湖南理工学院数字信号处理(DSP)课程设计指导书(2011年用)
数字信号处理课程设计
指
导
书
信息与通信工程学院
一、数字信号处理课程设计目的
通过课程设计，主要达到以下目的：
1、使学生进一步掌握数字信号处理课程的基本理论、基本方法和基本技术。
2、使学生增进对MATLAB的认识，利用MATLAB加深对理论知识的理解。
3、使学生了解和掌握使用MATLAB的应用过程和方法，为以后的设计打下良好基础。
4、通过课程设计，培养学生能根据设计要求，进行理论知识分析、设计方法总结、典型实例设计等方面的设计综合能力。
二、数字信号处理课程设计说明及要求
1、课程设计选题方面，学生可以从老师的命题中任选一题进行课程设计；也可自已命题，但必须要经过指导教师审查同意后方可进行设计。
2、课程设计以MATLAB软件为设计工具，要求学生能熟练掌握MATLAB软件的使用方法。
3、课程设计主要包括理论分析、方法总结、典型实例设计等三方面内容。要求学生根据设计要求，进行理论知识分析，归纳设计方法，选择好典型实例并进行设计。实例设计要求有源程序，对设计结果或数据波形要进行分析论证。
4、要写出详细的设计报告。要求学生能独立写出文理通顺的、有理论根据的、实事求是的、科学严谨的课程设计报告。字数不少于三千字，发现雷同或类同现象的各方都一律重做，且成绩不能评定为良好及以上等级。
三、数字信号处理课程设计过程
课程设计包括理论和实践两个方面。学生对设计任务进行分析、设计、制作与调试等工作是课程设计的实践部分；撰写课程设计的总结报告，即将分析、设计、制作和调试过程进行全面总结，是把实践内容提升到理论高度的过程，是课程设计的理论部分。通过课程设计报告，可以培养学生的理论学习能力、资料查阅能力、技术归纳能力、结论分析能力、论文撰写能力和工作总结能力。课程设计大致包括以下几个环节：
1、选择题目：根据自己掌握的知识和具备的能力，选择合适的题目。
2、明确任务：根据选择的题目，进一步明确设计任务或技术指标。
3、理论分析：从理论方面分析和解决设计任务。
4、技术实现：从实践方面达到或实现理论分析。
5、得出结论：列出程序结果或数据波形，得出设计结论。
6、设计总结：结合以上设计环节，写出设计报告，总结经验方法，得出设计结论，概括成果意义等等，指出存在的问题或努力的方向。
四、数字信号处理课程设计题目
组次题目设计
条件
实习
要求
上课
节数
考核环节
与措施
1 离散系统的时域分析及MATLAB实现设计报告
2 离散系统的频域分析及MATLAB实现设计报告
3 序列的Z变换与DFT的关系研究设计报告
4 时域采样理论研究及MATLAB实现设计报告
5 频域采样理论研究及MATLAB实现设计报告
6 基于MATLAB的采样定理仿真实现设计报告
7 卷积运算及算法实现设计报告
8 离散系统的零极点对频率响应的影响分析设计报告
9 直接DFT运算的算法分析及MATLAB实现设计报告
10 按时间抽取的DFT快速算法分析及MATLAB实现设计报告
11 按频率抽取的DFT快速算法分析及MATLAB实现设计报告
12 信号的频谱分析及MATLAB实现设计报告
13 级联型数字滤波器的结构分析与实现设计报告
14 并联型数字滤波器的结构分析与实现设计报告
15 IIR数字滤波器设计及MATLAB实现设计报告
16 FIR数字滤波器设计及MATLAB实现设计报告
17 基于MATLAB的音频信号处理技术实现设计报告
18 基于MATLAB的噪声抑制技术实现设计报告
五、对课程设计报告的要求
课程设计报告的封面一律按照范文规定的模版格式，课程设计报告的内容主要包括设计题目、设计要求、设计原理、设计方法、技术实现、设计结果、数据波形、收获与体会和参考文献等项目。这些项目多少与格式不作统一限制，但要求用A4纸打印。电子文档以学生的一卡通学号姓名为文件名（如：12345678910张三），发送到hnistcai@https://www.wendangku.net/doc/df16846244.html,邮箱。课程设计的选题于本学期第16周之前完成，课程设计工作在下学期开学前完成，课程设计报告在下学期开学第一同之内完成。递交课程设计报告的最后时间是下学期第2周星期二下午。
