仿真器。 4控制对象(选用)。如：ICETEK-CTR 控制板（在2812 实验箱中已包含）。 5TI 的DSP 开发集成环境Code Composer Studio。如：CCS3. 3。 6仿真器驱动程序。 7实验程序及文档。 B. ICETEK-DSP 教学实验箱的硬件连接 1连接电源：打开实验箱，取出三相电源连接线，将电源线的一端插入实验箱外部左侧箱 壁上的电源插孔中。确认实验箱面板上电源总开关(位于实验箱底板左上角)处于“关”的 位置，连接电源线的另一端至220V 交流供电插座上，保证稳固连接。 2使用电源连接线(插头是带孔的)连接各模块电源：确认实验箱总电源断开。连ICETEK- CTR 板上边插座到实验箱底板上+12V 电源插座；ICETEK-CTR 板下边插座到实验箱底 板上+5V 电源插座；如使用PP(并口)型仿真器，则连接仿真器上插座到实验箱底板上+5V 电源插座； 连接DSP 评估板模块电源插座到实验箱底板上+5V 电源插座。注意各插头要插到底，防 止虚接或接触不良。 3连接DSP 评估板信号线：当需要连接信号源输出到A/D 输入插座时，使用信号连接线 分别连接相应插座。 4接通电源：检查实验箱上220V 电源插座(箱体左侧)中保险管是否完好，在连接电源线 以后，检查各模块供电连线是否正确连接，打开实验箱上的电源总开关(位于实验箱底板左 上角)，使开关位于“开”的位置，电源开关右侧的指示灯亮。 C.构造 DSP 开发软件环境 1安装 CCS 软件(此文档假定用户将 CCS 安装在默认目录C:CCStudio_v3.3 中，同时也 建议用户按照默认安装目录安装)： 2安装 DSP 通用仿真器驱动 D. 设置 CCS 工作在软件仿真环境 E. 启动 CCS 1启动Simulator 方式： 双击桌面上图标： 2启动Emulator 方式： (1) 首先将实验箱电源关闭。连接实验箱的外接电源线。 (2) 检查ICETEK-5100USB 仿真器的黑色JTAG 插头是否正确连接到ICETEKF2812-A评 估板的P5 插头上。注：仿真器的插头中有一个孔加入了封针，与P5 插头上的缺针位置应 重合，保证不会插错。 (3) 检查是否已经用电源连接线连接了ICETEKF2812-A 评估板上的POW1 插座和实验 箱底板上+5V 电源插座。注：新改良的实验箱都不需要额外插电源连接线了。 (4) 检查其他连线是否符合实验要求。检查实验箱上三个拨动开关位置是否符合实验要求。 (5) 打开实验箱上电源开关(位于实验箱底板左上角)，注意开关边上红色指示灯点亮。 ICETEKF2812-A 评估板上指示灯VCC 点亮。如果打开了ICETEK-CTR 的电源开关， ICETEK-CTR 板上指示灯POWER 点亮。如果打开了信号源电源开关，相应开关边的指示 灯点亮。 (6) 用实验箱附带的USB 信号线连接ICETEK-5100USB 仿真器和PC 机后面的USB 插座， 注意ICETEK-5100USB 仿真器上指示灯Power 和Run 灯点亮。 双击桌面上仿真器初始化图标： 如果出现下面提示窗口，表示初始化成功，按一下空格键进入下一步操作。 如果窗口中没有出现“按任意键继续”，请关闭窗口，关闭实验箱电源，再将USB电缆 从仿真器上拔出，返回第步重试。如果窗口中出现“The adapter returned an error.”，并 提示“按任意键继续”，表示初始化失败，请关闭窗口重试两三次，如果仍然不能初始 化则关闭实验箱电源，再将USB电缆从仿真器上拔出，返回第步重试。 双击桌面上图标： 启动CCS 3.3： 如果进入CCS 提示错误，先选“Abort”，然后用“emurst”初始化仿真器，如提示出 错，可多做几次。如仍然出错，拔掉仿真器上USB 接头(白色方形)，按一下ICETEK F2812-A 评估板上S1 复位按钮，连接USB 接头，再做“快捷方式xdsrstusb”。 如果遇到反复不能连接或复位仿真器、进入CCS 报错，请打开Windows 的“任务管理”， 在“进程”卡片上的“映像名称”栏中查找是否有“cc_app.exe”，将它结束再试。 与 ccs 的以前版本（例如ccs2.21 版本）不同的是，仅仅进入ccs3.3 软件环境后，CCS 软件和2812 芯片还无法连接在一起，如下图显示： 此时要按照如下图所示操作，才能把ccs 软件和2812 芯片连接在一起，然后才能对 2812 芯片进行控制。 如下图所示，我们就可以确认CCS 软件和2812 芯片连接在一起了。 