数字信号处理课程设计报告
本科生课程设计报告
课程名称数字信号处理课程设计指导教师赵亚湘
学院信息科学与工程学院专业班级通信工程1301班姓名
学号
摘要 (1)
一、课程设计目的 (2)
二、课程设计内容 (2)
三、设计思想和系统功能分析 (3)
3.2问题二的设计分析 (4)
3.3问题三的设计分析 (5)
3.4问题四的设计分析 (6)
3.5 GUI的设计分析 (7)
四、数据测试分析 (8)
4.1 问题一数据测试分析 (8)
4.2 问题二数据测试分析 (11)
4.3 问题三数据测试分析 (16)
4.4 问题四数据测试分析 (19)
4.5 GUI测试分析 (27)
五、问题及解决方案 (29)
5.1 设计过程 (29)
5.2 遇到的具体问题 (30)
六、设计心得体会 (31)
参考文献 (32)
附录
通信工程专业的培养目标是具备通信技术的基本理论和应用技术，能从事电子、信息、通信等领域的工作。鉴于我校充分培养学生实践能力的办学宗旨，对本专业学生的培养要进行工程素质培养、拓宽专业口径、注重基础和发展潜力。特别是培养学生的创新能力，以实现技术为主线多进行实验技能的培养。通过《数字信号处理》课程设计这一重要环节，可以将本专业的主干课程《数字信号处理》从理论学习到实践应用，对数字信号处理技术有较深的了解，进一步增强学生动手能力和适应实际工作的能力。
数字信号处理课程主要是采用计算机仿真软件，以数值计算的方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、估计与识别等加工处理，以达到提取信息便于使用的目的。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。
数字信号处理的核心算法是离散傅立叶变换(DFT)，是DFT使信号在数字域和频域都实现了离散化，从而可以用通用计算机处理离散信号。而使数字信号处理从理论走向实用的是快速傅立叶变换(FFT)，FFT的出现大大减少了DFT的运算量，使实时的数字信号处理成为可能、极大促进了该学科的发展。
数字信号处理课程设计主要使用的仿真软件是MATLAB,MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户接口、连接其它编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
关键词：数字信号处理 MATLAB 课程设计 DFT
一、课程设计目的
1．全面复习课程所学理论知识，巩固所学知识重点和难点，将理论与实践很好地结合起来；
2．提高综合运用所学知识独立分析和解决问题的能力； 3．熟练使用一种高级语言进行编程实现。
二、课程设计内容
课程设计选题组五：
1. 设一序列x n （）含有三种频率成分：1232,
2.05, 1.9, f kHz f kHz f kHz ===采样频率10s f kHz =，分别取1264, 128N N ==点数据作频谱特性分析，分别绘出x n （）、x n （）的64点DFT 、64点x n （）补0到128点时的DFT 、128点x n （）的DFT 波形，比较说明在哪种情况下可以清楚地分别出信号的频率分量。
2. 三点平滑滤波器（FIR ）的表达式为
因此M 点平滑滤波器的表达式可表示成
101()()M k y n x n k M -==-∑ 令：247()cos()50S n n π
= 1()cos()10S n n π= S1是低频正弦信号，S2是高频正弦信号
令 12x n s n s n
=+（）（）（） 要求：
（1）M=3时，写出平滑滤波器的单位脉冲响应h(n)
（2）分别画出1()s n 、2()s n 、x n （）和M=3时的输出()y n 的波形图。并分析平滑滤波器的特性。
（3）改变M 的值（如令M=5，7，11），画出它们对应的输出()y n 。分析M 的大小对滤波器的影响。
（4）对于四个不同的M 值，分别画出滤波器对应的幅频特性曲线。
3.利用巴特沃斯滤波器原型设计一个数字带通滤波器，使其满足：
12120.4, 0.5, 3dB 0.2, 0.7, 30dB p p p s s s A A ωπωπωπωπ======
采用数字域频率变换法、双线性变换法。T ＝1。(要求：应尽量避免使用现成的工具箱函数)
1
()(()(1)(2))
3
y n x n x n x n =+-+-
4. 倒频系统实现
倒频是目前对讲机采用的一种语音保密技术。它是将信号的高频和低频进行交换，即将信号的高频部分搬到低频段，而将低频部分搬到高频段。倒频后的信号和原始信号具有相同的频带范围。由于原始语音信号的频率成分被置乱从而降低了可懂度，起到语音保密作用。在接受端采用同样的倒频器再将信号恢复。
倒频系统的工作原理如图所示，设输入信号的最高角频率为m ω。图中HP 是理想高通滤波器，其截止角频率为b ω，LP 为理想低通滤波器，其截止角频率为m ω， 根据倒频系统的原理框图，要求： （1）读入或录制一段语音信号
（2）利用FFT 分析语音信号频谱分布特性。
（3）选择角频率b ω和m ω，设计相应的低通、高通滤波器，画出滤波器的幅频特性。
（4）利用倒频系统对语音信号进行加密和解密，画出语音信号在加密前和加密后的时域和频域波形图，并通过语音回放验证加密和解密的效果。
三、设计思想和系统功能分析
3.1问题一的设计分析
设计要求：
因为f1=2Hz,f2=2.05Hz,f3=1.9Hz 采样频率为fs=10Hz,所以构造余弦序列x(n)=cos(2n πf1/fs)+ cos(2n πf2/fs)+ cos(2n πf3/fs)，该序列满足上述三个频率分量，分别取128,6421==N N 点数据作频谱特性分析，分别绘出x(n),x(n)的64点DFT 、64点x(n)补0到128点时的DFT 、128点x(n)的DFT 波形。 设计原理：
1. 设x(n)是一个长度为M 的有限长序列，则定义x(n)的N 点离散傅里叶变换为：
1
0()[()](), k=0, 1, &, N-1 (3.1.1)
N kn N n X k DFT x n x n W -===∑
2. DFT 是信号分析与处理中的一种重要变换。因直接计算DFT 的计算量与变换区间长度N 的平方成正比，当N 较大时，计算量太大，所以行谱分析和信号的实时处理采用快速傅里叶变换(简称FFT)。
/21
/21
1/2
2/2120
()()()()()
N N kr k kr k
N N
N N r r X k x r W
W
x r W X k W X k --===
+=+∑
∑
3. 进行MATLAB 仿真时采用函数Y=fft(y,N)可以对离散序列进行N 点DFT 变换，将时域上的信号变换到频域，进行归一化得到频谱特性。
4. N 点DFT 是在频率区间[0,2π]对时域离散信号的频谱进行N 点等间隔采样，而采样点之间的频谱时看不到的。就好像从N 个栅栏缝隙中观察信号的频谱情况，仅得到N 个缝隙中看到的频谱函数值。因此称这种现象为栅栏效应。由于栅栏效应，有可能漏掉大的频谱分量，为了把原来被“栅栏”挡住的频谱分量检测出来，对于有限长序列，可以在原序列尾部补零；对于无限长序列，可以增大截取长度及DFT 的变换空间，从而使频率的采样间隔变小，增加频域采样点数和采样点位置，使原来漏掉的某些频谱分来那个被检测出来。
3.2问题二的设计分析
设计要求： M 点平滑滤波器：
10
1
()()
M k y n x n k M
-==
-∑
12x n s n s n
=+（）（）（） 绘制1()s n 、2()s n 、x n （）和M=3时的输出()y n 的波形图，并分析平滑滤波器的特性。改变M 的值（如令M=5，7，11），画出它们对应的输出()y n ，分析M 的大小对滤波器的影响，对于四个不同的M 值，分别画出滤波器对应的幅频特性曲线。 设计原理：
1. 三点平滑滤波器是一个线性时不变的有限冲激响应系统，将输出延时一个抽样周期，可得到三点平滑滤波器的因果表达式，生成的滤波器表示为：
1
()(()(1)(2))
3y n x n x n x n =+-+- 归纳上式可得
10
1()()
M k y n x n k M
-==
-∑ 此式表示了一个因果M 点平滑FIR 滤波器。
2. 对线性离散时间系统，若y1(n)和y2(n)分别是输入序列x1(n)和x2(n)的响应，则输入 )(2)(1)(n x n x n x βα+=的输出响应为 )(2)(1)(n y n y n y βα+=，则系统称为线性系统。
3. 对于离散时不变系统，若y1(n)是x1(n)的响应，则输入 x(n)=x1(n-n0) 的输出响应为 y(n)=y1(n-n0)，则称系统为时不变系统。
4.运用函数y=filter(A,B,X)计算输入信号x 的滤波输出，其中B,A 分别表示为滤波器传递函数的分子和分母系数向量（按降幂排列）。Y = filter(B,A,X) ，输入X 为滤波前序列，Y 为滤波结果序列，B/A 提供滤波器系数，B 为分子，A 为分母 整个滤波过程是通过下面差分方程实现的：
na)-y(n 1)+a(na -…… - 1)-y(n a(2) -
nb)-x (n 1)+b(nb + + 1)-x (n b(2) + x (n)b(1) = y(n)a(1)????????
