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基于MATLAB的数字滤波器的设计(附程序) 毕 业 设 计 中 文 摘 要 数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一。在许多科学技术领域中，广泛使用滤波器对信号进行处理。数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种装置。它是一个离散时间系统，其功能是对输入离散信号的数字代码进 .毕 业 设 计 中 文 摘 要数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一。在许多科学技术领域中，广泛使用滤波器对信号进行处理。数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种装置。它是一个离散时间系统，其功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。基于MATLAB的数字滤波器有：界面设计与程序直接设计两种方法。本文选择程序直接设计法，其中IIR滤波器采用间接设计法和直接设计法,将间接设计法分为三步，即模拟滤波器原型设计，模拟-数字滤波器变换，滤波器频带变换。直接设计法是用MATLAB本身提供的函数，即butter,cheby1,cheby2和ellip,用这几个函数来设计数字低通、高通、带通滤波器。FIR滤波器采用最简单的窗函数设计法。关键词:  数字滤波器 ；MATLAB；无限冲激响应； 有限冲激响应 毕 业 设 计 外 文 摘 要Matlab-based digital filter design                                                                                                    AbstractDigital filter is one of the most important part of the digital signal Processing. In many fields of science and technology, it is widely used for signal processing. Digital filter is a kind of installation that is made of digital multiplier, adder and the unit of delay time. Digital filter is a discrete time system. Its function is to carry out the digital code of the input dispersed signal so as to change signal frequency spectrum. MATLAB-based digital filter has two design methods: interface design and direct design. In this paper, the selection process of direct design, IIR filter design method by indirect and direct design, it Will be divided into three steps indirect design, the design of prototype of analog low-pass filter, analog-to-digital filter conversion of filter frequency band. Direct Design uses the functions of MATLAB, thats, butter, cheby1, cheby2 and ellip, which you can use to design the digital low-pass, high pass, band pass filter. To design the FIR filter, the simplest window function design method is used. Key  Words  Digital filter; MATLAB; IIR ; FIR 数字滤波器的发展概括 数字滤波是数字信号处理的一部分。数字信号处理主要是研究用数字或符号的序列来表示信号波形，并用数字的方式去处理这些序列，把它们改变成在某种意义上更为有希望的形式，以便估计信号的特征参量，或削弱信号中的多余分量和增强信号中的有用分量。