数字信号课程设计报告
数字信号处理课程设计报告.doc
数字信号处理课程设计报告淮阴工学院数字信号处理课程设计报告课题名称基于MATLAB的语音信号分析和处理-低通部分姓名xx 学号1234567890 班级电子0000 专业电子信息工程归口系部电子与电气工程学院起迄日期2014年12月22日2014年12月26日设计地点13306 指导教师数字信号处理课程设计指导小组提交报告日期2014年12月29日一、设计目的与任务通过数字信号处理的课程设计，使学生对信号的采集，处理，传输，显示，存储和分析等有一个系统的掌握和理解。
巩固和运用数字信号处理课程中的理论知识和实验技能，掌握最基本的数字信号处理的理论和方法，培养学生发现问题，分析问题和解决问题的能力。
二、基本要求1．基本要求设计一个语音信号分析和处理系统，要求学生对所采集的语音信号在MATLAB软件平台下进行频谱分析和处理；2．提高要求对所采集的语音信号叠加干扰噪声进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。
3．基本教学要求每组一台电脑（附话筒和耳机），电脑安装MATLAB软件。
三、设计要求本次课程设计最终要求提交设计说明书，由以下各部分组成1．理论依据根据设计要求分析系统功能，掌握设计中所需的理论（采样频率，采样位数的概念，采样定理；时域信号的DFT，FFT及频谱分析；数字滤波器的设计原理和方法，各种不同性能的滤波器的性能比较），阐述设计原理。
2．信号采集采集语音信号，画出信号的时域波形图和频谱图。
3．数字滤波器设计根据语音信号的特点，设计IIR低通数字滤波器；FIR低通数字滤波器；画出各种数字滤波器的频率响应图。
4．信号处理1）利用设计的IIR数字滤波器分别对采集的信号进行滤波处理；2）利用设计的FIR数字滤波器分别对采集的信号进行滤波处理；3）在原始的语音信号3000HZ 以上频段叠加白噪声，选择所设计的一种对叠加白噪声后的语音信号处理，滤除白噪声；4）画出处理过程中所得的各种波形及频谱图。
数字信号处理课程设计
目录一、摘要.................................................................................................................................... - 2 -1、DSP简介 ................................................................................................................... - 2 -2、系统框图...................................................................................................................... - 3 -二、概述.................................................................................................................................... - 4 -1、系统框图描述...................................................................................................................... - 4 -2、设计目的.............................................................................................................................. - 4 -三、系统设计............................................................................................................................ - 4 -1、总体方案设计 ........................................................................................................... - 4 -2、设计原理.................................................................................................................... - 4 -四、硬件设计............................................................................................................................ - 6 -1、系统硬件框图.............................................................................................................. - 6 -2、 TMS320C5402简介....................................................................................................... - 6 -3、电源设计...................................................................................................................... - 7 -4、复位电路设计.............................................................................................................. - 7 -5、时钟电路设计.............................................................................................................. - 8 -6、 D/A数据转换通道....................................................................................................... - 8 -7、独立键盘设计.............................................................................................................. - 9 -五、软件设计.......................................................................................................................... - 10 -1、正弦波形产生原理.................................................................................................... - 10 -2、设计方案.................................................................................................................... - 10 -3、中断程序流程图........................................................................................................ - 11 -4、正弦信号发生器程序清单........................................................................................ - 12 -六、实验结果.......................................................................................................................... - 18 -1、CCS工程项目的调试 ............................................................................................... - 18 -2、仿真结果...................................................................................................................... - 18 -七、总结.................................................................................................................................. - 21 -八、参考文献.......................................................................................................................... - 21 -一、摘要1、DSP简介数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。
数字信号处理教程第二版课程设计
数字信号处理教程第二版课程设计1. 项目背景数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是近年来发展最为迅速的学科之一。
在现代通信、控制、音频、视频等领域得到了广泛的应用。
而数字信号处理教程则是DSP学习的入门教材。
本课程设计旨在加深同学们对数字信号处理理论知识的理解，提高同学们的分析及解决数字信号处理问题的能力。
2. 课程内容本课程设计基于数字信号处理教程第二版，其中包括了以下几个方面的内容：2.1 数字信号处理基础本章主要内容包括采样、量化、离散傅里叶变换、数字滤波器设计等基础概念，为后续章节的学习打下基础。
2.2 时域和频域分析时域分析包括了线性时不变系统的时域响应和卷积定理的讲解；频域分析则主要讲解了频谱、功率谱、预测、循环卷积等方面的知识。
2.3 离散傅里叶变换本章主要介绍离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，简称DFT）的概念及其在数字信号处理领域中的作用，同时还包括了FFT 算法和频域滤波的内容。
2.4 数字滤波器设计及实现本章主要涵盖数字滤波器设计的整个流程，包括了IIR和FIR两类数字滤波器的设计及其在实际应用中的实现。
2.5 DSP处理器及应用本章主要介绍DSP处理器的基本原理和内部构造及其在音频处理、图像处理和通信领域中的应用。
3. 课程要求3.1 课堂讲授老师会通过PPT讲授以上5个章节的内容，讲解完后会留下问答的时间。
同学们应积极思考问题，提出询问，共同讨论解答问题。
3.2 课程设计设计一份数字滤波器，包括其IIR和FIR两个版本，需使用Matlab 或者Python实现。
同学们需要掌握数字滤波器基本概念、对数字信号和滤波器的理解，并能熟练使用Matlab或Python进行数据处理和仿真。
3.3 课程考核课程考核主要分为两部分：•课堂调查问卷满分10分，调查问卷将在整个课程结束后进行，主要考查同学们对数字信号处理知识的掌握和应用能力。
dsp综合设计课程设计报告
dsp综合设计课程设计报告一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握DSP（数字信号处理器）综合设计的基本理论和实践技能。
通过本课程的学习，学生应能够：1.知识目标：理解DSP的基本概念、原理和应用；熟悉DSP芯片的内部结构和编程方法；掌握DSP算法的设计和实现。
2.技能目标：能够使用DSP芯片进行数字信号处理的设计和实现；具备DSP程序的编写和调试能力；能够进行DSP系统的故障诊断和优化。
3.情感态度价值观目标：培养学生对DSP技术的兴趣和热情，提高学生的问题解决能力和创新意识，使学生认识到DSP技术在现代社会中的重要性和应用价值。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括DSP的基本理论、DSP芯片的内部结构和工作原理、DSP程序的设计和调试方法、DSP应用系统的设计和实现等。
具体包括以下几个部分：1.DSP的基本概念和原理：数字信号处理的基本概念、算法和特点；DSP芯片的分类和特点。
2.DSP芯片的内部结构：了解DSP芯片的内部结构和工作原理，包括CPU、内存、接口、外设等部分。
3.DSP程序的设计和调试：学习DSP程序的设计方法，包括算法描述、程序编写和调试技巧。
4.DSP应用系统的设计和实现：掌握DSP应用系统的设计方法，包括系统架构、硬件选型、软件开发和系统测试等。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法等。
具体方法如下：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握DSP的基本理论和原理，引导学生理解DSP技术的核心概念。
2.案例分析法：通过分析具体的DSP应用案例，使学生了解DSP技术的实际应用，培养学生的实际操作能力。
3.实验法：通过实验操作，使学生熟悉DSP芯片的使用方法和编程技巧，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选择一本合适的教材，作为学生学习的基础资料，提供系统的DSP知识。
数字信号处理课程设计
数字信号处理课程设计
一、概述
本次信号处理课程设计主要对常见的数字信号处理算法进行实现。
主要内容包括数字信号滤波器、傅立叶变换和数字信号检测算法。
通过实验，学生将学习主要处理手段；同时了解数字信号处理的基本原理和应用。
二、主要内容
（1）数字信号滤波器：实现简单的数字滤波器，同时计算滤波器的频率响应；
（2）傅立叶变换：实现常用的傅立叶变换，并利用变换后的信号图像进行频率分析；
（3）数字信号检测算法：实现基本的一阶和二阶差分算法，并利用此算法进行实时信号检测；
三、实验步骤
（1）准备实验材料：将数字信号的原始信号数据以文件的形式存储，使用MATLAB等软件进行处理；
（2）实现数字滤波器：实现一阶以及多阶低通、高通和带通滤波器，
并计算响应的频谱；
（3）实现傅立叶变换：实现Fourier变换后的信号图像处理，如二维DFT等；
（4）实现数字信号检测算法：实现一阶和二阶差分算法，并利用此算法进行实时信号检测；
（5）数字信号处理综合应用实验：针对实际的数字信号，分析信号的特征，并基于实验结果进行信号处理算法的比较。