六、参考资料
[1] 陈怀琛,吴大正,高西全.MATLAB及在电子信息课程中的应用(第2版)[M].北京:电子工业出版社, 2004
[2] 高西全,丁玉美.数字信号处理(第三版)[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008
[3] 刘顺兰,吴杰.数字信号处理(第二版)[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008
[4] 吴湘淇.信号、系统与信号处理(上、下)[M].北京:电子工业出版社,2000
[5] 张志勇.精通MATLAB6.5[M].北京：北京航空航天大学出版社,2003
[6] 门爱东,杨波,全子一.数字信号处理[M].北京：人民邮电出版社, 2003
[7] 吴湘淇.信号与系统(第3版)[M].北京:电子工业出版社, 2009
[8] 吴湘淇,肖熙，郝晓莉.信号、系统与信号处理的软硬件实现[M].北京:电子工业出版社, 2002
[9] 万建伟,王玲.信号处理仿真技术[M].长沙:国防科技大学出版社, 2008
[10] John G. Proakis,Dimitris G. Manolakis. 数字信号处理[M].方艳梅,刘永清译.北京:电子工业出版社, 2007
[11] Sanjit K Mitra. 数字信号处理实验指导书[M].孙洪等译.北京:电子工业出版社,2006
另外：请同学们根据自己的选题，确定好关键词，在网上搜索一些参考内容，也可在校园网图书馆中的数字资源搜索下载自己需要的参考文章。
附：课程设计报告范文
《数字信号处理》
课程设计报告
FIR数字滤波器设计及MATLAB实现
专业：通信工程
班级：通信09-1BF
组次：第10组
姓名：张三
学号：14062300513
FIR 数字滤波器设计及MATLAB 实现
一、设计目的
MATLAB 是一种以数值计算和数据图示为主的计算机软件，并包含适应多个学科的专业软件包，以及完善程序开发功能。在MATLAB 中设计并实现FIR 数字滤波器，就是MATLAB 软件在信号处理中的应用。通过这次课程设计，以期我们能更加熟悉MATLAB 的功能，掌握MATLAB 程序设计，为以后的毕业设计奠定一定的基础。
二、设计任务
用窗函数法设计线性相位FIR 低通滤波器，该滤波器的通带截止频率4/π=w c ，单位脉冲响应h(n)的长度M=21，并绘出h(n)及其幅度响应特性曲线。
三、设计原理
① 窗函数设计法的基本原理：为了用∑
-=-=
1
)()(M n jnw
jw
e
e n h H 逼近理想的频率响应
e h e
H jnw
n d
jw
d n -∞
-∞
=∑=)()(，获取有限长序列h(n)的最有效方法是用一个有限长的窗口函数
序列w(n)来截取无限长序列),(n h d 即： h(n)=w(n))(n h d 其中：
?????≤<≤=-π
αw w w w e e
c c w
j iw
0)(H d
e
e
H
h j n w
w
j d d w w n c
c
)(21)(απ
--
?=
dw =
[]
)
()
(sin
απα--n n w
c
② 在MATLAB 信号处理工具箱中为用户提供了Boxcar(矩形)，Bartlet(巴特利特)，
Hanning(汉宁)等函数，这些函数可通过“help signal ﹨signal ”获取。由于这些窗函数调用格式相同，下面仅以矩形函数为例说明其调用格式。
格式：w=boxcar(M)
功能：返回M 点矩形窗序列。
窗的长度M 又称为窗函数设计FIR 数字滤波器的阶数。根据卷积理论可知，
)
(e jw
H =
θ
π
θθπ
πd W e e
H
w j j d )()(21)
(--
?