具体来说，凡是用数字方式对信号进行滤波、变换、调制、解调、均衡、增强、压缩、估值、识别、产生等加工处理，都可纳入数字信号处理领域。数字信号处理学科的一项重大进展是关于数字滤波器设计方向的研究。关于数字滤波器，早在40年代末期，就有人讨论过他的可能性问题，在50年代也有人在研究生班讨论过数字滤波的问题。直到60年代中期，才开始形成关于数字滤波器的一整套完整的正规理论。在这一时期，提出了各种各样的数字滤波器结构，有的以运算误差最小为特点，有的则以运算速度高见长，而有的则二者兼而有之：出现了数字滤波器的各种逼近方法和实现方法，对递归和非递归两类滤波器作了全面的比较，统一了数字滤波器的基本概念和理论。数字滤波器的一个重要发展是对有限冲激响应（FIR）和无限冲激响应（IIR）关系的认识转化。在初期，一般认为IIR滤波器比FIR滤波器具有更高的运算效率，因而明显地趋向于前者，但当人们提出用快速傅利叶变换（FFT）实现卷积运算的概念之后，发现高阶FIR滤波器也可以用很高的运算效率来实现，这就促使人们对高性能FIR滤波器的设计方法和数字滤波器的频域设计方法进行了大量的研究，从而出现了此后数字滤波器设计中频域方法与时域方法并驾齐驱的局面。然而，这些均属数字滤波器的早期研究，早期的数字滤波器尽管在语音、声纳、地震和医学的信号处理中曾经发挥过作用，但由于当时计算机主机的价格很昂贵，严重阻碍了专用数字滤波器的发展。70年代科学技术蓬勃发展，数字信号处理开始与大规模和超大规模集成电路技术、微处理器技术、高速数字算术单元、双极性高密度半导体存储器、电荷转移器件等新技术、新工艺结合了起来，并且引进了计算机辅助设计方法，它是数字滤波器的设计仅仅是对相应模拟滤波器的逼近。一般说来，通过对模拟滤波器函数的变换来设计数字滤波器，很难达到逼近任意频率响应或冲击响应，而采用计算机辅助设计则有可能实现频域与时域的最佳逼近，或频域时域联合最佳逼近。这样，数字滤波器的分析与设计其内容也更加丰富起来：各种新的数字处理系统，也都能用专用数字硬件加以实现。 数字信号处理理论与技术的发展，主要是由于计算机与大规模集成电路的大量生产和广泛应用，替代了原来的模拟信号处理中的线性滤波和频谱分析所应用的模拟计算机和分离元件L、C、R线性网络，高度发挥了计算技术和数字技术相结合的特色和优越性。特别是微处理器和微型计算机技术日新月异的发展，将更有利于仪器与电子技术应用系统朝着数字化、小型化、自动化以及多功能化等方向发展，促使他们成为富有智能化的电子系统。现在，包括数字滤波在内的数字信号处理技术正以惊人的速度向纵深和高级的方向发展，据估计这种趋势还要持续一个较长的时期，未来的发展可能会比过去的进程更为激动人心，必将引起某些领域的飞跃性转折。MATLAB软件简介MATLAB的 最初版本是由Cleve Moler博士用FORTRAN语言开发的矩阵分析软件，MATLAB是“矩阵实验室”（MATrix  LABoratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，最早用来作为LINPACK（线性代数软件包）和ELSPACK（基于特征值计算的软件包）矩阵软件工具包的接口。在80年代初期，由Cleve Moler和John Little采用C语言改写了MATLAB的内核。不久，他们成立了MathWorks软件开发公司，并于1984年将MATLAB正式推向市场。1992年初推出了应用于Windows 操作系统的MATLAB 4.x版本,1997年推出5.1版本，1998年推出5.2版本，1999年推出MATLAB 5.3版本，2000年又推出更为简单易学的MATLAB 6.0版本。随着MATLAB版本的升级，其内容不断扩充和改进，人机界面越来越生动、友好，语言也越来越简单易学，同时，对使用环境也提出了更高的要求。 MATLAB自1984年正式推出以后，其功能越来越强大，已成为国际公认的最优秀的数学软件之一，尤其是MATLAB 6.0，其应用范围涵盖了工业、电子、医疗以及建筑等领域。由于数字滤波器的概念比较抽象，加上其数字计算又比较繁琐，所以借助好的计算机软件来进行辅助设计，是数字滤波器研究领域的一个发展趋势。这样的软件有很多种，其中最具代表性的就是MATLAB。MATLAB语言及其工具将以个优秀软件包的易用性与可靠性，通用性和专业性，以及一般目的的应用和高深的专业应用近乎完美的集成在一起，并凭借其功能强大，技术先进和应用之深广，使其逐渐成为国际性的计算标准，为世界各地超过20万名科学家和工程师所采用。利用MATLAB的强大运算功能，基于MATLAB的数字滤波器设计法可以快速有效的设计由软件组成的常规数字滤波器，设计方便、快捷，极大的减轻了工作量。并可对不同的要求,随时更改参数，以达到滤波器设计的最优化。利用MATLAB设计数字滤的方法产行生的数字滤波器系数能被许多设计软件调用，通用性强。