四、实验结果
完成本次实验后，可以实现对不同数字信号的处理，掌握其中滤波器、傅立叶变换等数字信号处理理论，并掌握常规的算法，学会运用算法实现实际信号处理工程。
数字信号处理课程设计
index=1; while n<=N IND(n)=index; index=index+k; index=mod(index, 2^Bits); n=n+1; end m=IND; IND=IND+1; y=LUT(IND); subplot(212) plot(t,y) figure(1); axis([0 endtime-1.2 1.2]); grid on 3、测试结果 ⑴输入 dds(10,100,10,0.5)，输出波形图如图 2
结论：实验测得输出频率为 10Hz,与理论值相符，实验正确。
题目二
数字锁相环的 MATLAB 实现 及仿真
一、 设计目的
1、理解数字锁相环的原理，熟悉实现流程。 2、学会用 MATlab 进行一些信号分析
二、 数字锁相环原理
1、数字锁相环简介 锁相环 (phase-locked loop)为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法， 主要有 VCO（压控振荡器）和 PLL IC （锁相环集成电路）,压控振荡器给出一个 信号,一部分作为输出，另一部分通过分频与 PLL IC 所产生的本振信号作相位比 较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变化，则 PLL IC 的电压输出端的电压发生变化，去控制 VCO,直到相位差恢复，达到锁频 的目的， 是一种能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环 电子电路。 锁相环的用途是在收、 发通信双方建立载波同步或位同步，分为模拟锁相环 和数字锁相环两种。 随着数字电路技术的发展，数字锁相环以其独有的优势在调 制解调、频率合成、FM 立体声解码、彩色副载波同步、图象处理等各个方面得 到了广泛的应用。 数字锁相环不仅吸收了数字电路可靠性高、体积小、价格低 等优点， 还解决了模拟锁相环的直流零点漂移、器件饱和及易受电源和环境温度 变化等缺点， 此外还具有对离散样值的实时处理能力，已成为锁相技术发展的方 向。 2、DPLL 基本模型和原理 全数字锁相环包括数字鉴相鉴频器（PFD） 、数字滤波器（LPF） 、数字振荡 器（NCO）三部分，如下图所示：
中南大学数字信号处理课程设计
中南大学数字信号处理课程设计报告专业班级: 电信1303指导老师：姓名:学号:目录一、课程设计要求二、设计过程（1）设计题目（2）设计源代码（3）设计结果（4）结果分析三、设计总结与心得体会四、课程设计指导书一、课程设计要求1、课程设计指导书①《数字信号处理（第二版）》，丁玉美等，西安电子科技大学出版社；②《MATLAB 及在电子信息课程中的应用》，陈怀琛等，电子工业出版社。
2、课程设计题目⑴、信号发生器用户根据测试需要，可任选以下两种方式之一生成测试信号：①、直接输入（或从文件读取）测试序列；②、输入由多个不同频率正弦信号叠加组合而成的模拟信号公式（如式1-1 所示）、采样频率（Hz）、采样点数，动态生成该信号的采样序列，作为测试信号。
⑵、频谱分析使用FFT 对产生的测试信号进行频谱分析并展示其幅频特性与相频特性，指定需要滤除的频带，通过选择滤波器类型（IIR / FIR），确定对应的滤波器（低通、高通）技术指标。
⑶、滤波器设计根据以上技术指标（通带截止频率、通带最大衰减、阻带截止频率、阻带最小衰减），设计数字滤波器，生成相应的滤波器系数，并画出对应的滤波器幅频特性与相频特性。
①IIR DF 设计：可选择滤波器基型（巴特沃斯或切比雪夫型）；②FIR DF 设计：使用窗口法（可选择窗口类型，并比较分析基于不同窗口、不同阶数所设计数字滤波器的特点）。
⑷、数字滤波根据设计的滤波器系数，对测试信号进行数字滤波，展示滤波后信号的幅频特性与相频特性，分析是否满足滤波要求（对同一滤波要求，对比分析各类滤波器的差异）。
①IIR DF：要求通过差分方程迭代实现滤波（未知初值置零处理）；②FIR DF：要求通过快速卷积实现滤波（对于长序列，可以选择使用重叠相加或重叠保留法进行卷积运算）。
⑸、选做内容将一段语音作为测试信号，通过频谱展示和语音播放，对比分析滤波前后语音信号的变化，进一步加深对数字信号处理的理解。
3、具体要求⑴、使用MATLAB（或其它开发工具）编程实现上述内容，写出课程设计报告。
fundamentalsofdigitalsignalprocessing课程设计
Fundamentals of Digital Signal Processing 课程设计一、课程设计的目的和意义数字信号处理是电子信息专业的重要课程之一，是掌握现代信号处理技术的必修课程。
本次课程设计旨在巩固和深化同学们对于数字信号处理的理解和实践能力。
通过课程设计，可以帮助学生更好地理解数字信号处理的基本概念、原理和方法，提高学生的实际操作能力，培养工程实践能力和团队协作能力，提高学生的综合素质。
二、课程设计的主要内容1. 实验器材1.电脑一台2.程序集成开发环境Keil uVision53.万用表和示波器一台2. 实验内容1.基本信号的时间和频域分析目的：了解基本信号的结构与特性，建立时间域和频域分析方法，为后续信号处理打下基础。
步骤：（1）构造三种基本信号：方波，三角波和正弦波。
（2）利用示波器测量信号的时间轴，（3）利用万用表测量信号的电压幅值，（4）在Keil uVision5中计算出信号的频谱分布。
2.数字滤波器去噪实验目的：利用数字滤波器对带有噪声的信号进行去噪。
步骤：（1）生成1000Hz正弦波作为原始信号。
（2）在信号中加入高斯白噪声进行干扰。
（3）利用FIR滤波器去除干扰后输出滤波后的信号。
（4）测量滤波前、滤波后的信号电压幅值，并对滤波前、滤波后信号的频谱分布进行比较。
3.信号变换实验目的：理解傅里叶变换和其在实际信号分析中的应用。
步骤：（1）利用Keil uVision5中的FFT工具对1000Hz正弦波进行傅里叶变换。
（2）观察输出结果并解释其意义。
（3）对另外两种基本波形进行傅里叶变换，并比较其与正弦波的差异。
（4）以实际信号为例，进行复杂信号的频域分析。
4.数字信号编码与解码实验目的：了解数字信号编码与解码的基本原理和方法。
步骤：（1）将一个信号利用模拟调制方式（例如AM、FM、PM等）进行调制，并输出模拟信号。
（2）利用AD转换器将模拟信号转换成数字信号。
（3）将数字信号解调还原成模拟信号。
数字信号处理课程设计
-40 -60 -80 -100 -120 -140
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0.1
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1
等波纹滤波器法设计FIR数字滤波器
Matlab应用的函数
[M,fo,ao,w]=remezord(f,a,dev) 与remez 配合使用，用于算出适合要求的滤波器阶次M ，fo和ao为有 2B个元素的向量，fo是频率轴分点，ao是在这些频率分点上理想的幅 频响应，w是有B个元素的向量，表示各频带的加权值。由于 remezord给出的阶次M有可能偏低，这时需要适当增加M。 f是具有2B个元素的向量，由通带边缘频率和阻带边缘频率构成，dev 若是两个值则为高通或低通，三个值为带通或带阻，由通带和阻带上 的偏差决定 Remez 设计出等波纹滤波器 freqz(B,A,N)：离散系统频响特性 B和A分别为离散系统的系统函数分 子、分母多项式的系数向量，N为正整数 (频率等分点的值 )
60
70
0.5