因此，)(e jw
H 逼近程度的好坏完全取决于窗函数的频率特性。表（1）给出了部分窗函数
的频率特性。
表（1） 在相同条件下，部分窗函数的频率特性
名称
主 瓣 带 宽 过 渡 带 宽 最 小 阻 带 衰 减 Boxcar （矩形） 4π/M 1.8π/M 21dB Bartlet (巴特利特) 8π/M 4.2π/M 25dB Hanning (汉宁) 8π/M 6.2π/M 44dB Hamming(哈明) 8π/M 6.6π/M 51dB Blackman(布莱克曼) 12π/M
11π/M
74dB
四、设计过程
在这里我假设低通滤波响应的频率响应为
?????≤<≤=-π
αw w w w e e c c w
j iw 0)(H d 中心点2/)1(-=N α=(21-1)/2=10 ;
4/π=w
c
相应的单位脉冲响应)(n h d 为
e
e
H
h j n w
w
j d d w w n c
c
)(21)(απ
--
?=
dw=
[]
)
()
(sin
απα--n n w
c
=
[]
)
10()10(4/sin --n n ππ
对于滤波器窗函数序列的形状及长度的选择很关键，一般希望窗函数满足以下两项要求：
⑴ 窗函数主瓣尽可能地窄，以获取较陡的过渡带。
⑵ 尽量减少窗谱的最大旁瓣的相对幅度。也就是能尽量集中于主瓣，这样使肩峰和波纹减少，就可增大阻带的衰减。
但是这两项是不能同时都满足的。当选用主瓣宽度较窄时，虽然得到较陡的过渡带，但通带和阻带的波动明显增加；当选用最小的旁瓣幅度时，虽能得到平坦的幅度响应和较小的阻带波纹，但过渡带会加宽，也即主瓣会加宽。因此，对于这个设计，我决定采用矩形窗设计。 )()()(n w n n h h
d
=
01-≤≤N n
而对于矩形窗
==)()(n n w R
N
????
?≤≤其他
2001
n
e W e
W jw
R
jw
R w 10)()(-=
)
2/s i n ()2/21sin()(w w w W
R
=
)()()(n w n n h h d =
=
[]
)
10()10(4/sin --n n ππ)(n R
N
FIR 滤波器的系统函数H(z)
z
n
n n h z H -=∑
=20
)()(=∑
=20
n []
)
10()10(4/sin --n n ππ)
(n R
N
z
n
-
MATLAB 源程序为：
M=21;wc=pi/4; %理想低通滤波器参数 n=0:M-1;r=(M-1)/2; nr=n-r+eps*((n-r)==0);
hdn=sin(wc*nr)/pi./nr; %计算理想低通单位脉冲响应hd(n)
if rem(M,2)~=0,hdn(r+1)=wc/pi;end; %M 为奇数时，处理n=r 点的0/0型 wn1=boxcar(M); %矩形窗 hn1=hdn.*wn1'; %加窗 subplot(2,1,1);stem(n,hn1,'.');line([0,20],[0,0]); xlabel('n'),ylabel('h(n)'),title('矩形窗设计的h(n)'); hw1=fft(hn1,512);w1=2*[0:511]/512; %求频谱 subplot(2,1,2),plot(w1,20*log10(abs(hw1)))
xlabel('w/pi'),ylabel('幅度（dB）');title('幅度特性（dB）');
程序运行结果如下图：
结论:
通过这次课程设计，我们可总结得知窗函数设计FIR滤波器的步骤：
①根据技术要求确定待求滤波器的单位取样响应。
②由过渡带及阻带衰减的要求，选择窗函数的形式，并估计窗口长度N。
③计算滤波器的单位取样响应。
④验算技术指标是否满足要求。
而在用窗函数设计FIR数字滤波器的时候，我们应该特别注意窗函数序列的形状及长度的选择。即设计窗函数的时候，窗函数形式的选择最为关键。
五、收获与体会