利用filter 函数构造M 点平滑滤波器。
5. 进行MATLAB 仿真时采用函数Y=fft(y,N)可以对离散序列进行N 点DFT 变换，利用MATLAB 离散傅里叶变换函数对序列进行频谱变换，将时域上的信号变换到频域，进行归一化得到频谱特性。通过MATLAB 频谱波形图分析信号频谱成分。
3.3问题三的设计分析
设计要求：
利用双线性法基于MATLAB 以巴特沃斯滤波器原型设计一个数字带通滤波器 技术指标：
12120.4, 0.5, 3dB 0.2, 0.7, 30dB p p p s s s A A ωπωπωπωπ======
设计原理：
1. 巴特沃斯原理 实际的滤波电路往往难以达到理想的要求，如要同时在幅频和相频响应两方面都满足要求就更为困难。因此，只有根据不同的实际需要，寻求最佳的近似理想特性。例如，可以主要着眼于幅频响应，而不考虑相频响应，也可以从满足相频响应出发，而把幅频响应居于次要位置。介绍一种最简单也是最常用的滤波电路——巴特沃斯滤波电路（又叫最平幅度滤波电路）。这种滤波电路对幅频响应的要求是：在小于截止频率c ω的范围内，具有最平幅度的响应， 而在
c ωω>后，幅频响应迅速下降。
2.带通数字滤波器的设计方法：
（1）确定带通数字滤波器的技术指标。
（2）将带通数字滤波器的边界频率转换成带通模拟滤波器的边界频率，转换公式
为：ω21
tan 2T =Ω
（3）将带通模拟滤波器技术指标转换成低通模拟滤波器技术指标。 （4）设计模拟低通滤波器。
（5）通过频率变换将模拟低通滤波器转换成带通过渡模拟滤波器。 （6）采用双线性变换法将带通过渡模拟滤波器转换成带通数字滤波器。
3.4问题四的设计分析
设计要求：
录制一段语音信号，通过倒频系统将信号的高频和低频进行交换，即将信号的高频部分搬到低频段，而将低频部分搬到高频段。倒频后的信号和原始信号具有相同的频带范围。由于原始语音信号的频率成分被置乱从而降低了可懂度，起到语音保密作用。在接受端采用同样的倒频器再将信号恢复。选择角频率b ω和m ω，设计相应的低通、高通滤波器，画出滤波器的幅频特性。利用倒频系统对语音信号进行加密和解密，画出语音信号在加密前和加密后的时域和频域波形图，并通过语音回放验证加密和解密的效果。 设计原理：
1. 针对数字信号处理的对象是一段音频文件，进行MATLAB 仿真时使用声音数据输入输出函数：[y,f,bits]=wavread(path:/音频文件名.wav)用于读入音频文件，并可控制其中的位及频率。
2. DFT 是信号分析与处理中的一种重要变换。因直接计算DFT 的计算量与变换区间长度N 的平方成正比，当N 较大时，计算量太大，所以行谱分析和信号的实时处理采用快速傅里叶变换(简称FFT)。
/21
/21
1/2
2/2120
()()()()()
N N kr
k kr k
N N
N N r r X k x r W
W
x r W X k W X k --===
+=+∑
∑
进行MATLAB 仿真时采用函数Y=fft(y,N)可以对离散序列进行N 点DFT 变换，将时域上的信号变换到频域，进行归一化得到频谱特性，根据此原理可对读入的语音信号进行频谱分析。
3. 切比雪夫滤波器的振幅具有等波纹特性，它有两种形式：
（1）振幅特性在通带内是等波纹的、在阻带内是单调的切比雪夫I 型滤波器。 （2）振幅特性在通带内是单调的、在阻带内是等波纹的切比雪夫II 型滤波器，采用何种形式的切比雪夫滤波器取决于实际用途。
切比雪夫滤波器的设计方法就是将逼近精确度均匀分布在整个通带内，或者均匀分布在整个阻带内，或者均匀分布在两者之内，这样就可以使滤波器阶数大大降低。
切比雪夫I 型滤波器平方幅度响应函数表示为:
2
)(Ωj G =[1+2εC 2N
(Ω)]2
/1- 其中 ε<1(正数)，它与通带波纹有关,ε越大，波纹也越大；C N (Ω) 是切比雪夫多项式，它被定义为：
C N (Ω)=cos(Narccos(Ω)),Ω≤1, C N (Ω)=cosh(Narcosh(Ω)),Ω>1. 切比雪夫II 型滤波器平方幅度响应函数表示为：
)(Ωj G 2={1+2ε{ C 2N (Ω)/[2
N (Ω/c Ω)]2}}
1- 其中 ε<1(正数)，表示波纹变化情况；c Ω为截止频率；N 为滤波器的阶次,也是 C N (N ΩΩ/) 的阶次。
4. 语音加密解密是将语音信号通过倒频系统，倒频系统的工作原理如图所示，设输入信号的最高角频率为m ω，HP 是理想高通滤波器，其截止角频率为b ω，LP 为理想低通滤波器，其截止角频率为m ω。倒频后的信号和原始信号具有相同的频带范围。由于原始语音信号的频率成分被置乱从而降低了可懂度，起到语音保密作用，在接受端采用同样的倒频器再将信号恢复。
3.5 GUI 的设计分析
设计要求：
演示系统使用GUI 界面或混合编程实现集成打包发布。
设计原理：
本次课程设计由于结果中图形太多，若一次性完成所以题目的演示则需要开创许多个新的窗口进行图形建立，这样不方便验收及查看。所以最后决定采用图形用户（Graphical User Interface ，简称 GUI ）界面。GUI 是 Graphical User Interface 的
简称，即图形用户界面，通常人机交互图形化用户界面设计经常读做“goo-ee ”，准确来说 GUI 就是屏幕产品的视觉体验和互动操作部分。GUI 是一种结合计算机科学、美学、心理学、行为学，及各商业领域需求分析的人机系统工程，强调人—机—环境三者作为一个系统进行总体设计。
四、数据测试分析
4.1 问题一数据测试分析
功能实现：
设一序列x n （）含有三种频率成分：1232, 2.05, 1.9, f kHz f kHz f kHz ===采样频率10s f kHz =，分别取1264, 128N N ==点数据作频谱特性分析，分别取
1264, 128N N ==点数据作频谱特性分析，分别绘出x n （）、x n （）
的64点DFT 、64点x n （）补0到128点时的DFT 、128点x n （）的DFT 波形，比较说明在哪种情况下可以清楚地分别出信号的频率分量。
（1）构造满足三个频率分量的余弦序列x(n)并得到x(n)的采样图 fs=10;
f1=2;f2=2.05;f3=1.9; n=0:1:N1-1;
xn=[cos(2*pi*n*f1/fs)+cos(2*pi*n*f2/fs)+cos(2*pi*n*f3/fs)];%满足条件的余弦序列 （2）对x(n)进行不同N 点的傅里叶运算得到x n （）的64点DFT 、64点x n （）补0到128点时的DFT 、128点x n （）的DFT N1=64;
Xk=fft(xn,N1);%对x(n)进行64点DFT 运算 F=abs(Xk); stem(n,F,'.'); N2=128; n=0:1:N2-1;
xn=[xn zeros(1,N2-N1)];%对64点采样序列x(n)进行补零到128点 Xk=fft(xn,N2);
AXk=abs(Xk); %对补零到128点的序列进行DFT 运算 stem(n,AXk,'.'); Xk=fft(xn,N2);
AXk=abs(Xk);%对x(n)进行128点DFT 运算 stem(n,AXk,'.');
（3）运行程序得到结果：