合理利用MATLAB提供的强大工具支持和仿真工具，将为数字滤波的设计带来极大的便利。 目   录1  引言  21.1  数字滤波器的发展概括  21.2  MATLAB软件简介    31.3  数字滤波器及其MATLAB实现   42  数字滤波器  62.1  数字滤波器的分类  62.2  系统的描述  72.3  系统的传递函数  8 2.4  数字滤波器的基本结构 82.5  数字滤波器的设计方法  93  无限单位冲激响应(IIR) 数字滤波器  12(毕业设计 ) 3.1  间接设计法 123.2  直接设计法 164  有限单位冲激响应 (FIR)数字滤波器    244.1  FIR数字滤波器的算法描述 244.2  FIR数字滤波器的窗函数设计法 24结 论   31致 谢   32参考文献    33附录A  34附录B  40 内容简介 济南市某综合办公楼，位于济南市有密集群市区，该工程为钢筋混凝土框架结构，总占地面积约为3142 ，总面积4700，地上五层，一层层高3.9m，其余各层层高3.6m，总建筑高度18.3m本工程采用钢筋混凝土框架结构，基础采用钢筋混凝土独立基础。本工程抗震设防烈度为六度，设计基本地震加速度值 为0.05g,设计地震分组为第二组。基本雪压：So=0.3kN/基本风压为Wo=0.45kN/ 计算书（共62页word）、组织设计（共129页word）、CAD图纸（共20张）正文：前  言  2目  录   3第一章 建筑设计  51.1 工程概况    51.2 设计资料    5第二章 结构设计总述  62.1 结构部分   62.2 结构设计论述  62.2.1 结构体系选型  62.2.2 设计过程  7第三章 结构设计  83.1 结构布置及计算简图  83.2 主要构件选型及尺寸初步估计  83.2.1 确定框架计算简图   83.2.2 梁柱线刚度计算   93.3 荷载统计  103.3.1 屋面永久荷载标准值  103.3.2 楼面永久荷载标准值  103.3.3 屋面及楼面可变荷载标准值  113.4 荷载计算  113.4.1 恒荷载计算  113.4.2 活荷载计算  153.4.3 风荷载计算  163.5 内力计算  17 3.5.1 恒荷载作用下的内力计算  173.5.2 活荷载作用下的内力计算  233.5.3 风荷载作用下的内力计算  283.6 内力组合  313.6.1 梁的内力组合  313.5.2 柱的内力组合  313.7 截面设计  353.7.1 梁的配筋计算  353.7.1.1 梁的正截面受弯承载力计算  353.7.1.2 梁的斜截面受剪承载力计算  383.7.2 柱的配筋计算  413.7.1.1 柱的正截面受弯承载力计算  413.7.1.2 柱的斜截面受剪承载力计算  433.8 楼面板设计  503.8.1 设计资料  503.8.2 荷载计算  503.8.3 确定计算跨度  513.8.4 弯距计算  513.8.5 截面设计  523.9 楼梯设计  533.9.1 设计资料  533.9.1 梯段板计算  533.9.2 平台板计算  543.9.3 平台梁计算  553.10 基础设计  573.10.1 设计资料  573.10.2 确定基础底面尺寸  57 3.10.3 校核地基承载力  583.10.4 验算基础高度   583.10.5基础底面配筋  59参考文献  61致谢  62 施工组织设计一 工程概况 1二 施工部署 2（一）施工目标 2（二）施工管理机构 2（三）施工原则及施工顺序 3（四）施工进度计划 4三 主要分部分项工程施工方法 8（一）测量定位放线 8（五）屋面工程 21（六）装饰工程 27（七）脚手架工程 65四 主要施工保证措施 72（一）施工工期保证措施 72（二）施工质量保证措施 75（三）职业健康安全、文明现场保证措施 86（四）施工现场环境保护和污染控制保证措施 105（五）季节施工保证措施 108（六）成品保护措施 115（七）安装与其他专业的配合措施 116五 新技术、新工艺、新材料、新设备的应用 120（一）目标意义 120（二）组织机构及保证措施 120（三）应用项目及实施措施 120附图 124（一）施工现场平面布置图 124（二）施工进度计划网络图 124（三）施工进度计划横道图 124参考文献                125 致    谢                126 CAD图纸（共20张）：总平面图、各层平面图、立面图、结构设计总说明、梁平法施工图、柱平法施工图、板结构平面图、屋面板结构平面图、基础、楼梯详图 在预应力混凝土简支梁桥的设计中，梁体系的选择、跨度大小、主梁高度、横截面形式和主要尺寸的拟定等问题是方案设计的关键所在。桥型方案的确定，不但要考虑其实用、合理性，而且要满足经济和美观的要求。