因为这次课程设计，我重新温习了有关FIR滤波器的这部分内容，以前遗留下的很多疑问再通过这次作业，有一部分已得到解决。用MATLAB设计滤波器，使我对MATLAB 这个软件有了更深层次的了解，相信如果以后还要用MATLAB这个软件的话，特别是写有关数字信号处理方面的程序，应该不是问题。
这是我第二次写课程设计报告，虽说写的不怎么样，但我还较满意。因为我享受了过程，几天忙着找资料，有很努力的去做，想想如果把这种认真放到做别的事情，就算最后没成功也会很高兴，比起不努力去做总是会有成效的。
《数字信号处理》
课程设计报告
信号的频谱分析及MATLAB实现
专业：通信工程
班级：通信09-2BF
组次：第12组
姓名：杨慧银
学号：14062300513
信号的频谱分析及MATLAB 实现
摘 要：DFT 是在时域和频域上都已离散的傅里叶变换，适于数值计算且有快速算法，是利用计算机实现信号频谱分析的常用数学工具。文章介绍了利用DFT 分析信号频谱的基本流程，重点阐述了频谱分析过程中误差形成的原因及减小分析误差的主要措施，实例列举了MATLAB 环境下频谱分析的实现程序。通过与理论分析的对比，解释了利用DFT 分析信号频谱时存在的频谱混叠、频谱泄漏及栅栏效应，并提出了相应的改进方法。
关键词：MATLAB ；频谱分析；离散傅里叶变换；频谱混叠；频谱泄漏；栅栏效应
引 言
信号的频谱分析就是利用傅里叶分析的方法，求出与时域描述相对应的频域描述，从中找出信号频谱的变化规律，以达到特征提取的目的［1］。不同信号的傅里叶分析理论与方法，在有关专业书中都有介绍，但实际的待分析信号一般没有解析式，直接利用公式进行傅里叶分析非常困难。DFT 是一种时域和频域均离散化的傅里叶变换，适合数值计算且有快速算法，是分析信号的有力工具。下面以连续时间信号为例，介绍利用DFT 分析信号频谱的基本流程，重点阐述频谱分析过程中可能存在的误差，实例列出MATLAB 环境下频谱分析的实现程序。
1 分析流程
实际信号一般没有解析表达式，不能直接利用傅里叶分析公式计算频谱，虽然可以采用数值积分方法进行频谱分析，但因数据量大、速度慢而无应用价值。DFT 在时域和频域均实现了离散化，适合数值计算且有快速算法，是利用计算机分析信号频谱的首选工具。由于DFT 要求信号时域离散且数量有限，如果是时域连续信号则必须先进行时域采样，即使是离散信号，如果序列很长或采样点数太多，计算机存储和DFT 计算都很困难，通常采用加窗方法截取部分数据进行DFT 运算。对于有限长序列，因其频谱是连续的，DFT 只能描述其有限个频点数据，故存在所谓栅栏效应。总之，用DFT 分析实际信号的频谱，其结果必然是近似的。即使是对所有离散信号进行DFT 变换，也只能用有限个频谱数据近似表示连续频谱；如果对离散信号进行了加窗处理，则会因截断效应产生吉伯斯现象；倘若是连续信号，则还会出现频谱混叠。但如果合理选择参数，分析误差完全可以控制在允许范围内，利用DFT 分析信号的频谱在工程上是完全可行的［2］。分析信号频谱的基本流程如图1所示。
2 分析误差
利用DFT （实际是用FFT ）对连续或离散信号进行频谱分析时，如果信号连续一般要进行采样和截
断，即使信号离散也往往需要进行加窗截断。用有限的离散数据进行DFT 变换，得到有限个DFT 数据值，与原信号的频谱肯定不同，这种不同就是分析误差。下面按信号频谱分析的基本流程，分别介绍误差形成的原因及减小分析误差的主要措施，为实际分析过程中适当选择参数提供理论依据。 2.1 混叠现象
对连续信号进行频谱分析时，先要对信号进行采样，理论上要求采样频率s f 必须大于两倍信号的最高频率［3］。在满足采样定理条件下，采样序列的数字频谱能准确反映连续信号的模拟频谱，否则会
LPF
A/D
DFT
x'(t )
x (t )
x (n )
xw (n )
w (n )
X (k )
图1 信号频谱分析的基本流程
发生频谱混叠现象。严格地讲，实际信号的持续时间有限、频谱无限，为了尽可能减少频谱混叠，信号在采样之前一般都要进行预滤波处理。预滤波也不可能是理想低通，所以频谱混叠不可避免。在实际工作中，为了减小频谱混叠的影响，可通过适当提高防混叠滤波器的指标和适当增大采样频率来实现，采样频率常取信号最高频率的2.5～3倍。各类连续信号采样频率的选取原则与方法可参考文［2］。 2.2 截断效应