F退出 CCS （二）卷积算法基础理论：（二）卷积算法基础理论： 卷积的基本原理和公式： 卷积和：对离散系统“卷积和”也是求线性时不变系统输出响应（零状态响应）的主要方 法。 卷积和的运算在图形表示上可分为四步： 翻褶 先在亚变量坐标M 上作出x(m)和h(m)，将m=0 的垂直轴转为轴翻褶成h(-m)。 移位 将h(-m)移位n，即得h(n-m)。当n为正整数时，右移n位。当n 为负整数时，左移n 位。 相乘 再将h(n-m)和x(m)的相同m 值的对应点值相乘。 相加 把以上所有对应点的乘积叠加起来，即得y(n)值。 依上法，取n=,-2,-1,0,1,2,3,各值，即可得全部y(n)值。 2源程序及注释： * 程序的自编函数及其功能： processing1(int *input2, int *output2)： 调用形式：processing1(int *input2, int *output2) 参数解释：intput2、output2 为两个整型指针数组。 返回值解释： 返回了一个“ TRUE ”， 让主函数的while 循环保持连续。 功能说明：对输入的input2 buffer 波形进行截取m 点，再以零点的Y 轴为对称轴进行翻褶， 把生成的波形上的各点的值存入以OUTPUT2 指针开始的一段地址空间中。 processing2(int *output2, int *output3)： 调用形式：processing2(int *output2, int *output3) 参数解释：output2、output3 为两个整型指针数组。 返回值解释：返回了一个“TRUE”，让主函数的while 循环保持连续。 功能说明：对输出的output2 buffer 波形进行作n 点移位，然后把生 成的波形上的各点的 值存入以OUTPUT3 指针开始的一段地址空间中。 processing3(int *input1,int *output2,int *output4)： 调用形式：processing3(int *input1,int *output2,int *output4) 参数解释：output2、output4、input1 为三个整型指针数组。 返回值解释：返回了一个“TRUE”，让主函数的while 循环保持连续。 功能说明：对输入的input2 buffer 波形和输入的input1 buffer 作卷积和运算，然后把生成的 波形上的各点的值存入以OUTPUT4 指针开始的一段地址空间中。 processing4(int *input2,int *output1)： 调用形式：processing4(int *input2,int *output1) 参数解释：output1、input2 为两个整型指针数组。 返回值解释：返回了一个“TRUE”，让主函数的while 循环保持连续。 功能说明：对输入的input2 buffer 波形截取m 点，然后把生成的 波形上的各点的值存入以 OUTPUT1 指针开始的一段地址空间中。 四实验步骤四实验步骤 1实验准备： - 设置软件仿真模式； - 硬件连接； - 启动CCS。 2打开工程，浏览程序工程目录 C:ICETEKF2812Lab0504-Convolve 3编译并下载程序。 4设置输入数据文件： 请在volume.c 程序中有注释“break point”的两行上设置probe point 和break point： 设置方法是把光标指示到这一行上，按鼠标右键，从显示的菜单上分别选择probe point 和 break point。 5打开观察窗口： - 选择菜单 View-Graph-Time/Frequency进行如下设置： - 选择菜单 View-Graph-Time/Frequency进行如下设置： - 选择菜单 View-Graph-Time/Frequency进行如下设置： - 在弹出的图形窗口中单击鼠标右键，选择“Clear Display”。 6设置波形输入文件，请按照如下设置： -选择菜单File-File I/O，打开“File I/O”窗口；单击“Add File”按钮，在“File Input” 窗口中选择工程目录下的sine11.dat 文件，单击“打开”按钮；在“Address”项中输入 inp1_buffer，在“Length”项中输入64，在“Warp Around”项前加上选择标记，单击 “Add Probe Point”按钮； -在“Break/Probe/Profile Points”窗口中单击“Probe Point”列表中的“Convolve.c line62 Graph-Time/Frequency进行如下图所示设置。 *选择菜单 View-Graph-Time/Frequency进行如下图所示设置。 *选择菜单 View-Graph-Time/Frequency进行如下图所示设置。 5清除显示：在以上打开的窗口中单击鼠标右键，选择弹出式菜单中“Clear Display”功 能。 6设置断点：在程序FFT.c 中有注释“break point”的语句上设置软件断点。 7运行并观察结果。 选择“Debug”菜单的“Animate”项，或按F12键运行程序。 观察“Test Wave”窗口中时域图形； 在“Test Wave”窗口中点击右键，选择属性，更改图形显示为FFT。观察频域图形。 观察“FFT”窗口中的由CCS 计算出的正弦波的FFT。 8退出 CCS。 五、实验预习要求五、实验预习要求 （1）预习实验原理。 （2）熟悉实验程序。 （3）思考课程设计实验部分程序的编写。 实验六实验六 基于基于 ICETEK-F2812-AICETEK-F2812-A 的数字滤波器设计的数字滤波器设计 一、实验目的一、实验目的 1掌握设计 FIR 与 IIR 数字滤波器的原理和方法。 2熟悉线性相位 FIR 与 IIR 数字滤波器特性。 3了解 FIR 与 IIR 数字滤波器的设计方法。 二实验设备二实验设备 PC 兼容机一台，操作系统为Windows2000(或Windows98，WindowsXP，以下默认为 Windows2000)，安装 Code Composer Studio 3.1 软件。 三实验原理三实验原理 （一）有限冲激响应滤波器（一）有限冲激响应滤波器(FIR)(FIR)算法实验算法实验 1有限冲激响应数字滤波器的基础理论(请参考相关书籍)。 2模拟滤波器原理（巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器）。 3数字滤波器系数的确定方法。 4根据要求设计低通 FIR 滤波器。 要求：通带边缘频率10kHz，阻带边缘频率22kHz，阻带衰减75dB，采样频率50kHz。设计： -过渡带宽度=阻带边缘频率-通带边缘频率=22-10=12kHz -采样频率：f1=通带边缘频率+(过渡带宽度)/2=10000+12000/2=16kHz 1=2f1/fs=0.64 -理想低通滤波器脉冲响应：h1n=sin(n1)/n/=sin(0.64n)/n/ -根据要求，选择布莱克曼窗，窗函数长度为：N=5.98fs/过渡带宽度=5.98*50/12=24.9 -选择N=25，窗函数为：wn=0.42+0.5cos(2n/24)+0.8cos(4n/24) -滤波器脉冲响应为：hn=h1nwn |n|12,hn=0 |n|12 -根据上面计算，各式计算出hn，然后将脉冲响应值移位为因果序列。 -完成的滤波器的差分方程为： yn=-0.001xn-2-0.002xn-3-0.002xn-4+0.01xn-5 -0.009xn-6-0.018xn-7-0.049xn-8-0.02xn-9 +0.11xn-10+0.28xn-11+0.64xn-12 +0.28xn-13-0.11xn-14-0.02xn-15 +0.049xn-16-0.018xn-17-0.009xn-18+0.01xn-19 -0.002xn-20-0.002xn-21+0.001xn-22 （一）无限冲激响应滤波器（一）无限冲激响应滤波器(IIR)(IIR)算法实验算法实验 1无限冲激响应数字滤波器的基础理论。 2模拟滤波器原理（巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器）。 3数字滤波器系数的确定方法。 4根据要求设计低通IIR 滤波器： 要求：低通巴特沃斯滤波器在其通带边缘1kHz 处的增益为-3dB，12kHz 处的阻带衰减为 30dB，采样频率25kHz。设计： - 确定待求通带边缘频率fp1Hz、待求阻带边缘频率fs1Hz 和待求阻带衰减-20logsdB。 模拟边缘频率为：fp1=1000Hz，fs1=12000Hz 阻带边缘衰减为：-20logs=30dB -用=2f/fs 把由Hz 表示的待求边缘频率转换成弧度表示的数字频率，得到p1 和 s1。 