图1 余弦序列x(n)图像
图2 X(k)64点DFT图像
图3 X(k)64点补零到128点DFT图像
图4 X(k)128点DFT图像
数据分析：
因为采样最小点数为82点，所以当N1=64点采样时进过DFT变换由于展览效应不能分辨出原始正弦信号的频谱，如图2所示；64点采样经补零到128点后对频谱分辨率没有影响只是对频谱起到了平滑作用，补零仅使采样间隔变小，但得到的频谱采样的包络仍是已经变模糊的频谱，所以频谱分辨率没有提高，如图3所示；采样N2=128点的正弦序列因满足采样点数N 2fh/F，所以可以清楚的分辨出信号的频谱成分，如图4所示。增大DFT的变换空间和截取长度，使频率的采样间隔变小，增加频域采样点数和采样点位置，使原来漏掉的某些频谱分来那个被检测出来。
4.2 问题二数据测试分析
功能实现：
M 点平滑滤波器可以表示：1
1
()()M k y n x n k M
-==-∑ 其中，1()cos()10
S n n π= 247()cos()50
S n n π= S1是低频正弦信号，S2是高频正弦信号
令 12x n s n s n
=+（）（）（） （1）M=3时，写出平滑滤波器的单位脉冲响应h(n)。
当M=3时，三点平滑滤波器可以表示为：1()(()(1)(2))3
y n x n x n x n =+-+-
要求单位脉冲响应h(n)，令输入=）（n δ,则可得到h(n)={3
1
3131，，}
（2）分别画出1()s n 、2()s n 、x n （）和M=3时的输出()y n 的波形图。并分析平滑滤波器的特性。 n=0:100;
s1=cos(2*pi*0.05*n); s2=cos(2*pi*0.47*n); x=s1+s2; M=3;
num=ones(1,3);
y1=filter(num,1,x)/M;%构造M 点滤波器的表达式 stem(n,s1,'.'); stem(n,s2,'.'); stem(n,x,'.'); stem(n,y1,'.');
图5 M=3,s1(n)的波形图
图6 M=3,s2(n)的波形图
图7 M=3,x(n)的波形图
图8 M=3,y1(n)的波形图
y n。分析M的大小对改变M的值（如令M=5，7，11），画出它们对应的输出()
滤波器的影响。
M=3;
num=ones(1,11);
y1=filter(num,1,x)/M;%构造M点滤波器的表达式
M=5;
y2=filter(num,1,x)/M;
M=7;
y3=filter(num,1,x)/M;
M=11;
y4=filter(num,1,x)/M;
stem(n,y1,'.'); stem(n,y2,'.');
stem(n,y3,'.'); stem(n,y4,'.');
图9 M=5,y1(n)的波形图
图10 M=7,y1(n)的波形图
图11 M=11,y1(n)的波形图
（3）对于四个不同的M值，分别画出滤波器对应的幅频特性曲线。N1=length(y1)+1;N2=length(y2)+1;
N3=length(y3)+1;N4=length(y4)+1;
f1=0:1/(N1/2):1-1/(N1/2);f2=0:1/(N2/2):1-1/(N2/2);
f3=0:1/(N3/2):1-1/(N3/2);f4=0:1/(N4/2):1-1/(N4/2);
Y1=abs(fft(y1));Y2=abs(fft(y2));
Y3=abs(fft(y3));Y4=abs(fft(y4));
stem(f1,Y1(1:N1/2),'.');
stem(f2,Y2(1:N2/2),'.');
stem(f3,Y3(1:N3/2),'.');
stem(f4,Y4(1:N4/2),'.');
图12 M=3，信号频谱特性曲线
图13 M=5，信号频谱特性曲线
图14 M=7，信号频谱特性曲线
图15 M=11，信号频谱特性曲线
数据分析：
平滑滤波器（FIR ）允许地狱截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号被数字滤波器滤除，具有低通特性。s1、s2、x 信号与M 值无关，至三个信号不受M 值的影响。观察（图8-图11）输出信号的波形和（图12-图15）频谱仿真图，y 信号的幅值随M 值的增大而减小，原因是M 值增大使低通滤波器的长度增长了，同时噪声也随M 值的增大而减少，降低了滤波器的截止频率从而使滤波器的滤波效果则更明显，所以输出信号的频谱特性图像尾部突起的频率分量（即噪声）随着M 值的增大而减小。
4.3 问题三数据测试分析
功能实现：
利用巴特沃斯滤波器原型设计一个数字带通滤波器，采用数字域频率变换法、双线性变换法。T ＝1。(要求：应尽量避免使用现成的工具箱函数)
技术指标：通带下截止频率πω4.01=p ，上截止频率πω5.02=p ，通带内最大衰减
dB p 3=α；阻带下截止频率πω2.01=s 上截止频率πω7.02=s ,阻带最小衰减
dB s 30=α。
针对问题三滤波器的设计，分别对使用工具函数和不实用工具函数进行比较，得到的波形一致，可认为带通滤波器设计的模拟过程正确。 使用工具函数： T=1;ft=1/T;
wp1=0.4*pi;wp2=0.5*pi; wp=[wp1,wp2];wpt=wp/ft; ws1=0.2*pi;ws2=0.7*pi; ws=[ws1,ws2];wst=ws/ft; rp=3;rs=30;
Op=2*ft*tan(wpt/2);Os=2*ft*tan(wst/2);
[N,Wn]=buttord(Op,Os,rp,rs,'s');%计算滤波器的阶数N 和截止频率Wn [Bt,At]=butter(N,Wn,'s');%设计一个N 阶巴特沃斯滤波器 [Bz,Az]=bilinear(Bt,At,ft);%双线性变换为数字滤波器 [H,W]=freqz(Bz,Az);%求数字滤波器的频率响应 subplot(2,2,1);plot(W*ft/(2*pi),abs(H)); grid on;xlabel('频率');ylabel('幅值');
title('数字滤波器幅频响应曲线(工具函数)'); subplot(2,2,2);plot(W*ft/(2*pi),angle(H)); grid on;xlabel('频率');ylabel('相位'); title('数字滤波器相频特性曲线(工具函数)'); 不使用工具函数：
（1）确定带通数字滤波器的技术指标。
（2）将带通数字滤波器的边界频率转换成带通模拟滤波器的边界频率，转换公式为：ω2
1tan 2T =
Ω （3）将带通模拟滤波器技术指标转换成低通模拟滤波器技术指标。 （4）设计模拟低通滤波器。
（5）通过频率变换将模拟低通滤波器转换成带通过渡模拟滤波器。 （6）采用双线性变换法将带通过渡模拟滤波器转换成带通数字滤波器。
wp1=0.4*pi;wp2=0.5*pi; ws1=0.2*pi;ws2=0.7*pi; T=1; ft=1/T;
Rp1=2/T*tan(wp1/2);Rp2=2/T*tan(wp2/2); Rs1=2/T*tan(ws1/2);Rs2=2/T*tan(ws2/2); Rs11=Rp1*Rp2/Rs2; Ap=3;As=30;
Rs=(Rp1*Rp2-Rs11*Rs11)/(Rs11*(Rp2-Rp1)); Rp=1;