在宽桥面的桥梁工程中，上部结构一般采用预应力简支箱梁。本设计结合工程地质纵断面和周边情况，拟采用3-20预应力简支箱梁，设计桥段左右两侧与主梁相连需分别预留5cm的伸缩缝。按全桥纵断面布置，为有利于排水，本桥段桥面纵坡为-3.0%，桥面横坡为1.5%。纵坡通过盖梁高度的不同来调节，由于桥面较宽 不宜采用铺装层调整坡度，亦采用垫石高度调整。为计算方便，本设计上部结构内力计算时均假定为横坡。结合工程地质剖面，本桥采用桩柱式桥墩，桩基础，桥台采用U台，扩大基础。目 录1 概述 41.1 设计资料 41.2 设计资料与构造布置 41.2.1 设计资料 41.2.2 材料 41.3 工艺 5 1.4 设计依据 52 桥梁方案说明 72.1 立面布置 72.3 横断面布置 83 主梁结构内力计算 103.1 主梁设计概要 103.2 主梁截面几何特性计算 103.3 主梁内力计算 123.3.1 荷载横向分布系数计算 123.3.2 恒载内力计算 163.3.3 活载内力计算 174 预应力钢筋估算及布置 224.1 预应力钢筋及锚具的选择 224.2预应力钢筋的估算 224.2.1 按承载能力极限状态估算 224.2.2 按正常使用极限状态估算 224.2.3 预应力钢筋数量的确定 234.3 预应力钢筋布置 234.3.1 跨中截面预应力钢筋的布置 234.3.2 锚固端预应力钢筋的布置 234.3.3 截面预应力钢筋布置 245 主梁截面几何特性计算 265.1. 净截面几何特性计算 265. 2 换算截面几何特性计算 266 持久状况承载能力极限状态计算 296.1 正截面抗弯承载能力计算 306.2 斜截面抗剪承载能力计算 326.2.1 基本原理 32 6.2.2 复核截面是否验算 346.2.3 .斜截面抗剪承载能力计算 347 预应力损失计算 367.1 预应力钢筋与管道壁之间的摩擦 367.2由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失（考虑反摩擦） 377.3 混凝土的弹性压缩损失 387.4 由预应力钢筋松弛引起的应力损失 397.5 混凝土的收缩和徐变引起的损失 397.6 预应力损失及有效应力汇总 408 持久状态正常使用极限状态计算 428.1 抗裂计算 428.1.1正截面抗裂验算 428.1.2 斜截面抗裂验算 448.2 挠度计算 459 下部结构设计 479.1 盖梁设计 479.1.1 构造设计 479.1.2 内力计算 489.1.3 配筋验算 529.2 墩柱设计 579.2.1 墩柱构造尺寸拟定 579.2.2 荷载计算 589.2.3 截面配筋计算及应力验算 60(毕业设计) 9.3 桥台设计 64结 论 65致 谢 67参考文献 68外文翻译 69 摘  要本设计是唐山市兴达房地产公司综合办公楼设计，建筑面积为4136.6 m2 ，共六层，建筑高度为23.4m，整体是钢筋混凝土。包括建筑设计，结构设计两部分内容。 建筑设计是在总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑基地环境、使用功能、综合选型、施工、材料、建筑设备、建筑艺术及经济等。最终确定设计方案，画出建筑施工图。结构设计是在建筑物初步设计的基础上确定结构方案；选择合理的结构体系；进行结构布置，并初步估算，确定结构构件尺寸，进行结构计算。本设计采用钢筋混凝土现浇框架结构。在进行荷载计算和构件截面估算后，选取一榀框架进行计算，用二次分配法算出内力，并对最不利活荷载和最不利内力进行分析，从而进行配筋计算。本设计基础形式采用柱下独立基础，楼梯为钢筋混凝土现浇梁式楼梯。整个方案设计基本符合设计和结构要求，具有一定的创造性和合理性。总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则，两部分空间合理，连接紧凑，主次分明，使建筑空间的舒适度加以提高。关键词：钢筋混凝土框架结构  抗震设计  荷载代表值   内力组合  二次分配法 摘  要这篇毕业设计的论文主要阐述的是一套系统的关于环面蜗轮蜗杆减速器的设计方法。环面蜗轮蜗杆减速器是蜗轮蜗杆减速器的一种形式.这个方法是以加工过程和蜗轮减速器的使用条件的数学和物理公式为基础的。以下我们主要设计能提升450KG的提升机。(毕业设计网 ) 在论文中，首先，对蜗轮蜗杆作了简单的介绍，接着，阐述了蜗轮蜗杆的设计原理和理论计算。然后按照设计准则和设计理论设计了环面蜗轮蜗杆减速器。接着对减速器的部件组成进行了尺寸计算和校核。该设计代表了环面蜗轮蜗杆设计的一般过程。对其他的蜗轮蜗杆的设计工作也有一定的价值。              目前，在环面蜗轮蜗杆减速器的设计、制造以及应用上，国内与国外先进水平相比仍有较大差距。