利用计算机对离散序列或连续信号的采样序列进行DFT 运算时，往往要进行截断，即将离散序列进行加窗处理。对离散序列的加窗实际上是将离散序列与窗函数相乘，加窗后信号的频谱是加窗前信号的频谱与窗函数频谱的卷积，造成截断后信号的频谱与截断前信号的频谱不同，这就是所谓截断效应。截断效应对频谱分析的影响主要表现在两个方面：
1．频谱泄漏 原序列经截断后，频谱会向两边展宽，通常称这种展宽为泄漏。频谱泄漏使频谱变模糊，分辨率变差，泄漏程度和窗函数幅度谱主瓣宽度有关。窗型一定，窗口越长，主瓣越窄，频谱泄漏越小。窗口长度一定，矩形窗主瓣最窄，频谱泄漏最小，但其旁瓣的幅度最大。
2．谱间干扰 对原序列截断，频谱不仅会向附近展宽，还会形成许多旁瓣，引起不同频率间的干扰，简称谱间干扰。特别是强信号谱的旁瓣可能湮没弱信号的主谱或误认为是另一假信号的主谱线。矩形窗的旁瓣幅度大，谱间干扰严重。相对而言，布莱克曼窗的旁瓣幅度比矩形窗小，谱间干扰小，但其主瓣过渡带宽，分辨率差。
采样频率或采样周期是在满足混叠误差前提下选取的，当采样频率或采样周期确定后，适当增加窗口长度有利于减小截断效应。工程上，可用试探法确定窗口长度M ，即将M 加倍，分别进行DFT 运算，直到相邻两个长度的计算结果接近，取长度较小的M ，这样既可满足截断效应要求，又可使存储单元最小且运算速度最快。如对频率分辨率0F 有要求，则窗口长度M 可取0
F f s 或大于且接近该值的2的整
数幂。在窗口长度一定情况下，如果希望引起频谱扩展的过渡带窄，可选矩形窗，但其旁瓣大，谱间干扰严重。若选用布莱克曼窗，旁瓣幅度小，谱间干扰相对较小，但主瓣过渡带更宽，分辨率会进一步下降［4］。 2.3 栅栏效应
对加窗后的序列进行DFT 运算时，DFT 长度必须大于或等于加窗序列的长度，否则会作自动截短处理。实际的DFT 运算一般采用FFT 算法，其长度取大于或等于加窗序列的2的整数幂，不足进行补零处理，得到的DFT 值是对加窗序列的连续谱进行等间隔取样的结果。这就好比通过一个有很多缝隙的栅栏去观察一个连续频谱，很多地方会被栅栏挡住，故称栅栏效应。在加窗序列的尾部补零可使频谱的取样点更密，相当于加密了栅栏的缝隙，使原来看不到的谱分量可能看得到，减小了栅栏效应，但由于被观察的连续谱并没有发生变化，故频率分辨率并没有提高，最多只能说可视分辨率提高了［5］
。要提高信
号的频率分辨率，选择主瓣窄的截断窗有一定的改善，但谱间干扰会更严重，根本上只能通过增加原始
信号的长度来实现。
3 分析实例
对信号进行频谱分析时，由于信号不同，傅里叶分析的频率单位也可能不同，频率轴有不同的定标方式。为了便于对不同信号的傅里叶分析进行对比，这里统一采用无纲量的归一化频率单位，即模拟频率对采样频率归一化；模拟角频率对采样角频率归一化；数字频率对2π归一化；DFT 的k 值对总点数归一化。同时，为了便于与理论值进行对比，理解误差的形成和大小，这里以确定信号的幅度谱分析为例进行分析说明。假设信号为：)()(t u e t x t
-=，分析过程：首先利用CTFT 公式计算其模拟频谱的理论值；然后对其进行等间隔理想采样，得到)(n x 序列，利用DTFT 公式计算采样序列的数字连续频谱理论值，通过与模拟频谱的理论值对比，理解混叠误差形成的原因及减小误差的措施；接下来是对)(n x 序
列进行加窗处理，得到有限长加窗序列)
(n
xw的数字连续
xw，再次利用DTFT公式计算加窗后序列)
(n
频谱，并与加窗前)
x的数字连续频谱进行对比，理解截断误差形成的原因及减小误差的措施；最后
(n
是对加窗序列进行DFT运算，得到加窗后序列)
(n
xw数字连续频谱进行等间
(n
xw的DFT值，它是对)
隔采样的采样值，通过对比，理解栅栏效应及DFT点数对栅栏效应的影响。利用MATLAB实现上述分析过程的程序如下：
clc;close all;clear;
%CTFT程序，以x(t)=exp(-t) t>=0 为例
%利用数值运算计算并绘制连续信号波形
