733数字信号处理课程设计9版大纲樊洪斌

《数字信号处理课程设计》大纲

课程编号: 07050033

课程名称：数字信号处理课程设计

英文名称：Digital Signal Processing

课程类型: 专业任选课

学时：12学时

学分：0.5学分

适用对象:通信工程

先修课程：高等数学、工程数学、复变函数、信号与系统

一、课程设计的性质及目的

<一）课程设计性质：

数字信号处理课程设计是在介绍典型的DSP处理器TMS320C54X的硬件系统、软件系统以及开发环境的基础上，通过逐步深入的方法，分次利用DSP系统资源

<二）课程设计的目的：

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。

二．课程设计的说明及要求

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、课程设计要求学生写出详细的设计报告，包括设计源程序及设计结果和数据波形等内容。

3、要求学生能熟练掌握MATLAB软件的使用方法。

4、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。

三、课程设计的选题内容

设计题一：IIR数字滤波器设计及MATLAB实现

1. IIR<无限脉冲响应）模拟滤波器设计

（1）模拟低通滤波器设计

设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个模拟低通滤波器，对于滤波器的类型可以1 / 8 自行选择<如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）。

总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标

<2）模拟高通滤波器设计

设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个模拟高通滤波器，对于滤波器的类型可以自行选择<如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）。

总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标

<3）模拟带通滤波器设计

设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个模拟带通滤波器，对于滤波器的类型可以自行选择<如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）。

总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标

<4）模拟带阻滤波器设计

设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个模拟带阻滤波器，对于滤波器的类型可以自行选择<如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）。

2.IIR<无限脉冲响应）数字滤波器设计

<1）IIR数字低通滤波器设计

设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个数字低通滤波器，对于滤波器的类型可以自行选择<如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）。

总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标

<2）IIR数字高通滤波器设计

设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个数字高通滤波器，对于滤波器的类型可以自行选择<如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）。

总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标

<3）IIR数字带通滤波器设计

设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个数字带通滤波器，对于滤波器的类型可以自行选择<如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）。

总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标

<4）IIR数字带阻滤波器设计

设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个数字带阻滤波器，对于滤波器的类型可以自行选择<如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）。

设计题二：FIR数字滤波器设计及MATLAB实现

2 / 8

FIR<有限脉冲响应）数字滤波器设计

<1）基于矩形窗的FIR滤波器设计

设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个基于矩形窗的FIR滤波器。

总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标+窗函数

技术指标：低通或高通技术指标；带通或带阻技术指标；阶数N

<2）基于汉宁窗<升余弦窗）的FIR滤波器设计

设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个基于汉宁窗的FIR滤波器。

总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标+窗函数

技术指标：低通或高通技术指标；带通或带阻技术指标；阶数N

<3）基于汉明窗<改进的升余弦窗）的FIR滤波器设计

设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个基于汉明窗的FIR滤波器。

总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标+窗函数

技术指标：低通或高通技术指标；带通或带阻技术指标；阶数N

<4）基于布莱克曼窗<三阶升余弦窗）的FIR滤波器设计

设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个基于布莱克曼窗的FIR滤波器。

总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标+窗函数

技术指标：低通或高通技术指标；带通或带阻技术指标；阶数N

设计题目三: 语音信号的处理与滤波<一）

1．熟悉并掌握MATLAB中有关声音

2．在MATLAB环境中，使用声音相关函数录制2秒左右自己的声音，抽样率是8000Hz/s。<考虑如何解决一个实际问题：录制刚开始时，常会出现实际发出声音落后录制动作半拍的现象，如何排除对这些无效点的采样？）

3．分别取8000个和16000个数据进行频谱分析，得到幅度和相位谱，比较二者异同并分析原因。4．针对电话信道<最高3500Hz），设计一个FIR或IIR滤波器进行滤波，把抽样率转变为7000Hz/s，并进行频谱分析，得到幅度和相位谱。

5．把处理后的所有数据储存为声音文件，与原始声音进行比较。

设计题目四：语音信号的处理与滤波<二）

内容：录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换法设计滤波3 / 8

器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号；换一个与你性别相异的人录制同样一段语音内容，分析两段内容相同的语音信号频谱之间有什么特点；再录制一段同样长时间的背景噪声叠加到你的语音信号中，分析叠加前后信号频谱的变化，设计一个合适的滤波器，能够把该噪声滤除；最后，设计一个信号处理系统界面。

设计题目五：编程实现任意确定信号的频谱分析算法。

<1）对给定的CEG和弦音音频文件取合适长度的采样记录点，然后进行

频谱分析<信号的时域及幅频特性曲线要画出）。

<2）分析CEG和弦音频谱特点，对该信号频谱能量相对较为集中的频带<分低、中、高频）实现滤波<分别使用低通，带通及高通），显示滤波后信号的时域和频域曲线，并对滤波后的信号与原信号的音频进行声音回放比较。

<3）在低、中、高三个频带中，各滤出三个能量最集中的频簇，显示滤波后信号的时域和频域曲线。

<4）任意选择几个滤出的频带<或频簇）进行时域信号重建<合成），与原信号的音频进行声音回放比较。

设计题目六：语音信号的采集与处理

1、语音信号的采集

利用Windows下的录音机，录制一段自己的话音，时间在1s内，然后在Matlab软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。

2、语音信号的频谱分析

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，要求学生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。

3、设计数字滤波器和画出其频率响应给出各滤波器的性能指标；

给定滤波器的性能指标如下：

<1）低通滤波器的性能指标：fb=1000Hz,fc=1200Hz,As=100dB,Ap=1dB.

(2 >高通滤波器的性能指标：fc=4800Hz,fb=5000Hz,As=100dB,Ap=1dB.

(3>带通滤波器的性能指标：fb1=1200Hz, fb2=3000Hz,fc1=1000Hz,

fc2=3200Hz,As=100dB,Ap=1dB.

采用窗函数法和双线性变换法设计上面要求的3种滤波器，并画出滤波器的频率响应；

4、用滤波器对信号进行滤波，然后用自己设计的滤波器对采集到的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形及频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；