ksp=sqrt((10^(0.1*As)-1)/(10^(0.1*Ap)-1)); Rsp=2*pi*Rs/(2*pi*Rp); n=log10(ksp)/log10(Rsp); N=ceil(n)
图16 数字滤波器幅频响应曲线(非工具函数)
图17 数字滤波器相频特性曲线(非工具函数)
两个方法进行对比：得到的数字带通滤波器特性一致，可认为模拟带通滤波器的设计过程正确。
数字信号处理课程设计报告
抽样定理的应用 摘要 抽样定理表示为若频带宽度有限的，要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于2倍信号最高频率。抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号的频谱无混叠。 语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音 信号进行处理的新兴学科，是目前发展最为迅速的学科之一，通过语音传递信息是人类最重要，最有效，最常用和最方便的交换信息手段，所以对其的研究更显得尤为重要。 Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用 软件，它可以将声音文件变换成离散的数据文件，然后用起强大的矩阵运算能力处理数据。这为我们的本次设计提供了强大并良好的环境！ 本设计要求通过利用matlab对模拟信号和语音信号进行抽样，通过傅里叶变换转换到频域，观察波形并进行分析。 关键词：抽样Matlab
目录 一、设计目的： (2) 二、设计原理： (2) 1、抽样定理 (2) 2、MATLAB简介 (2) 3、语音信号 (3) 4、Stem函数绘图 (3) 三、设计内容： (4) 1、已知g1(t)=cos(6πt),g2(t)=cos(14πt),g3(t)=cos(26πt),以抽样频率 fsam=10Hz对上述三个信号进行抽样。在同一张图上画出g1(t)，g2(t)，g3(t)及其抽样点,对所得结果进行讨论。 (4) 2、选取三段不同的语音信号，并选取适合的同一抽样频率对其进 行抽样，画出抽样前后的图形，并进行比较，播放抽样前后的语音。 (6) 3、选取合适的点数，对抽样后的三段语音信号分别做DFT，画图 并比较。 (10) 四、总结 (12) 五、参考文献 (13)
dsp课程设计实验报告
DSP 课程设计实验 一、语音信号的频谱分析： 要求首先画出语音信号的时域波形，然后对语音信号进行频谱分析。在MATLAB 中，可以利用函数fft 对信号进行快速傅立叶变换，得到信号的频谱特性，从而加深对频谱特性的理解。 其程序为： >> [y,fs,bits]=wavread('I:\',[1024 5120]); >> sound(y,fs,bits); >> Y=fft(y,4096); >> subplot(221);plot(y);title('原始信号波形'); | >> subplot(212);plot(abs(Y));title('原始信号频谱'); 程序运行结果为： 二、设计数字滤波器和画出频率响应： 根据语音信号的特点给出有关滤波器的性能指标： 低通滤波器性能指标，p f =1000Hz ，c f =1200Hz ，s A =100dB ，p A =1dB ； 高通滤波器性能指标，c f =4800Hz ，p f =5000Hz ，s A =100dB ，p A =1dB ； 带通滤波器性能指标，1p f =1200Hz ，2p f =3000Hz ，1c f =1000Hz ，2c f =3200Hz ，s A =100dB ， p A =1dB ；
】 要求学生首先用窗函数法设计上面要求的三种滤波器，在MATLAB中，可以利用函数firl 设计FIR滤波器；然后再用双线性变换法设计上面要求的三种滤波器，在MATLAB中，可以利用函数butte、cheby1和ellip设计IIR滤波器；最后，利用MATLAB中的函数freqz画出各种滤波器的频率响应，这里以低通滤波器为例来说明设计过程。 低通： 用窗函数法设计的低通滤波器的程序如下： >> fp=1000;fc=1200;As=100;Ap=1;fs=22050; >> wc=2*fc/fs;wp=2*fp/fs; >> N=ceil(/*(wc-wp)/2))+1; >> beta=*; >> Win=Kaiser(N+1,beta); 、 >>b=firl(N,wc,Win); >>freqz(b,1,512,fs); 程序运行结果： 这里选用凯泽窗设计，滤波器的幅度和相位响应满足设计指标，但滤波器长度（N=708）太长，实现起来很困难，主要原因是滤波器指标太苛刻，因此，一般不用窗函数法设计这种类型的滤波器。 用双线性变换法设计的低通滤波器的程序如下： >> fp=1000;fc=1200;As=100;Ap=1;fs=22050; >> wc=2*fc/fs;wp=2*fp/fs; 》 >> [n,wn]=ellipord(wp,wc,Ap,As); >> [b,a]=ellip(n,Ap,As,wn); >> freqz(b,a,512,fs); ^
DSP课程设计总结报告
课程设计总结报告课程名称DSP控制器及其应用 设计题目万年历设计 业专电子信息工程 班级 姓名 学号
指导教师 报告成绩 信息工程学院 年六月十三日二〇一四 录目 言前 (3) 设计要求第一章4.....................................................................................基本要求1.14.....................................................................................
系统的组成和工作原理第二章5............................................................. 芯片的工作原理VC5509APGE2.1DSPTMS3205.............................. 液晶显示器的工作原理2.2LCD16026..............................................主电路图及程序流程图第三章.. (7) 主电路图3.17...................................................................................... 程序总流程图3.27.............................................................................. 程序分块流程图3.38..........................................................................软件程序设计第四章9.............................................................................