L=4, %定义信号波形显示时间长度
fs=4,T=1/fs; %定义采样频率和采样周期
t_num=linspace(0,L,100);%取若干时点,点数决定作图精度
xt_num=exp(-1*t_num);%计算信号在各时点的数值
subplot(3,2,1);plot(t_num,xt_num),%绘信号波形
xlabel('时间(秒)'),ylabel('x(t)'),%加标签
grid,title('(a) 信号时域波形'),%加网格和标题
%利用符号运算和数值运算计算连续信号幅度谱的理论值
syms t W %定义时间和角频率符号对象
xt=exp(-1*t)*heaviside(t),%连续信号解析式
XW=fourier(xt,t,W),%用完整调用格式计算其傅氏变换
%在0两边取若干归一化频点，点数决定作图精度
w1=[linspace(-0.5,0,50),linspace(0,1.5,150)];
XW_num=subs(XW,W,w1*2*pi*fs);%利用置换函数求频谱数值解
mag1=abs(XW_num);%计算各频点频谱的幅值
subplot(3,2,2);plot(w1,mag1),%绘制归一化频率幅值谱线
xlabel('频率(*2*pi*fs)rad/s'),ylabel('幅度'),%加标签
grid,title('(b) 连续信号幅频理论值'),%加网格和标题
%DTFT程序，以x(n)=exp(-nT) n>=0 为例
%利用数值运算计算并绘制离散信号图形
N=L*fs+1;n_num=0:N-1;%生成信号波形采样点
xn_num=exp(-1*n_num*T);%计算信号理想采样后的序列值
subplot(3,2,3);stem(n_num,xn_num,'b.'),%绘序列图形
xlabel('n'),ylabel('x(n)'),%加标签
grid,title('(c) 理想采样图形'),%加网格和标题
%利用符号运算和数值运算计算离散信号幅度谱的理论值
syms n z w %定义符号对象
xn=exp(-n*T), %定义离散信号
Xz=ztrans(xn,n,z),%用完整调用格式计算其Z变换
%利用复合函数计算序列傅里叶变换的解析解
Z=exp(j*w);Hejw=compose(Xz,Z,z,w);
Hejw_num=subs(Hejw,w,w1*2*pi);%求频谱数值解
mag2=abs(Hejw_num);%计算各频点频谱的幅度
subplot(3,2,4);plot(w1,mag2*T),%绘制频谱幅度曲线
xlabel('频率(*2*pi)rad'),ylabel('幅度'),%加标签
grid,title('(d) 离散信号幅频理论值'),%加网格和标题
%序列加窗图示及频谱幅值绘制
%利用数值运算计算并绘制加窗后序列xw(n)的图形
M=8;win=(window(@rectwin,M))';%定义窗点和窗型
xwn=xn_num.*[win,zeros(1,N-M)];%给离散信号加窗
subplot(3,2,5);stem(n_num,xwn,'b.'),%加窗序列图示
xlabel('n'),ylabel('xw(n)'),%加标签
grid,title('(e) 加窗序列图形'),%加网格和标题
%利用符号运算和数值运算计算加窗序列的频谱幅值
%先求加窗序列的Z变换,注意表达式长度限制问题
Xwz=0;for n=0:(M-1);Xwz = Xwz+xwn(n+1)*z^(-n); end
%利用复合函数计算加窗序列傅里叶变换的解析解
Zw=exp(j*w);HejwM=compose(Xwz,Zw,z,w);
HejwM_num=subs(HejwM,w,w1*2*pi);%求频谱数值解
mag3=abs(HejwM_num);%计算各频点频谱的幅度
subplot(3,2,6);plot(w1,mag3*T),%绘频谱幅度曲线
%利用DFT计算加窗序列xw(n)的离散谱幅值
Ndft=16, Xk=fft(xwn,Ndft);%定义DFT点数和DFT运算