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10
20
30
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50
60
70
小结
（1）在时域求系统响应的方法有两种,第一种是通过解差分 方程求得系统输出;第二种是已知系统的单位脉冲响应,通 过求输入信号和系统单位脉冲响应的线性卷积求得系统输 出。 （2）检验系统的稳定性，其方法是在输入端加入单位阶跃 序列， 观察输出波形,如果波形稳定在一个常数值上,系 统稳定,否则不稳定。
数字信号处理课程设计csdn
数字信号处理课程设计csdn一、教学目标本课程的教学目标旨在帮助学生掌握数字信号处理的基本概念、原理和方法，培养学生运用数字信号处理技术解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：–掌握数字信号处理的基本原理，包括采样、量化、数字滤波、傅里叶变换等；–了解数字信号处理的应用领域，如通信、音视频处理、图像处理等；–熟悉常用的数字信号处理算法和软件工具。
2.技能目标：–能够运用数字信号处理理论分析和解决实际问题；–具备使用Matlab等软件进行数字信号处理的能力；–学会阅读和分析数字信号处理的文献和资料。
3.情感态度价值观目标：–培养学生的团队合作精神和自主学习能力；–激发学生对数字信号处理的兴趣和热情，提高学生的专业素养。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.数字信号处理基本概念：采样、量化、数字信号表示和运算；2.数字滤波器：滤波器设计方法、常见滤波器类型及应用；3.离散傅里叶变换：DFT原理、快速傅里叶变换（FFT）算法及应用；4.数字信号处理算法和软件工具：Matlab及其在数字信号处理中的应用；5.数字信号处理应用案例：通信系统、音视频处理、图像处理等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式，包括：1.讲授法：用于传授基本概念、原理和方法；2.案例分析法：通过实际案例，让学生更好地理解数字信号处理的应用；3.实验法：利用Matlab软件，让学生动手实践，培养实际操作能力；4.小组讨论法：鼓励学生分组讨论，培养团队合作精神和自主学习能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《数字信号处理》（或其他主流教材）；2.参考书：提供相关的学术文献和资料，供学生拓展阅读；3.多媒体资料：制作课件、视频等，辅助学生理解和掌握知识；4.实验设备：计算机、Matlab软件等，供学生进行实验和实践。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评价方式，全面客观地评价学生的学习成果。
数字信号课程设计冯美军
数字信号课程设计冯美军一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握数字信号的基本概念、原理和应用，培养学生对数字信号处理技术的兴趣和热情，提高学生在实际工程中的应用能力。
知识目标：使学生了解数字信号的基本概念、特点和分类，掌握数字信号处理的基本原理和方法，了解数字信号处理技术在工程中的应用。
技能目标：通过理论学习和实践操作，使学生能够熟练使用数字信号处理软件，具备分析和处理数字信号的能力。
情感态度价值观目标：培养学生对科学探索的兴趣，提高学生的问题解决能力和创新意识，使学生认识到数字信号处理技术在现代社会中的重要性，培养学生的社会责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括数字信号的基本概念、数字信号处理的基本原理和方法、数字信号处理技术的应用。
1.数字信号的基本概念：数字信号的定义、特点和分类。
2.数字信号处理的基本原理和方法：离散时间信号处理、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、数字滤波器设计等。
3.数字信号处理技术的应用：语音信号处理、图像信号处理、通信系统中的应用等。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学，包括：1.讲授法：通过讲解和演示，使学生掌握数字信号处理的基本原理和方法。
2.讨论法：通过分组讨论和课堂讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解数字信号处理技术在工程中的应用。
4.实验法：通过实验操作，使学生熟练掌握数字信号处理软件，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了保证本课程的顺利进行，将准备以下教学资源：1.教材：《数字信号处理》2.参考书：《数字信号处理教程》、《数字信号处理实践》3.多媒体资料：课件、教学视频、实验数据等4.实验设备：计算机、数字信号处理软件、信号发生器、示波器等五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，将采用多种评估方式相结合的方法，包括平时表现、作业、考试等。
1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等表现，评估学生的学习态度和理解能力。
数字信号处理课程设计
数字信号处理 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字信号处理的基本概念、原理和方法，掌握其数学表达和物理意义；2. 掌握数字信号处理中的关键算法，如傅里叶变换、快速傅里叶变换、滤波器设计等；3. 了解数字信号处理技术在通信、语音、图像等领域的应用。
技能目标：1. 能够运用所学知识分析数字信号处理问题，提出合理的解决方案；2. 能够运用编程工具（如MATLAB）实现基本的数字信号处理算法，解决实际问题；3. 能够对数字信号处理系统的性能进行分析和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字信号处理学科的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神，提高沟通与表达能力；3. 增强学生对我国在数字信号处理领域取得成就的自豪感，树立为国家和民族发展贡献力量的信心。
课程性质：本课程为专业选修课，旨在使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法，培养其解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的数学基础和编程能力，对数字信号处理有一定了解，但缺乏系统学习和实践经验。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，采用案例教学、互动讨论等教学方法，提高学生的参与度和实践能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 数字信号处理基础：包括数字信号、离散时间信号与系统、信号的采样与恢复等基本概念，使学生建立数字信号处理的基本理论框架。
教材章节：第一章 数字信号处理概述2. 傅里叶变换及其应用：介绍傅里叶变换的原理、性质和应用，以及快速傅里叶变换算法。
教材章节：第二章 傅里叶变换及其应用3. 数字滤波器设计：讲解数字滤波器的基本原理、设计方法和性能评价，包括IIR和FIR滤波器。
教材章节：第三章 数字滤波器设计4. 数字信号处理应用案例分析：通过通信、语音、图像等领域的实际案例，使学生了解数字信号处理技术的应用。
数字信号处理课程设计IIR.
吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院数字信号处理课程设计报告设计题目：IIR数字滤波器的设计专业班级：信工102学生姓名：丁航学号：10210211指导教师：杨佳吴贺君设计时间：2013.01.07－2013.01.11IIR 数字滤波器设计报告一、设计的作用、目的目的：课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。
本次课程设计一方面通过MATLAB 仿真设计内容，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充。
作用：加深对脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR 滤波器数字滤波器基本方法的了解，熟悉这一设计的计算机编程。
观察用脉冲响应不变法和双线性变换法设计的数字滤波器和响应模拟滤波器的时域特性和频域特性，比较所涉及的数字滤波器和响应的模拟滤波器的频域特性，观察脉冲响应不变法设计中产生的频域混淆现象。
学会MATLAB 的使用，掌握运用MATLAB 设计IIR 低通滤波器。
熟悉Butterworth 滤波器、Chebyshev 滤波器和椭圆滤波器的频率特性。
二、设计任务及要求通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下要求：1.掌握双线性变换法及脉冲响应不变法设计IIR 数字滤波器以及窗函数法设计FIR 数字滤波器的原理、具体方法及计算机编程2.观察双线性变换法、脉冲响应不变法及窗函数法设计的滤波器的频域特性，了解各种方法的特点3.用MATLAB 画出三种方法设计数字滤波器的幅频特性曲线，记录带宽和衰减量，检查结果是否满足要求。
三、设计内容已知通带截止频率kHz f p 2.0=,通带最大衰减dB P 1=α,阻带截止频率kHz f s 3.0=，阻带最小衰减dB s 25=α，T=1ms ，按照以上技术要求，用脉冲响应不变法和双线性变换法设计巴特沃斯数字低通滤波器，并观察所设计数字滤波器的幅频特性曲线。
数字信号处理课程设计
数字信号处理课程设计（综合实验）班级：电子信息工程1202X姓名：X X学号：1207050227指导教师:XXX设计时间：2014.12.22—2015.1。
4成绩:评实验一时域采样与频域采样定理的验证实验一、设计目的1。
时域采样理论与频域采样理论是数字信号处理中的重要理论.要求掌握模拟信号采样前后频谱的变化，以及如何选择采样频率才能使采样后的信号不丢失信息；2. 要求掌握频率域采样会引起时域周期化的概念，以及频率域采样定理及其对频域采样点数选择的指导作用。
二、程序运行结果1。
时域采样定理验证结果:2。
频域采样定理验证结果:三、参数与结果分析1。
时域采样参数与结果分析：对模拟信号()ax t以T进行时域等间隔理想采样，形成的采样信号的频谱会以采样角频率Ωs（Ωs=2π/T)为周期进行周期延拓。
采样频率Ωs必须大于等于模拟信号最高频率的两倍以上，才能使采样信号的频谱不产生频谱混叠。
() ax t的最高截止频率为500HZ，而因为采样频率不同,得到的x1（n)、x2(n）、x3(n）的长度不同。
频谱分布也就不同。
x1(n）、x2（n）、x3(n)分别为采样频率为1000HZ、300HZ、200HZ 时候的采样序列，而进行64点DFT之后通过DFT分析频谱后得实验图中的图，可见在采样频率大于等于1000时采样后的频谱无混叠，采样频率小于1000时频谱出现混叠且在Fs/2处最为严重。
2.频域采样参数与结果分析：对信号x（n）的频谱函数进行N点等间隔采样，进行N 点IDFT[（）NXk］得到的序列就是原序列x(n）以N为周期进行周期延拓后的主值区序列。
对于给定的x（n）三角波序列其长度为27点则由频率域采样定理可知当进行32点采样后进应该无混叠而16点采样后进行IFFT得到的x（n）有混叠,由实验的图形可知频域采样定理的正确性.四、思考题如果序列x（n）的长度为M，希望得到其频谱在[0， 2π］上的N点等间隔采样，当N<M 时，如何用一次最少点数的DFT得到该频谱采样？答：通过实验结果可知，可以先对原序列x(n)以N为周期进行周期延拓后取主值区序列，再计算N点DFT则得到N点频域采样。
数字信号处理课程设计
4实训程序
2.