数字信号处理课设+语音信号的数字滤波
语音信号的数字滤波 ——利用双线性变换法实现IIR数字滤波器的设计一．课程设计的目的 通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；熟悉用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器的原理与方法，掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法，掌握数字滤波器的计算机仿真方法，并能够对设计结果加以分析。 二．设计方案论证 1.IIR数字滤波器设计方法 IIR数字滤波器是一种离散时间系统，其系统函数为 假设M≤N，当M＞N时,系统函数可以看作一个IIR的子系统和一个(M-N)的FIR子系统的级联。IIR数字滤波器的设计实际上是求解滤波器的系数和，它 是数学上的一种逼近问题，即在规定意义上（通常采用最小均方误差准则）去逼近系统的特性。如果在S平面上去逼近，就得到模拟滤波器；如果在z平面上去逼近，就得到数字滤波器。 2.用双线性变换法设计IIR数字滤波器 脉冲响应不变法的主要缺点是产生频率响应的混叠失真。这是因为从S平面到Ｚ平面是多值的映射关系所造成的。为了克服这一缺点，可以采用非线性频率压缩方法，将整个频率轴上的频率范围压缩到-π/T～π/T之间，再用z=e sT转换 平面的-π/T～π到Z平面上。也就是说，第一步先将整个S平面压缩映射到S 1 /T一条横带里；第二步再通过标准变换关系z=e s1T将此横带变换到整个Z平面上去。这样就使S平面与Z平面建立了一一对应的单值关系，消除了多值变换性，也就消除了频谱混叠现象，映射关系如图1所示。 图1双线性变换的映射关系 为了将S平面的整个虚轴jΩ压缩到S1平面jΩ1轴上的-π/T到π/T段上，可以通过以下的正切变换实现
dsp课程设计实验报告总结
DSP课程设计总结（2013-2014学年第2学期） 题目： 专业班级：电子1103 学生姓名：万蒙 学号：11052304 指导教师： 设计成绩： 2014 年6 月
目录 一设计目的----------------------------------------------------------------------3 二系统分析----------------------------------------------------------------------3 三硬件设计 3.1 硬件总体结构-----------------------------------------------------------3 3.2 DSP模块设计-----------------------------------------------------------4 3.3 电源模块设计----------------------------------------------------------4 3.4 时钟模块设计----------------------------------------------------------5 3.5 存储器模块设计--------------------------------------------------------6 3.6 复位模块设计----------------------------------------------------------6 3.7 JTAG模块设计--------------------------------------------------------7 四软件设计 4.1 软件总体流程-----------------------------------------------------7 4.2 核心模块及实现代码---------------------------------------8 五课程设计总结-----------------------------------------------------14
DSP课程设计 (3)
深圳大学考试答题纸 (以论文、报告等形式考核专用) 二○一四～二○一五学年度第1 学期 课程编号 课程 名称 单片机/ARM /DSP技术实践 主讲 教师 评 分 学号姓名 专业年级 题 目： 基于DSP2812的课程设计
一、实验要求 由外接的信号发生器产生一正弦信号（电压范围：0~3V），通过DSP的AD功能对此正弦信号进行采集，通过DSP的SCI功能与PC机之间进行通信，把所采集的AD信号发送至PC机端，在超级终端上进行实时显示。 二、实验原理 2.1 ADC概述 ADC，即模/数转换器，将模拟量转换成数字量，提供给控制器使用。TMS320F2812片上有一个12位分辨率、具有流水线结构的模/数转换器，其机构框图如图1所示。其前端为2个8选1多路切换器和2路同时采样/保持器，构成16个模拟输入通道，模拟通道的切换由硬件自动控制，并将各模拟通道的转换结果顺序存入16个结果寄存器中。 图1 ADC机构框图 2.2 ADC模块特点 （1）带2个8选1多路切换器和双采样/保持器的12位的ADC，共有16个模拟输入通道； （2）模拟量输入范围：0.0V-3.0V；
（3）转换率：在25MHZ的ADC时钟下为80ns; (4)转换结果存储在16个结果存储器中； （5）转换结果=4095*（输入的模拟信号-ADCLO）/3； （6）多种A/D触发方式：软件启动、EVA和EVB； （7）灵活中断方式：可以在每次转换结束或每隔一次转换结束触发中断； 3．AD C转换步骤 （1）初始化DSP系统； （2）设置PIE中断矢量表； （3）初始化ADC模块； （4）将ADC中断的入口地址装入PIE中断矢量表中，开中断； （5）软件启动ADC转换； （6）等待ADC中断； （7）在ADC中断中读取ADC转换结果，软件启动下一次ADC中断。 三、实验实现 3.1硬件方案设计 本实验以TMS320F2812为核心控制部件，利用软件编程，通过ADC模块对试验箱上的信号发生器发出的正弦信号进行采集，由于试验箱上的信号发生器只能调节到2V，所以此次实验只针对2V的正弦信号，再通过串口线与PC机连接，将采集转换的数字信号传送到PC机端的串口助手，并还原成采集时的电压值。硬件框架图如图2所示。本次ADC采用SEED-DEC2812的AD接口的ADCINA6通道。 图2 硬件框架图
数字信号处理课设共18页文档
数字信号处理课程设计 姓名：刘倩 学号：201014407 专业：信息与计算科学 实验一：常见离散信号产生和实现 一、实验目的： 1、加深对常用离散信号的理解； 2、掌握matlab 中一些基本函数的建立方法。 二、实验原理： 1.单位抽样序列 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即： 2．单位阶越序列 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 3．正弦序列 在MATLAB 中 4．复指数序列 在MATLAB 中 5．指数序列 在MATLAB 中
实验内容：由周期为10的正弦函数生成周期为20的余弦函数。 实验代码： n=0:30; y=sin(0.2*pi*n+pi/2); y1=sin(0.1*pi*n+pi/2); subplot(121) stem(n,y); xlabel ('时间序列n');ylabel('振幅');title('正弦函数序列y=sin(0.2*pi*n+pi/2)'); subplot(122) stem(n,y1); xlabel ('时间序列n');ylabel('振幅'); title('正弦函数序列y=sin(0.2*pi*n+pi/2)'); 实验结果： 实验二：离散系统的时域分析 实验目的：加深对离散系统的差分方程、冲激响应和卷积分析方法的理解。实验原理：离散系统 其输入、输出关系可用以下差分方程描述： 输入信号分解为冲激信号， 记系统单位冲激响应 则系统响应为如下的卷积计算式：
当N k d k ,...2,1,0==时，h[n]是有限长度的（n ：[0，M]），称系统为FIR 系统；反之，称系统为IIR 系统。 在MATLAB 中，可以用函数y=filter(p,d,x)实现差分方程的仿真，也可以用函数 y=conv(x,h)计算卷积，用y=impz(p,d,N)求系统的冲激响应。 实验内容：用MATLAB 计算全解 当n>=0时，求用系数差分方程y[n]+y[n-1]-6y[n-2]=x[n]描述的一个离散时间系统对阶跃输入x[n]=8μ[n]的全解。 实验代码： n=0:7; >> [y,sf]=filter(1,[1 1 -6],8*ones(1,8),[-7 6]); >> y1(n+1)=-1.8*(-3).^n+4.8*(2).^n-2; >> subplot(121) >> stem(n,y); >> title('由fliter 函数计算结果'); >> subplot(122) >> stem(n,y1); >> title('准确结果'); 实验结果： 结果分析：有图可得由fliter 函数得出的结果与计算出的准确结果完全一致。 实验三FFT 算法的应用
DSP实验报告