Xk0=fftshift(Xk)*T;%将DFT值0对称和幅值加权处理
if mod(Ndft,2)==0; N1=Ndft; else N1=Ndft-1; end;
k=[0:(Ndft-1)]-N1/2;wk=k/Ndft;%0对称取值并归一化
hold on;stem(wk,abs(Xk0),'r.'),%绘制DFT图形
legend('幅谱','DFT',0),%加响应图例，位置自动最佳
xlabel('归一化频率'),ylabel('幅度'),%加标签
grid,title('( f ) 加窗序列幅谱及其DFT幅值'),
plot(w1,mag1,'k:'),%与连续信号幅谱的理论值比较
该程序过程清晰、容易理
解，程序运行结果如图2所示。
图2（a）是信号的时域波形，
图2（b）是对应的幅度谱图。
由于在归一化频率为0.5的地
方还有较大幅度，所以对信号进
行理想采样后存在较大的混叠
失真，表现在图2（d）中归一
化频率为-0.5～0.5范围内的波
形与图2（b）的波形明显不同。
图2（e）是理想采样序列加矩
形窗得到的图形，对应的幅度谱
线如图2（f）中实线所示。该
谱线与图2（d）相比有明显的
不同（如波动现象），这是加窗
图2 频谱分析图解说明
截断的结果。窗口长度越短截断效应会越明显。对加窗序列进行DFT运算，只要DFT点数大于等于窗口长度，算出的DFT值就是对加窗序列的连续频谱在一个周期内进行的等间隔采样的采样值。在图2（f）中表现为DFT幅值在加窗序列连续幅谱的谱线上，是连续频谱曲线上的有限个数据点，即所谓栅栏效应。图2（f）中用虚线画出了连续信号的幅谱理论值，与DFT的幅值对比，存在一定误差，但只要采样频率足够高，时窗长度足够长，FFT点数足够大，得到的DFT值越逼近实际频谱。
4 结束语
利用傅里叶分析方法可以对各类信号进行频谱分析，DFT在时域和频域均实现了离散，适合数值运算且有快速算法，解决了利用计算机分析信号频谱的难题。在实际分析过程中，对连续信号先要进行采样，会出现频谱混叠现象。对离散信号一般要进行加窗处理，会出现频谱泄漏和谱间干扰等截断效应。对加窗序列进行DFT运算，只能得到该序列连续谱的等间隔取样数据，故存在栅栏效应。理解了各种误差形成的原因和可能产生的不良后果，合理选择分析参数，完全可以使分析结果在工程误差允许范围内。
参考文献：
[1] 吴湘淇.信号与系统(第3版)[M].北京:电子工业出版社, 2009
[2] 吴湘淇,肖熙，郝晓莉.信号、系统与信号处理的软硬件实现[M].北京:电子工业出版社, 2002:45-78
[3] John G. Proakis,Dimitris G. Manolakis. 数字信号处理[M].方艳梅,刘永清译.北京:电子工业出版社, 2006:282-295
[4] 万建伟,王玲.信号处理仿真技术[M].长沙:国防科技大学出版社, 2008:77-88
[5] 赵彦斌,张永瑞.信号谱分析中参数选择对频率分辨率的影响[J].电子科技, 2005,194(11)：6-9
[6] 栗学丽,刘琚.“数字信号处理”教学中易混淆的问题讨论[J].电气电子教学学报，2009,31(4)：39-41
[7] 汉泽西,姚英彪.用DFT分析正弦信号频谱时应注意的几个问题[J].西安石油学院学报，2003,18(2)：67-70
[8] 张志勇.精通MATLAB6.5[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003
[9] 高西全,丁玉美.数字信号处理(第三版)[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008：95-105
[10] 刘顺兰,吴杰.数字信号处理(第二版)[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008：137-145
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)