01
n=0:40;
02
a=2;b=-3;
03
x1=cos(2*pi*0.12*n);
04
x2=cos(2*pi*0.45*n);
05
x=a*x1+b*x2;
06
num=[1 1 1]/3;
07
den=1;
08
ic=[0 1];
09
clf;
10
4实训程序
y1=filter(num,den,x1,ic);
4实训程序
num=[1 1 1]/3;
ic=[0 0];
y1=filter(num,den,x1,ic);
y2=filter(num,den,x2,ic);
yt=[0 0 y1];
d=y2-yt;
n=[n 41 42];
subplot(3,1,1)
stem(n,y2,"filled");
den=1;
9
4实训程序
subplot(3,1,2)
stem(n,yt,"filled");
ylabel('Amplitude');
title('输出的线性组合：a*y_{1}(n)+b*y_{2}(n)');
subplot(3,1,3)
stem(n,d,"filled");
xlabel('Time index n');
stem(n1,x1,"filled")
axis([-3 4 -1 13])
n2=[0 1 2];
（1）
x2=0.5.^n2;
数字信号处理课程设计报告_4
目录一、课程设计的目的 (2)二、数字滤波器的设计步骤 (2)2.2、IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的区别 (2)三、IIR数字滤波器 (3)3.1、IIR数字滤波器的特点 (3)3.1.2、IIR数字滤波器采用递归型结构 (3)3.1.3、借助成熟的模拟滤波器的成果 (3)3.1.4、需加相位校准网络 (3)3.2、用双线性法设计IIR数字滤波器 (3)3.3、巴特沃斯低通滤波器的设计 (4)3.4、巴特沃斯高通滤波器的设计 (5)3.4.1、巴特沃斯高通滤波器各参数图形 (5)3.4.2、巴特沃斯高通滤波器滤波效果图 (5)四、FIR数字滤波器 (5)4.1、FIR滤波器的特点 (5)4.2、窗函数法设计FIR数字滤波器 (6)五、程序实例源码 (8)六、问题分析 (12)七、心得体会 (13)八、参考文献 (13)一、课程设计的目的数字滤波是数字信号分析中最重要的组成部分之一，与模拟滤波相比，它具有精度和稳定性高、系统函数容易改变、灵活性强、便于大规模集成和可实现多维滤波等优点。
在信号的过滤、检测和参数的估计等方面，经典数字滤波器是使用最广泛的一种线性系统。
本次课程设计是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 数字滤波器和用窗函数法设计FIR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、数字滤波器的设计步骤2.1、不论是IIR滤波器还是FIR滤波器的设计都包括三个步骤：(1)按照实际任务的要求，确定滤波器的性能指标。
(2)用一个因果、稳定的离散线性时不变系统的系统函数去逼近这一性能指标。
根据不同的要求可以用IIR系统函数，也可以用FIR系统函数去逼近。
(3)利用有限精度算法实现系统函数，包括结构选择，字长选择等。
2.2、IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的区别2.2.1、单位响应IIR数字滤波器单位响应为无限脉冲序列，而FIR数字滤波器单位响应为有限的；FIR滤波器，也就是“非递归滤波器”，没有引入反馈。
数字信号课程设计
摘要MATLAB是“矩阵实验室”（MATrix LABoratoy）的缩写，是一种科学计算软件，主要适用于矩阵运算及控制和信息处理领域的分析设计，它使用方便，输入简捷，运算高效，内容丰富，因此很多专家在自己擅长的领域用它编写了许多专门的MATLAB工具包，由于MATLAB功能的不断扩展，所以是科学研究中最常用必不可少的工具。
系统的时域特性指的是系统的线性是不变性质、因果性和稳定性。
稳定性是指对任意的有界输入信号，系统都能得到有界的系统响应，系统的稳定性有其差分方程的系数决定。
本课题利用MATLAB的信号处理工具箱提供的filter函数来实现线性常数差分方程。
关键词：MATLAB；因果稳定；线性时不变目录1 课题描述 (3)2 设计原理 (3)2.1稳态解 (3)2.2暂态解 (4)2.3时不变性质 (5)3 设计过程 (5)3.1软件介绍 (5)3.1.1 MATLAB特点 (5)3.2设计内容 (6)3.3设计步骤 (7)4程序运行结果及分析 (8)总结 (10)参考文献 (11)1 课题描述同时满足线性和时不变特性的系统称为时域离散线性时不变系统，同时满足因果和稳定特性的系统称为因果稳定系统。
MATLAB 是MATrix LABoratory 的缩写，早期主要用于现代控制中复杂的矩阵、向量的各种运算。
MATLAB 以矩阵作为基本编程单元，它提供了各种矩阵的运算与操作，并有较强的绘图功能。
本课题是利用MATLAB 的信号处理工具箱提供的filter 函数来实现线性常数差分方程。
开发工具: MATLAB2设计原理设N 阶线性常数差分方程为：∑∑==-=-Mk k Nk k k n x b k n y a 0)()( （2.1）2.1求稳态解如果输入序列x （n ）是在n=0以前∞时加上的，n 时刻的y （n ）是稳态解，对（2.1）式求Z 变换，得到：∑∑=--==Mk k k kNk k z z X b zz Y a 0)()()()(0z X z azb z Y Nk kkMk kk∑∑=-=-=)()()(z X z H z Y =式中 ∑∑=-=-=Nk kkMk kkz azb z H 00)()]([)(z Y IZT n y = （2.1.1）2求暂态解对于N 阶差分方程，求暂态解必须已知N 个初始条件。
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一、语音信号去噪处理1.设计要求：（1）在windows系统下的录音机录制一段1s左右的语音信号作为原声信号，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）画出语音信号的时域波形，对采样后的语音进行fft变换，得到信号的频谱特性；对语音信号分别加入正弦噪声和白噪声，画出加噪信号的时域波形和频谱图；（3）根据对加噪语音信号谱分析结果，确定滤除噪声滤波器的技术指标，设计合适的数字滤波器，并画出滤波器的频域响应；（4）用所设计的滤波器对加噪的信号进行滤波，在同一个窗口画出滤波前后信号的时域图和频谱图，对滤波前后的信号进行对比，分析信号变化；（5）利用sound(x)回放语音信号，验证设计效果。
2.设计步骤：（1）找到7s的语音信号，利用函数wavread对语音信号进行信号读取；（2）计算样本时刻和频谱图的频率，并进行N+1点FFT变换；（3）加噪声为5000Hz的正弦信号正弦噪声，采用awgn函数加信噪比为10的高斯白噪声；（4）设计滤波器；（5）绘出相应的时域、频域图；（6）利用sound函数进行原始信号的语音播放，加噪声音播放，以及滤波之后的语言播放。