电气信息工程学院 D S P技术与综合训练 实验报告 班级 08通信1W 姓名丁安华 学号 08313115 指导老师倪福银刘舒淇 2011年09 月
目录 实验一 LED演示 1.1.实验目的 -------------------------------------------------P2 1. 2.实验设备-------------------------------------------------P2 1. 3.实验原理-------------------------------------------------P2 1. 4.实验程序设计流程------------------------------------------P3 1. 5.实验程序编写----------------------------------------------P4 1. 6.实验步骤-------------------------------------------------P7 1. 7.实验结果与分析--------------------------------------------P7实验二键盘输入 2.1.实验目的 -------------------------------------------------P8 2.2.实验设备-------------------------------------------------P8 2. 3.实验原理-------------------------------------------------P8 2. 4.实验程序设计流程------------------------------------------P9 2. 5.实验程序编写----------------------------------------------P10 2. 6.实验步骤-------------------------------------------------P14 2. 7.实验结果与分析--------------------------------------------P14实验三液晶显示器控制显示 3.1.实验目的 -------------------------------------------------P15 3.2.实验设备-------------------------------------------------P15 3.3.实验原理-------------------------------------------------P15 3. 4.实验程序设计流程------------------------------------------P17 3. 5.实验程序编写----------------------------------------------P18 3. 6.实验步骤-------------------------------------------------P22 3. 7.实验结果与分析--------------------------------------------P23实验四有限冲激响应滤波器（FIR）算法 4.1.实验目的 -------------------------------------------------P23 4.2.实验设备-------------------------------------------------P23 4.3.实验原理-------------------------------------------------P24 4.4.实验程序设计流程------------------------------------------P25 4. 5.实验程序编写----------------------------------------------P25 4. 6.实验步骤-------------------------------------------------P27 4. 7.实验结果与分析--------------------------------------------P28
数字信号处理课程规划报告
数字信号处理课程设计报告《应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波》 专业： 班级： 姓名： 指导老师： 二0 0五年一月一日
目录 设计过程步骤（） 2.1 语音信号的采集（） 2.2 语音信号的频谱分析（） 2.3 设计数字滤波器和画出其频谱响应（） 2.4 用滤波器对信号进行滤波（） 2.5滤波器分析后的语音信号的波形及频谱（） ●心得和经验（）
设计过程步骤 2.1 语音信号的采集 我们利用Windows下的录音机，录制了一段开枪发出的声音，时间在1 s内。接着在C盘保存为WAV格式，然后在Matlab软件平台下．利用函数wavread对语音信号进行采样，并记录下了采样频率和采样点数，在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。通过wavread函数和sound的使用，我们完成了本次课程设计的第一步。其程序如下： [x,fs,bite]=wavread('c:\alsndmgr.wav',[1000 20000]); sound(x,fs,bite); 2.2 语音信号的频谱分析 首先我们画出语音信号的时域波形；然后对语音信号进行频谱分析，在Matlab中，我们利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性性。到此，我们完成了课程实际的第二部。 其程序如下： n=1024; subplot(2,1,1); y=plot(x(50:n/4)); grid on ; title('时域信号') X=fft(x,256); subplot(2,1,2); plot(abs(fft(X))); grid on ; title('频域信号'); 运行程序得到的图形：
DSP实验报告
实验一 程序的控制与转移 一、实验目的 1、掌握条件算符的使用。 2、掌握循环操作指令（BNAZ ）和比较操作指令（CMPR ） 二、实验设备 计算机、ZY13DSP12BD 实验箱、5402EVM 板。 三、实验原理 程序控制指令主要包括分支转移、子程序调用、子程序返回、条件操作及循环操作等。通过传送控制到程序存储器的其他位置，转移会中断连续的指令流。转移会影响在PC 中产生和保护的程序地址。其中转移可以分为两种形式的，一种是有条件的，另一种是无条件的。 四、实验内容 编写程序，实现计算y= ∑=5 1 i i x 的值。 五、实验步骤 1、用仿真机将计算机与ZY13DSP12BD 实验箱连接好，并依次打开实验箱电源、仿真机电源，然后运行CCS 软件。 2、新建一个项目：点击Project －New ，将项目命名为example2，并将项目保存在自己定义的文件夹下。 3、新建一个源文件example2.asm 。将该文件添加到工程example2.pjt 中。 4、在工程管理器中双击example2.asm ，编写源程序： .tiltle ”example2.asm ” .mmregs STACK .usect ”STACK ”,10H ;堆栈的设置 .bss x,5 ;为变量分配6个字的存储空间 .bss y,1 .def start .data table: .word 10,20,3,4,5 ;x1,x2,x3,x4,x5 .text Start: STM #0,SWWWSR ;插入0个等待状态 STM #STACK+10H,sp ;设置堆栈指针 STM #x,AR1 ;AR1指向x RPT #4 ;下一条被重复执行5遍 MVPD table,*AR1+ ;把程序存储器中的数据传送到数据存储器 LD #0,A ;A 清零 CALL SUM ;调用求和函数 end: B end SUM: STM #x,AR3 ;AR3指向x STM #4,AR2 ;AR2=4 loop: ADD *AR3+,A ;*AR3+A-->A,然后AR3+ BANZ loop,*AR2- ;如果AR2的值不为0,则跳到loop 处;否则执行下一条指令 STL A,*(y) ;把A 的低16位赋给变量y
DSP课程设计报告
共享知识分享快乐 盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。 数据采集处理和控制系统设计 一课程设计要求 1.基本DSP硬件系统设计要求 ①基本DSP硬件系统以TMS320C54x系列为核心处理器，包括最小系统、存储器扩展、显示器、键盘、AD、DA等电路模块； ②硬件设计画出主要芯片及电路模块之间的连接即可，重点考查电路模块方案设计与系统地址分配； ③设计方案以电路示意图为主，辅以必要的文字说明。 2.基本软件设计要求 ①看懂所给例程，画出例程输出波形示意图； ②修改例程程序，使之输出其它波形，如方波、三角波、锯齿波等均可； ③设计方案以程序实现为主，辅以必要的文字说明。 3.课程设计报告要求 ①硬件系统设计：设计思路、设计系统功能、主要芯片选型及使用方法、设计方案说明、电路示意图 ②软件系统设计：示例程序功能解读及输出波形示意图、设计软件功能、设计思路、实现源码（带程序注释） ③报告总结 二系统分析 利用实验箱的模拟信号产生单元产生不同频率的信号，或者产生两个频率的信号的叠加。在DSP 中采集信号，并且对信号进行频谱分析，滤波等。通过键盘或者串口命令选择算法的功能，将计算的信号频率或者滤波后信号的频率在LCD 上显示。主要功能如下： (1)对外部输入的模拟信号采集到DSP 内存，会用CCS 软件显示采集的数据波形。 (2)对采集的数据进行如下算法分析： ①频谱分析：使用fft 算法计算信号的频率。 ②对信号进行IIR 滤波或FIR 滤波，并且计算滤波前后信号的频率。 ③外部键盘或者从计算机来的串口命令选择算法功能，并且将结果在 LCD 上显示。 绘制出DSP系统的功能框图、使用AD（Altium Designer）绘制出系统的原理图和PCB 版图。 在 DSP 中采集信号，用CCS 软件显示采集的数据波形，以及对采集的数据进行算法分析。 三硬件设计 3.1 硬件总体结构
