数字信号处理课程设计报告 杨俊
数字信号处理课程设计报告_3
目录1.设计概述（目的和要求） 32.设计任务 33.设计题目（简要描述三个题目） 44.内容及结果 45.思考及体会14一、课程设计目的及要求数字信号处理是一门理论性和实践性都很强的学科，通过课程设计可以加深理解掌握基本理论，培养学生分析问题和解决问题的综合能力，为将来走向工作岗位奠定坚实的基础，因此做好课程设计是学好本课程的重要教学辅助环节。
本指导书结合教材《数字信号处理教程》的内容，基于MATLAB程序语言提出课程设计的题目及要求，在做课程设计之前要求学生要尽快熟悉MATLAB语言，充分预习相关理论知识，独立编写程序，以便顺利完成课程设计。
二、课程设计任务课程设计的过程是综合运用所学知识的过程。
课程设计主要任务是围绕数字信号的频谱分析、特征提取和数字滤波器的设计来安排的。
根据设计题目的具体要求，运用MATLAB语言完成题目所规定的任务及功能。
设计任务包括：查阅专业资料、工具书或参考文献，了解设计课题的原理及算法、编写程序并在计算机上调试，最后写出完整、规范的课程设计报告书。
课程设计地点在信息学院机房，一人一机，在教师统一安排下独立完成规定的设计任务。
三、课程设计题目根据大纲要求提供以下三个课程设计题目供学生选择，根据实际情况也可做其它相关课题。
1.DFT在信号频谱分析中的应用1. 用MATLAB语言编写计算序列x(n)的N点DFT的m函数文件dft.m。
并与MA TLAB中的内部函数文件fft.m作比较。
2. 对离散确定信号()cos(0.48)cos(0.52)x n n n ππ=+ 作如下谱分析：(1) 截取()x n 使()x n 成为有限长序列N(0≤≤n N -1)，(长度N 自己选)写程序计算出()x n 的N 点DFT ()X k ,并画出相应的幅频图()~X k k 。
(2) 将 (1)中()x n 补零加长至M 点（长度M 自己选），编写程序计算()x n 的M 点DFT 1()X k ,并画出相应的图1()~X k k 。
数字信号处理课程设计报告
数字信号处理课程设计报告《数字信号处理》课程设计报告专业：电子信息工程班级：学号：姓名：指导教师：2011年6月29日1.课程设计目的通过对课程设计任务的完成，使学生进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；使学生掌握的基本理论和分析方法方面的知识得到进一步扩展；使学生能有效地将理论和实际紧密结合；增强学生软件编程实现能力和解决实际问题的能力。
要求学生能够熟练地用Matlab语言编程实现IIR数字滤波器和FIR数字滤波器，进一步明确数字信号处理的工程应用。
2.课程设计题目描述和要求设计一个FIR数字滤波器要求如下：1.声音提取2.滤波器设计3.声音回放3.课程设计报告内容数字滤波器可分为两种，即有限冲激响应( FIR，Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应( IIR，Infinite Impulse Response)滤波器。
FIR滤波器结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，系统函数H (z)在极点处收敛，极点全部在z = 0处（因果系统），因而只能用较高的阶数达到高的选择性。
FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低，但是线性相位，就是不同频率分量的信号经过fir滤波器后他们的时间差不变，这是很好的性质。
FIR数字滤波器是有限的单位响应也有利于对数字信号的处理，便于编程，用于计算的时延也小，这对实时的信号处理很重要。
FIR滤波器因具有系统稳定，易实现相位控制，允许设计多通带（或多阻带）滤波器等优点收到人们的青睐。
由于FIR的种种优点，所以在此选择FIR作为本次课程设计的重点。
3.1总体设计本次课程设计包括声音提取，声音信号分析，噪声分析，加噪，加噪后信号分析，滤波器设计，滤波后信号分析。
整个过程可以用以下框图表示：3.2软件仿真调试结果分析 3.2.1 声音信号的提取为了作为对比，使用两种方法提取声音源信号：自己录制和复制已有的声音信号。