p1=2fp1/fs=21000/25000=0.08弧度 s1=2fs1/fs=212000/25000=0.96弧度 - 计算预扭曲模拟频率以避免双线性变换带来的失真。 由w=2fs tan(/2)求得wp1 和ws1，单位为弧度/秒。 wp1=2fs tan(p1/2)=6316.5 弧度/秒 ws1=2fs tan(s1/2)=794727.2 弧度/秒 - 由已给定的阻带衰减-20logs 确定阻带边缘增益s。 因为-20logs=30，所以logs=-30/20，s=0.03162 - 计算所需滤波器的阶数： 因此，一阶巴特沃斯滤波器就足以满足要求。 - 一阶模拟巴特沃斯滤波器的传输函数为：H(s)=wp1/(s+wp1)=6316.5/(s+6316.5) 由双线性变换定义s=2fs(z-1)/(z+1)得到数字滤波器的传输函数为： 因此，差分方程为：yn=0.7757yn-1+0.1122xn+0.1122xn-1。 四实验步骤四实验步骤 （一）有限冲激响应滤波器（一）有限冲激响应滤波器(FIR)(FIR)算法实验算法实验 1实验准备： - 设置软件仿真模式； - 启动CCS。 2打开工程，浏览程序：工程目录为 C:ICETEKF2812DSP281x_exampleslab0501-FIR 3编译并下载程序。 4打开观察窗口。 *选择菜单 View-Graph-Time/Frequency，进行如下设置： *选择菜单View-Graph-Time/Frequency，进行如下设置： 在弹出的图形窗口中单击鼠标右键，选择“Clear Display”。 5设置断点：在有注释“/* 请在此句上设置软件断点 */”的语句设置软件断点。 6运行并观察结果： 选择“Debug”菜单的“RUN”项，或按F12 键运行程序。 观察“fin”、“fout”窗口中时域图形；观察滤波效果。 鼠标右键单击“Input”和“Output”窗口，选择“Properties”项，设置“Display Type”为“FFT Magitude”，再单击“OK”按钮结束设置。 观察“Input”、“Output”窗口中频域图形；理解滤波效果。 7退出 CCS。 （一）无限冲激响应滤波器（一）无限冲激响应滤波器(IIR)(IIR)算法实验算法实验 1实验准备： - 设置软件仿真模式； - 启动CCS。 2打开工程，浏览程序，工程目录为 C:ICETEKF2812DSP281x_exampleslab0502-iiriir.pjt 3编译并下载程序。 4打开观察窗口： * 选择菜单 View-Graph-Time/Frequency，进行如下设置： * 选择菜单 View-Graph-Time/Frequency，进行如下设置： 5清除显示：在以上打开的窗口中单击鼠标右键，选择弹出式菜单中“Clear Display”功 能。 6设置断点：在程序iir.c 中有注释“/* 请在此句上设置软件断点 */”的语句上设置软件 断点。 7运行并观察结果： 选择“Debug”菜单的“RUN”项，或按F5 键运行程序。 观察“IIR”窗口中时域图形；观察滤波效果。 8退出 CCS。 五、实验预习要求五、实验预习要求 （1）预习实验原理。 （2）熟悉实验程序。 （3）思考课程设计实验部分程序的编写。 六、思考题六、思考题 （1）试选用合适的高通滤波参数滤掉实验的输入波形中的低频信号。 （2）试微调(0.0001)改变程序中 fU 的取值，观察步长因子 在自适应算法中所起的作 用。 实验七实验七 基于基于 ICETEK-F2812-AICETEK-F2812-A 的交通灯综合控制的交通灯综合控制 一、实验目的一、实验目的 1熟悉使用ICETEKF2812-A 评估板控制ICETEK-CTR 上交通灯的方法。 2掌握TMS320F2812DSP 定时器的使用和编程。 3掌握TMS320F2812DSP 外中断的使用和编程。 4学习复杂控制程序设计思路。 二实验设备二实验设备 计算机，ICETEK-F2812-EDU 实验箱。 三、实验原理三、实验原理 1交通灯控制要求： 利用 ICETEK-EDU 实验箱提供的设备，设计模拟实际生活中十字路口交通灯控制的程 序。要求如下： -交通灯分红黄绿三色，东、南、西、北各一组，用灯光信号实现对交通的控制：绿灯信号 表示通行，黄灯表示警告，红灯禁止通行，灯光闪烁表示信号即将改变。 -计时显示：LCD 上显示0-9 计数值，每秒改变计数显示。 -正常交通控制信号顺序：正常交通灯信号自动变换 (1)南北方向绿灯，东西红灯(10 秒)。 (2)南北方向绿灯闪烁。 (3)南北方向黄灯。 (4)南北方向红灯，东西方向黄灯。 (5)东西方向绿灯(210 秒)。 (6)东西方向绿灯闪烁。 (7)东西方向黄灯。 (8)返回(1)循环控制。 -紧急情况处理：模仿紧急情况(重要车队通过、急救车通过等)发生时，交通警察手动控制 (1)当任意方向通行剩余时间多于5 秒，将时间改成5 秒。 (2)正常变换到四面红灯(0 秒)。 (3)直接返回正常信号顺序的下一个通行信号(跳过闪烁绿灯、黄灯状态)。 2交通灯模拟 利用 ICETEK-CTR 上的一组发光二极管(共12 只，分为东西南北四组、红黄绿三色)的 亮灭实现交通信号的模拟。 3计时显示： 利用 ICETEK-CTR 上的发光二极管显示阵列模拟显示当前剩余秒数。 4计时： 使用 TMS320F2812DSP 片上定时器，定时产生时钟计数，再利用此计数对应具体时间。 5紧急情况： 利用 ICETEK-CTR 上键盘产生外中断，中断正常信号顺序，模拟突发情况。 6程序设计： 根据设计要求，由于控制是由不同的各种状态按顺序发生的，我们可以采用状态机制 控制方法来解决此问题。这种方法是：首先列举所有可能发生的状态；然后将这些状态编 号，按顺序产生这些状态；状态延续的时间用程序控制。对于突发情况，可采用在正常顺 序的控制中插入特殊控制序列的方式完成。 时钟计数：采用250ms 一次中断进行累加计数。其中，正常顺序每112 秒(计数值448) 为一个循环，状态“*”为非顺序状态。这样，只要根据计数值就可确定当前状态，根据状 态再分情况处理。对于计数显示，当处于状态1、5、*中时需要进行倒计时，需要计算在此 状态中的计数值增量，根据增量判断是否更新计数显示。 四实验步骤四实验步骤 1实验准备： (1)连接实验设备； (2)将 ICETEK-CTR 板的供电电源开关拨动到“开”的位置。 2设置Code Composer Studio 3.3 在硬件仿真(Emulator)方式下运行； 3启动Code Composer Studio 3.3； 选择菜单DebugReset CPU。 4打开工程文件： 工程文件为：C:ICETEKF2812 DSP281x_exampleslab0601-TrafficLightV61。 5编译并下载程序： 6运行程序观察结果： 观察交通灯信号是否正常工作。 7突发事件控制： 在ICETEK-CTR 附带的小键盘上按下除“9”键外的按键，观察信号是否满足要求。 8结束程序运行退出。 在ICETEK-CTR 附带的小键盘上按下“9”键。 9退出CCS。 五、实验预习要求五、实验预习要求 （1）预习实验原理。 （2）熟悉实验程序。 （3）思考课程设计实验部分程序的编写。 实验八实验八 基于基于 BWDSP100BWDSP100 的步进电机控制的步进电机控制 一、实验目的一、实验目的 1、掌握步进电机的基本工作原理 2、掌握BWDSP100的定时器及GPIO的使用 二实验设备二实验设备 PC 兼容机一台，操作系统为Windows2000(或Windows98，WindowsXP，以下默认为 Windows2000)，安装 Efficient Coding Studio 1.0 软件。 三实验原理三实验原理 1、四相步进电机工作原理、四相步进电机工作原理 该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕 组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示 意图。 图图1 四相步进电机步进示意图四相步进电机步进示意图 开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时， 转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。 当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁 力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产 生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流 供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。 四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四