数字信号处理课程设计
数字信号处理 课 程 设 计 院系：电子信息与电气工程学院 专业：电子信息工程专业 班级：电信班 姓名： 学号： 组员：
摘要 滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，FIR数字滤波器和IIR 滤波器是滤波器设计的重要组成部分。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。通过理论推导得出相应结论，再利用 MATLAB 作为编程工具进行计算机实现。在设计实现的过程中，使用窗函数法来设计FIR数字滤波器，用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器，并利用MATLAB 作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析，可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器，过程简单方便，结果的各项性能指标均达到指定要求。 关键词数字滤波器 MATLAB 窗函数法巴特沃斯
目录 摘要 (1) 1 引言 (1) 1.1课程设计目的 (1) 1.2 课程设计内容及要求 (1) 1.3课程设计设备及平台 (1) 1.3.1 数字滤波器的简介及发展 (1) 1.3.2 MATLAB软件简介 (2) 2 课程设计原理及流程 (4) 3.课程设计原理过程 (4) 3.1 语音信号的采集 (4) 3.2 语音信号的时频分析 (5) 3.3合成后语音加噪声处理 (7) 3.3.1 噪声信号的时频分析 (7) 3.3.2 混合信号的时频分析 (8) 3.4滤波器设计及消噪处理 (10) 3.4.1 设计IIR和FIR数字滤波器 (10) 3.4.2 合成后语音信号的消噪处理 (13) 3.4.3 比较滤波前后语音信号的波形及频谱 (13) 3.4.4回放语音信号 (15) 3.5结果分析 (15) 4 结束语 (15) 5 参考文献 (16)
DSP技术与课程设计实验报告二(精)
东南大学自动化学院 实验报告 课程名称： D SP 原理及C 程序开发 第二次实验 实验名称：基于DSP 系统的实验——指示灯、拨码开关和定时器院（系）：自动化专业：自动化 姓名：学号： 实验室：实验组别： 同组人员：实验时间：2012 年 4 月 18日 评定成绩：审阅教师： 第一部分实验：基于DSP 系统的实验——指示灯和拨码开关 一．实验目的 1. 了解ICETEK –F28335-A 评估板在TMS320F28335DSP 外部扩展存储空间上的扩展。 2. 了解ICETEK –F28335-A 评估板上指示灯和拨码开关扩展原理。 3. 学习在C 语言中使用扩展的控制寄存器的方法。 二．实验设备 计算机，ICETEK –F28335-A 实验箱（或ICETEK 仿真器+ICETEK–F28335-A 评估板+相关连线及电源）。 三．实验原理
1．TMS320F28335DSP 的存储器扩展接口 存储器扩展接口是DSP 扩展片外资源的主要接口，它提供了一组控制信号和地址、数据线，可以扩展各类存储器和存储器、寄存器映射的外设。 -ICETEK –F28335-A 评估板在扩展接口上除了扩展了片外SRAM 外，还扩展了指示灯、DIP 开关和D/A 设备。具体扩展地址如下： 0x180004- 0x180005：D/A 转换控制寄存器 0x180001：板上DIP 开关控制寄存器 0x180000：板上指示灯控制寄存器 -与ICETEK –F28335-A 评估板连接的ICETEK-CTR 显示控制模块也使用扩展空间控制主要设备： 208000-208004h ：读-键盘扫描值，写-液晶控制寄存器 208002-208002h ：液晶辅助控制寄存器 208003-208004h ：液晶显示数据寄存器 2．指示灯与拨码开关扩展原理
dsp课程设计报告(2)分析
华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power DSP课程设计 题目： FIR数字低通滤波器 学院信息工程学院 专业电子信息工程 姓名 学号 指导教师
摘要 (1) 一. 绪论 (1) 1.1设计背景 (1) 1.2设计方法分析 (1) 二．FIR滤波器设计过程 (2) 2.1 FIR滤波器原理 (2) 2.2 FIR滤波器的实现方法 (3) 2.3 FIR滤波器的MATLAB实现 (4) 2.4 设计流程图 (6) 三．MATLAB和 CCS操作步骤及仿真结果 (7) 3.1 matlab中的.M文件的编写 (7) 3.2 工程文件的建立 (12) 3.3 仿真结果及分析 (12) 四．心得与总结 (12)
摘要 当前,数字信号处理技术受到了人们的广泛关注,其理论及算法随着计算机技术和微电子技术的发展得到了飞速地发展,并被广泛应用于语音和图象处理、数字通信、谱分析、模式识别和自动控制等领域。数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一,几乎出现在所有的数字信号处理系统中。设计中通过MATLAB环境中图形化的方式建立数字信号处理的模型进行DSP的设计和仿真验证，将设计的图形文件.mdl直接转换成C语言程序在CCS中运行。利用MATLAB 软件开发产品加速了开发周期，比直接在CCs中编程方便快捷了很多，对于任何复杂功能的DSP系统，只需要进行少量的添加和修改就能完成功能正确的C语言程序设计。 一. 绪论 1.1设计背景 一个实际的应用系统中，由于设备或者是外界环境的原因，总存在各种干扰，使信号中混入噪声，譬如音频信号中高频成分的噪声使得音乐听起来刺耳，失去了原有悦耳的音质。为了提高信号质量，可以对信号进行滤波，从噪声中提取信号，即对一个具有噪声和信号的混合源进行采样，然后经过一个数字滤波器，滤除噪声，提取有用信号。DSP（数字信号处理器）与一般的微处理器相比有很大的区别，它所特有的系统结构、指令集合、数据流程方式为解决复杂的数字信号处理问题提供了便利，本文选用TMS320C54X作为DSP处理芯片，通过对其编程来实现FIR滤波器。对数字滤波器而言,从实现方法上,有FIR滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器之分。由于FIR滤波器只有零点,因此这一类系统不像IIR系统那样易取得比较好的通带与阻带衰减特性。但是FIR系统有自己突出的优点:①系统总是稳定的;②易实现线性相位;③允许设计多通带(阻带)滤波器。其中后两项是IIR系统不易实现的。 1.2设计方法分析 FIR滤波器的设计方法分析 数字滤波器依据冲激响应的宽度划分为有限冲激响应(FIR)滤波器和无限冲激响应滤波(IIR)。FIR 滤波器是有限长单位冲激响应滤波器，在结构上是非递归型的，有限冲激响应滤波器(FIR)，具有以下的优点：（1）可以在幅度特性随意设计的同时，保证精确、严格的线性相位；（2）由于FIR滤波器的单位脉冲响应h（n）是有限长序列，因此F I R 滤波器没有不稳定的问题；（3）由于FIR 滤
dsp实验报告 哈工大实验三 液晶显示器控制显示实验
实验三液晶显示器控制显示实验 一. 实验目的 通过实验学习使用2407ADSP 的扩展I/O 端口控制外围设备的方法，了解液晶显示器的显示控制原理及编程方法。 二. 实验设备 计算机，ICETEK-LF2407-EDU 实验箱。 三.实验原理 ICETEK-LF2407-A 是一块以TMS320LF2407ADSP 为核心的DSP 扩展评估板，它通过扩展接口与实验箱的显示/控制模块连接，可以控制其各种外围设备。 液晶显示模块的访问、控制是由2407ADSP 对扩展I/O 接口的操作完成。 控制I/O 口的寻址：命令控制I/O 接口的地址为0x8001，数据控制I/O 接口的地址为0x8003 和0x8004，辅助控制I/O 接口的地址为0x8002。 显示控制方法： ◆液晶显示模块中有两片显示缓冲存储器，分别对应屏幕显示的象素，向其中写入数 值将改变显示，写入“1”则显示一点，写入“0”则不显示。其地址与象素的对应 方式如下： ◆发送控制命令：向液晶显示模块发送控制命令的方法是通过向命令控制I/O 接口 写入命令控制字，然后再向辅助控制接口写入0。下面给出的是基本命令字、解释 和 C 语言控制语句举例。 ?显示开关：0x3f 打开显示；0x3e 关闭显示； ?设置显示起始行：0x0c0+起始行取值，其中起始行取值为0 至63； ?设置操作页：0x0b8+页号，其中页号取值为0-7； ?设置操作列：0x40+列号，其中列号为取值为0-63； ◆写显示数据：在使用命令控制字选择操作位置(页数、列数)之后，可以将待显示的 数据写入液晶显示模块的缓存。将数据发送到相应数据控制I/O 接口即可。