国内在设计制造环面蜗轮蜗杆减速器过程中存在着很大程度上的缺点，正如论文中揭示的那样，重要的问题如：轮齿的根切；蜗杆毛坯的正确设计；蜗轮蜗杆的校核。Abstract    This paper of graduation project mailnly presents a systematic approach for the design of circular  worm gear reducer . circular worm gear reducer is one of the members in the worm gear reducer family . the approach is based on the mathematical formulations and physical formulation on the generation process and conditions for  the  type  of  worm  reducer .     In the paper , first of all , it is introducetion about the circular worm gear reducer .then , it is the principles about choose component parts of circular worm gear reducer. After that the circular worm gear reducer is designed abase on the principle. Then, it is checking computations about main component parts.of circular worm gear reducer，this design represent the common process of circular worm gear reducer，it is worth for the design of other kinds of worm gear reducer     At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of fault in the design of circular worm gear reduce. As can be revealed from the literature search , important problem such as： tooth undercutting ；proper design of worm gear blank；computations of worm and lebel gear。前      言毕业设计是对大专期间所学知识的一次总的检验和巩固，是一次很好的理论联系实际的机会，相比以前的几次课程设计，毕业设计对所学基础知识和专业知识的涉及面更加广泛，是知识与实践的有机结合。做好毕业设计可以为以后的工作打下坚实的基础，因此具有很重要的意义。 本次毕业设计的主要任务是设计舞台上用于提升灯具的小型提升机，因此毕业设计说明书对小型提升机做了系统的的设计与介绍。小型提升机主要部分是减速器，它在舞台灯光的升降调节中有着重要的作用，应用范围相当广泛。设计小型提升机时，在保证得到所要求的提升性能的同时，其安全性至为重要。在这次设计中，我查阅了大量的参考资料，在毕业实习中对厂家进行了参观学习，并请教老师和现场的技术工人，积累了一些小型提升机设计方面的知识，并在此基础上尽量做到优化设计。小型提升机结构简单，安全可靠。各种不同型号的提升机，虽经长期实践不断改进，但其工作原理和结构大同小型，而其工作性能的好坏却相差较大。小型提升机的技术性能主要取决于减速器的性能，电动机的选择和滚筒的选择。在这次设计中，我根据自己所掌握的知识以及同组同学们的讨论，主要根据设计要求对提升机中最关键的部分减速器的结构尺寸和运动参数以及润滑密封做了比较合理的设计计算。为了对提升机有一个更全面的认识，还介绍了提升机的安全性能，使用维护等方面的内容。为了清楚表现，在必要的地方配有插图。 伺服控制设备是由电力、液压与气动装置组合而成，其作用是控制机床工作台的运动。最常用的伺服控制系统有开环与闭环两种。开环系统的工作原理是：纸带阅读机译出穿孔带上的信息，并将其暂存起来，以备随时使用；纸带阅读机将这些信息转换成电脉冲信号并送至控制装置，以驱动伺服控制设备；伺服控制设备按照纸带信息驱动伺服电动机，实现待定的功能。各伺服电动机的转动量取决于伺服控制单元发出电脉冲的数目。NC机床通常采用10头螺纹/英寸的精密丝杠。如果与丝杠相连的伺服电动机收到1000个电脉冲，则工作台移动1英寸，因而一个脉冲使工作滑台移动0.001in（0.025mm）。开环控制系统相当简单，但由于无法检测伺服电动机是否正确执行其功能，因而精度高于0.001英寸（0.025mm）的场合通常并不用开环控制。