3.设计实现：（1）时域图与频谱图（加正弦）录入原始信号的时域图：加入正弦信号后的时域图：滤波后的时域图：录入原始信号的频域图：加入正弦信号后的频率图：滤波后的频域图：采用巴斯低通滤波器滤除正弦波：（2）具体代码实现：[x,fs,bits]=wavread('E:\mcpass.wav');%原信号n=size(x,1); %提取采样信号的长度t=(0:length(x)-1)/fs; %计算样本时刻f=fs*(0:(n+1)/2-1)/n+1; %计算频域图的频率X=fft(x,n+1); %进行N+1点FFT变换ts=0:1/fs:(size(x)-1)/fs; %将所加噪声信号的点数调整到与原始信号相同s=x+0.05*sin(2*pi*5000*ts)'; %加噪声为5000Hz的正弦信号正弦噪声S=fft(s,n+1); %加正弦噪声后的频域%正弦滤波wp=2000/fs*2*pi; %2000为通带截止频率ws=3000/fs*2*pi; %3000为阻带下限截止频率Rp=4; %通带波纹Rs=25; %阻带波纹T=1/fs;Fs=1/T; %定义采样间隔Wp=2/T*tan(wp/2); %计算对应的数字频率Ws=2/T*tan(ws/2);[N,wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,'s'); %计算滤波器介数和截止频率[c,d]=butter(N,wn,'s'); %计算滤波器系统函数分子分母系数[B,A]=bilinear(c,d,Fs); %双线性变换得到数字滤波器系统函数分子分母系数[Hb,Wc]=freqz(B,A);sf=filter(B,A,s); %对加噪信号进行滤波Sf=fft(sf,n+1); %对滤波后进行N+1点FFT变换%绘图部分figure(3);plot(fs*Wc/(2*pi),20*log10(abs(Hb)));title('巴斯低通滤波器频域响应图');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');figure(1);subplot(3,1,1);plot(t,x);title('原信号时域')xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');figure(2);subplot(3,1,1);plot(f,abs(X(1:(n+1)/2)));title('原信号频域')xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');figure(1);subplot(3,1,2);plot(t,s);title('加正弦信号后的时域')xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');figure(2);subplot(3,1,2);plot(f,abs(S(1:(n+1)/2)));title('加正弦信号后的频域图') xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');figure(1)subplot(3,1,3);plot(t,sf);title('滤波后的时域图');xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');figure(2)subplot(3,1,3);plot(f,abs(Sf(1:(n+1)/2))); title('滤波后的频域图'); xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');sound(x);sound(s);sound(sf);（3）时域图与频域图（加白噪声）加白噪声后的时域图和滤除之后的时域图：加白噪声和滤除之后的频域图：采用blackman函数滤波：具体代码实现：[x,fs,bits]=wavread('E:\hbsong.wav');N=size(x,1);t=(0:length(x)-1)/fs;f=fs*(0:(N+1)/2-1)/N+1;X=fft(x,N+1);%加高斯白噪声z=awgn(x,20); %对信号加信噪比为10的高斯白噪声N1=size(z,1); %提取采样信号的长度t=(0:length(z)-1)/fs; %计算样本时刻f=fs*(0:(N1+1)/2-1)/N1+1;Z=fft(z,N1+1);Wp=2500/fs*2*pi;Ws=3000/fs*2*pi; %计算对应的数字频率B=Ws-Wp;n=ceil(1*pi/B);wc=(Wp+Ws)/2;b=fir1(n-1,wc/pi,'stop',blackman(n));%blackman窗函数滤波[H,w]=freqz(b,1);y=fftfilt(b,z);t1=(0:length(y)-1)/fs;Y=fft(y,N1+1);subplot(2,2,1);plot(t,z);title('加高斯白噪声后时域图');subplot(2,2,2);plot(f,abs(Z(1:(N1+1)/2)));title('滤波前信号频谱图')figureplot(fs*w/(2*pi),20*log10);title('blackman函数频域响应图');title('频率响应')xlabel('频率（Hz）');ylabel('幅度');subplot(2,2,3);plot(t1,y)title('滤波后信号时域图');xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');subplot(2,2,4);plot(f,abs(Y(1:(N1+1)/2)));title('滤波后信号频谱图')xlabel('频率（Hz）');ylabel('幅度');sound(y,fs)二、语音信号的延时和混响1.设计要求：（1）利用Windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的语音信号，时间控制在1s左右，并对录制的信号进行采样；（2）语音信号的频谱分析，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；将信号加入延时和混响，再分析其频谱，并与原始信号频谱进行比较；（3）设计几种特殊类型的滤波器：单回声滤波器，多重回声滤波器，全通结构的混响器，并画出滤波器的频域响应；（4）用自己设计的滤波器对采集的语音信号进行滤波；（5）分析得到信号的频谱，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；（6）回放语音信号。
2. 设计步骤：（1）录入原始声音信号；（2）计算样本时刻和频谱图的频率，并进行N+1点FFT变换；（3）加入单回声；（4）设计单回声滤波器幅频响应函数；（5）绘出相应时域与频域图；（6）利用sound函数进行原始信号的语音播放，加单回声后语言播放，以及滤除之后的语言播放；3.设计实现：（1）时域图和频域图（加单回声）原始信号时域图：滤波后的时域图：原始信号频域图：滤波后频域图：单回声滤波器幅频响应：（2）具体代码实现（单回声）：[x,fs,bits]=wavread('E:\mcpass.wav');%原声音信号n=size(x,1);t=(0:length(x)-1)/fs;f=fs*(0:(n+1)/2-1)/n+1;X=fft(x,n+1);a=0.6;%单回声滤波R=fs*a;B=[1,zeros(1,R-2),a];A=[1,zeros(1,R-1)];y = filter(B,A,x);Y=fft(y,n+1);[H,W]=freqz(B,A); %求单回声滤波器幅频响应函数%绘图部分figure(2);plot(fs*W/(2*pi),20*log10(abs(H)));title('频率响应');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');figure(1);subplot(4,1,1);plot(t,x);title('原信号时域');xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');subplot(4,1,2);plot(f,abs(X(1:(n+1)/2)));title('原信号频域');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');figure(1);subplot(4,1,3);plot(t,y);title('滤波后时域图');xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');figure(1);subplot(4,1,4);plot(f,abs(Y(1:(n+1)/2)));title('滤波后频域图');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');sound(x,fs,bits);sound(y,fs,bits);（3）时域图与频域图（多重回声）原始信号时域图与多重信号时域图：原始信号时域图与多重信号频域图：多重回声滤波器幅频响应：（4）具体代码实现（多回声）%原声音信号[x,fs,bits]=wavread('E:\mcpass.wav');N=size(x,1);t=(0:length(x)-1)/fs;f=fs*(0:(N+1)/2-1)/N+1;%多重回声a=0.5;R=fs*a;B=[1,zeros(1,R-2)];A=[1,zeros(1,R-1),a];yd = filter(B,A,x); %滤波器函数%频率响应[Hb,Wc]=freqz(B,A); %求多重回声滤波器幅频响应函数%绘图部分figure(2);plot(fs*Wc/(2*pi),20*log10(abs(Hb)));title('多重滤波器频域响应图')xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');figure(1);subplot(4,1,1);plot(t,x);title('原信号时域');xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');X=fft(x,N+1);subplot(4,1,3);plot(f,abs(X(1:(N+1)/2)));title('原信号频域');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');figure(1);subplot(4,1,2);plot(t,yd);title('多重信号时域图')xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');Yd=fft(yd,N+1); %多重回声滤波后信号FFT变换subplot(4,1,4);plot(f,abs(Yd(1:(N+1)/2)));title('多重信号频域图');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');sound(x);sound(yd);（5）时域图与频域图（全通滤波器）原始信号时域图与全通滤波器时域图：原始信号时域图与全通滤波器频域图：全通滤波器的频域响应图：（6）具体代码实现（全通滤波器）：%原声音信号[x,fs,bits]=wavread('E:\mcpass.wav');N=size(x,1);t=(0:length(x)-1)/fs;f=fs*(0:(N+1)/2-1)/N+1;%全通结构混响a=0.5;R=fs*a;B=[a,zeros(1,R-2),1];A=[1,zeros(1,R-2),a];yd = filter(B,A,x);%频率响应[Hb,Wc]=freqz(B,A); %求全通滤波器幅频响应函数figure(2);plot(fs*Wc/(2*pi),20*log10(abs(Hb)));title('全通结构频域响应图') xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');figure(1);subplot(4,1,1);plot(t,x);title('原信号时域');xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');X=fft(x,N+1);subplot(4,1,3);plot(f,abs(X(1:(N+1)/2)));title('原信号频域');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');figure(1);subplot(4,1,2);plot(t,yd);title('全通滤波器时域图');xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');Yd=fft(yd,N+1);subplot(4,1,4);plot(f,abs(Yd(1:(N+1)/2)));title('全通滤波器频域图');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');sound(x);sound(yd);（7）时域图与频域图（延时与混响）原始信号时域图：延时时域图：混响时域图：原始信号频域：延时信号频域图：混响信号频域图：（8）具体代码实现（延时与混响）：[x,fs,bits]=wavread('E:\mcpass.wav');N=size(x,1);t=(0:length(x)-1)/fs;f=fs*(0:(N+1)/2-1)/N+1;xd=[zeros(300,1);x]; %信号延时td=(0:length(xd)-1)/fs;Xd=fft(xd);Xd1=fftshift(Xd);dFs =fs/length(xd);xd1=[x;zeros(300,1)];%信号混响x1=xd1+xd;Xhun=fft(x1);%混响信号fft变换Xh2=fftshift(x1);%平移，中心为0频率dFs = fs/length(x1);%绘图部分figure(1);subplot(4,1,1);plot(t,x);title('原信号时域');xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');X=fft(x,N+1);subplot(4,1,2);plot(f,abs(X(1:(N+1)/2)));title('原信号频域');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');subplot(4,1,3);plot(td,xd);title('延时信号时域图')xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');subplot(4,1,4);plot([-fs/2:dFs: fs/2-dFs],abs(Xd)); title('延时信号频域图')xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');figure(2);subplot(2,1,1);plot(td,x1);title('混响信号时域图');xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');figure(2);subplot(2,1,2);plot([-fs/2:dFs: fs/2-dFs],abs(Xh2)); title('混响信号频域图');xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅度');sound(x);sound(xd);sound(x1);三、数字滤波器的设计及实现1.设计要求：（1）调用信号产生函数mstg产生由三路抑制载波调幅信号相加构成的复合信号st，观察st的时域波形和幅频特性曲线；（2）要求将st中的三路调幅信号分离，通过观察st的幅频特性曲线，分别确定可以分离st中三路抑制载波单频调幅信号的三个滤波器（低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器）的通带截止频率和阻带截止频率，要求滤波器的通带最大衰减为0.1dB，阻带最小衰减为60dB；（3）编程调用MATLAB滤波器设计函数分别设计这三个数字滤波器，并绘图显示其幅频特性曲线；（4）调用滤波函数filter，用所设计的三个滤波器分别对复合信号st进行滤波，分离出st中的三路不同载波频率的调幅信号，并绘图显示滤波后信号的时域波形和频谱，观察分离效果。