数字信号处理课程设计 1
（一）用窗函数法设计FIR数字滤波器 一、设计题目用窗函数法设计FIR数字低通滤波器 二、设计目的 1. 熟悉设计线性相位数字滤波器的一般步骤。 2. 掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 3. 熟悉各种窗函数的作用以及各种窗函数对滤波特性的影响。 4. 学会根据指标要求选取合适的窗函数。 三、设计原理 窗函数法又称为傅里叶级数法，FIR数字滤波器的设计问题就是要所设计的FIR数字滤波器的响应H(ejw)去逼近所要求的理想滤波器的响应Hd(ejw)。从单位取样响应序列来看，就是使所设计的滤波器的h(n)逼近理想单位取样响应序列hd(n)。而且Hd(ejw)=逐段恒定的，且在频带边界处有不连续点，因此序列hd(n)是无限长的，通过直接截取无限长序列以得到有限长序列的办法，可以形象的比喻为h(n)通过一个窗口所看到的一段hd(n)。因此，h(n)也可以表达为hd(n)和一个窗函数w(n)的乘积，h(n)=w(n)hd(n)。这里的窗函数就是矩形序列RN(n)。 四、实现方法 用MATLAB编程实现给定指标要求的滤波器设计 五、设计内容及要求 1、各窗函数图（假设N=67;） N=67;
n=0:N-1; wn1=ones(1,N); stem(n, wn1);矩形窗 figure; wn2=hamming(N); stem(n, wn2);海明窗 figure; wn3=BARTLETT(N); stem(n, wn3);巴特列特 figure; wn4= Hanning(N); stem(n, wn4);汉宁窗 将窗函数分别画出来 2、计算理想低通滤波器单位冲激响应的源程序function[hd]=ideal(wc,N) q=(N-1)/2; n=0:N-1; m=n-q+eps; hd=sin(wc*m)./(pi*m); 3、计算频率响应的源程序 function[H]=fr(b,a,w); m=0:length(b)-1; l=0:length(a)-1; num=b*exp(-j*m'*w); den=a*exp(-j*l'*w); H=num./den;
DSP实验报告
学校代码学号分类号密级 DSP实验报告 院系名称 专业名称 年级 学生姓名 指导老师 年月日
实验一数据存储实验 一、实验目的 1. 掌握 TMS320C54X 程序空间的分配； 2. 掌握 TMS320C54X 数据空间的分配； 3. 能够熟练运用TMS320C54X 数据空间的指令。 二、实验设备 计算机，CCS 3.1版软件，DSP仿真器，E300实验箱，DSP-54XP CPU板。 三、实验系统相关资源介绍 1. 本实验指导书是以TMS320VC5416为例，介绍其相关的内部和外部存储器资源。对于其他类型的CPU请参考查阅相关的数据手册。） 下面给出TMS320VC5416的存储器分配表： 对于数据存储空间而言，映射表相对固定。值得注意的是内部寄存器都映射到数据存储器空间内。因此在编程时这些特定的空间不能作其他用途。 对于程序空间而言，其映射表和CPU 的工作模式有关。当MP/MC 引脚为高电平时，CPU 工作在微处理器模式；当MP/MC引脚为低电平时，CPU工作在微计算机模式。具体的MP和MC模式下的程序和数据映射关系如上图所示。 2. 样例程序实验操作简单说明： 本实验程序将对0x1000 开始的8 个地址空间，填写入0xAAAA 的数据，然后读出，并存储到以0x1008开始的8个地址空间，在CCS中可以观察DATA存储器空间地址0x1000～0x100F 值的变化。 四、实验步骤与内容 1. 在进行 DSP实验之前，需先连接好仿真器、实验箱及计算机，连接方法如下所示： 2. E300 底板的开关SW4 的第1位置ON，其余位置OFF，SW5全部置ON，其余开关不做设置要求。 3. 上电复位 在硬件安装完成后，确认安装正确、各实验部件及电源连接无误后，启动计算机，接通仿真器电源，此时，仿真器上的“红色指示灯”应点亮，否则DSP开发系统与计算机连接存
DSP课程设计报告—刘雅琪
一、课程设计的目的和要求 1.1课程设计目的： 本课程是DSP技术类课程配套的课程设计，要求学生通过高级语言或汇编语言编程实现较复杂的功能。通过课程设计，使学生加深对DSP芯片 TMS320C54的结构、工作原理的理解，获得DSP应用技术的实际训练，掌握设计较复杂DSP系统的基本方法。 1.2课程设计要求 1、认真查阅资料 2、课程设计前认真预习 3、遵守课程设计时间安排 4、认真保质保量完成设计要求 5、认真书写报告 二、系统功能介绍及总体设计方案 2．1 功能介绍 随着信息技术和计算机技术的飞速发展, 数字信号处理技术在众多领域得到广泛应用。数字滤波器由于其精度高、稳定性好、使用灵活等优点, 广泛应用在各种数字信号处理领域。数字滤波器根据冲击响应函数的时域特性, 可以分为FIR （有限长冲激响应滤波器）和IIR（无限长冲激响应滤波器）。FIR滤波器与IIR 滤波器相比,具有严格的线性相位,幅度特性可任意等优点。而且, FIR 滤波器的单位抽样响应是有限长的, 故一定是稳定的, 他又可以用快速傅里叶变换（FFT）算法来实现过滤信号，可大大提高运算效率。 本课程设计的是一个等波纹FIR 低通滤波器，其具体参数为：采样频率 F s=1000Hz，通带频率F pass=150Hz截止频率F sg=250Hz，通带衰减A pass =0.5dB 阻带衰减A stop=80dB。 2．2 总体设计方案： 先进行Matlab 程序设计产生待滤波数据（借助设计工具FDATOOL 产生设计系数），将其导入CCS在CCS!进行仿真调试运行，得到了输入和输出的波形及
其频谱。 三、主要设计内容和步骤 3?1 FIR 数字滤波器的原理分析 3.1.1FIR 数字滤波器 数字滤波器原理一般具有如下差分方程 N A N -1 y(n) f a k X( n- k) 、b k y( n-k) k z 0 k =0 式中x(n)为输入序列，y(n)为输出序列，兔和b k 为滤波器系数，N 是滤波器阶 N J 数。当所有的b k 均为零，则有 y (n )八 时(n-k) ⑵ k=0 (2) 式是FIR 滤波器的差分方程，其一般形式为 N -1 y(n)「h k x( n-k) (3) k ￡ 对(3)式进行z 变换，整理后可得FIR 滤波器的传递函数 FIR 的直接型结构: x(n) ——B —— h(0) n "(2) ' b ——■—— 1 h(N ￡3) ?_m h(N ￡2) I ---- ■—1 ? ■ ” ￡ ■ 1 h(N ￡l) z ￡i z ￡i y(n) H(z) = 迩 2 X o -k h)k)z
数字信号处理课程设计(对音乐信号的各种处理)
实验1 1、音乐信号的音谱和频谱观察 ○1使用wavread语句读取音乐信号，获取抽样率； ○2输出音乐信号的波形和频谱，观察现象； ○3使用sound语句播放音乐信号，注意不同抽样率下的音调变化，解释现象。 clear all;close all;clc [a,fs,bit]=wavread('c:\MATLAB6p5\work\陪你一起看草原.wav'); size(a); y1=a(:,1); a1=y1(10000:60000) figure; subplot(2,1,1),plot(a); subplot(2,1,2),plot(a1); x1=resample(a1,2,1); %y=resample(x,p,q)返回量的长度是向量x的p/q倍sound(x1,fs); %sound(a,fs); N1=length(a1); F1=fft(a1,N1); w=2/N1*[0:N1-1]; %频谱图横坐标设置 figure; plot(w,abs(F1)); N2=length(a1); t=0:1/N2:1/N2*(N2-1); title('傅利叶变换'); %傅利叶变换; figure; plot(a1); title('时域波形'); %时域波形;
1，以二倍的抽样率听声音信号时，音乐播放的特别快，像被压缩了，播放的时间比原信号短。 2，以二分之一的抽样率听声音信号时，音乐播放的特别慢，像被拉长了，播放的时间比原信号长。 3，原信号频谱截止频率为0.5*pi 实验2 2、音乐信号的抽取（减抽样） ○1观察音乐信号频率上限，选择适当的抽取间隔对信号进行减抽样（给出两种抽取间隔， 代表混叠和非混叠）； ○2输出减抽样音乐信号的波形和频谱，观察现象，给出理论解释； ○3播放减抽样音乐信号，注意抽样率的改变，比较不同抽取间隔下的声音，解释现象。 clear all;close all;clc [a,fs,bit]=wavread('c:\MATLAB6p5\work\陪你一起看草原.wav'); size(a); y1=a(:,1); a1=y1(10000:60000)