开环系统好比一位射手，虽然他做了详尽计算欲命中远程目标，但却没有观察者认射击是否准确。闭环系统也可比作同一射手，但现在有一个观察者确认射击的准确性，他将有关射击准确性信息传递给射手，射手再作必要调整，以便击中目标。除了电路中加入反馈装置以外，闭环系统与开环系统在其他方面是相似的。反馈装置通常叫做传感器，能将伺服电动机驱动工作台移动的量与控制装置发出的信号进行比较，控制装置使伺服电机不断做出必要调整，直到来自控制装置的信号与伺服装置的信号相等为止。闭环系统中，1000个电脉冲才能使工作台移动1英寸，因而该系统的一个脉冲使工作台移动0.0001in（0.0025mm）。闭环数控之所以控制精度很高，就在于它能记录指令信号，并能自动补偿误差。如因切削力而使工作台发生偏移，反馈装置会显示这一偏移，机床控制单元（MCU）会自动进行必要调整，从而使机床工作台返回原位。 M-代码M00  程序停止、M01  选择停止M02  程序结束M03  主轴顺时针转M04  主轴逆时针转M05  主轴换刀M06  换刀  M07  冷却液开（液冷状态）M08  冷却液开（雾冷状态）M09  冷却液关M10  卡盘夹紧M11  卡盘松开M30  程序结束M98  调用子程序M99  子程序结束（返至主程序） 目 录摘  要.4前  言.5第一章 方案设计 . .6第二章 电动机的选择与计算.9第三章 传动装置的传动比及动力参数计算.12第四章 减速器部件的选择计算13  4.1  蜗杆传动设计计算13  4.2  环面蜗轮蜗杆校核计算.17  4.3  轴的结构设计.19   4.4  轴的校核.26  4.5  键联接的选择及校核29  4.6  箱体结构尺寸及说明30(毕业设计网 )   4.7  减速器的润滑和密封31  4.8 减速器的附件 .32  4.9 减速器的安装34第五章 滚筒和钢丝绳的选择.35 毕业设计材料目录              1.毕业设计说明书- 32.毕业设计总结-373.参考文献-39 4.外文翻译-40 摘要：本文从硬件设计和软件构成介绍一种单片机控制的远程电话报警系统，该设计以AT89C51单片机为处理器，用EEPROM存储器存储电话号码，采用双音多频芯片MT8880作为拨号芯片。当探测器检测到警情的时候，就会向单片机发出中断请求，再由单片机控制电话接口电路，实现模拟摘机，通过DTMF拨号电路实现自动拨号，并由语音电路通过电话完成播放预先录制好的语音信息，实现语音报警。并且用户可通过键盘设置、更改自动拨打的电话号码。该系统属于智能化报警监控装置,使用方便灵活。关键词：单片机AT89C51；自动报警系统；双音多频拨号；The Design and Realization of Gas Alarm System On AT89C52Student majoring in Automation     Tutor     Abstract：A remote telephone alarm system is introduced from the hardware design and software constitution in this paper. AT89C51 single-chip is used as MCU. EEPROM memorizer is used to stored telephone number and DTMF chip MT8880 is used as dial-up chip. When danger exists, the detector will give the interrupt request to the single-chip, and then simulation of extraction machine will be achieved by single-chip control of telephone interface circuit. Automatic dial-up will be carried out by DTMF dial-up circuit. The pre-recorded voice information will be played by the voice circuit so as to achieve voice alarm. And the users can set and change the automatic dialed telephone numbers by keyboard. It belongs to intelligent alarm monitoring device .It is convenient and flexible. Key words: MCU AT89C51；A