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班姓名学号目录摘要 (2)一、课程设计目的 (3)二、课程设计内容 (3)三、设计思想和系统功能分析 (4)3.2问题二的设计分析 (5)3.3问题三的设计分析 (6)3.4问题四的设计分析 (7)3.5 GUI的设计分析 (8)四、数据测试分析 (9)4.1 问题一数据测试分析 (9)4.2 问题二数据测试分析 (12)4.3 问题三数据测试分析 (17)4.4 问题四数据测试分析 (20)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 (29)六、设计心得体会 (30)参考文献 (31)附录摘要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。
数字信号处理课程设计报告
目录一、课程设计名称二、课程设计前期介绍（凌阳单片机）1、源来2、简介3、优点4、语音模块三、课程设计内容及要求四、课程设计原理1、硬件设计2、软件设计五、主程序代码六、调试七、心得及体会八、附录1、原件清单2、原理图3、实物图、课程设计名称基于凌阳16位单片机的定时报警器二、课程设计前期介绍(凌阳单片机)2.1源来随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理数据处理以及数字信号处理，DSP( Digital Signal Processing )等领域。
凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。
2.2简介它的CPU内核采用凌阳最新推出的Microcontroller and Signal Processor 16 位微机处理器芯片，以下简称µ ' nSP。
围绕micro; ' nSP所形成的16位u ' nSP系列单片机，以下简称µ ' nSP家族。
采用的是模块式集成结构，它以µ' nSP内核为中心集成不同规模的ROM PAM和功能丰富的各种外设部件。
µ ' nSP内核是一个通用的和结构。
除此之外的其它功能模块均为可选结构。
以及这种结构可大可小可有可无，借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，便可成为各种系列的派生产品，以适合不同场合，这样做无疑会使每种派生产品具有更强的功能和更低的成本。
µ ' nSP家族有有以下特点：体积小，集成度高，可靠性好易于扩展。
µ ' nSP家族把各功能把各功能部件模块化地集成在一个芯片里。
内部采用总线结构，因为减少了各功能部件之间的连接，提高了其可靠性和抗干扰能力，另外，模块化的结构易于系列的扩展，以适应不同用户的需求。
具有较强的中断处理能力。
口’ nSPTM家族的中断系统支持10个中断向量及10 余个中断源，适合实时应用领域。
数字信号处理课程设计报告 精品
一、课程设计目的及要求数字信号处理是一门理论性和实践性都很强的学科，通过课程设计可以加深理解掌握基本理论，培养学生分析问题和解决问题的综合能力，为将来走向工作岗位奠定坚实的基础，因此做好课程设计是学好本课程的重要教学辅助环节。
本指导书结合教材《数字信号处理教程》的内容，基于MATLAB 程序语言提出课程设计的题目及要求，在做课程设计之前要求学生要尽快熟悉MATLAB 语言，充分预习相关理论知识，独立编写程序，以便顺利完成课程设计。
二、课程设计任务课程设计的过程是综合运用所学知识的过程。
课程设计主要任务是围绕数字信号的频谱分析、特征提取和数字滤波器的设计来安排的。
根据设计题目的具体要求，运用MATLAB 语言完成题目所规定的任务及功能。
设计任务包括：查阅专业资料、工具书或参考文献，了解设计课题的原理及算法、编写程序并在计算机上调试，最后写出完整、规范的课程设计报告书。
课程设计地点在信息学院机房，一人一机，在教师统一安排下独立完成规定的设计任务。
三、课程设计题目根据大纲要求提供以下三个课程设计题目供学生选择，根据实际情况也可做其它相关课题。
1. DFT 在信号频谱分析中的应用1. 用MATLAB 语言编写计算序列x(n)的N 点DFT 的m 函数文件dft.m 。
并与MA TLAB 中的内部函数文件fft.m 作比较。
2. 对离散确定信号()cos(0.48)cos(0.52)x n n n ππ=+ 作如下谱分析：(1) 截取()x n 使()x n 成为有限长序列N(0≤≤n N -1)，(长度N 自己选)写程序计算出()x n 的N 点DFT ()X k ,并画出相应的幅频图()~X k k 。
(2) 将 (1)中()x n 补零加长至M 点（长度M 自己选），编写程序计算()x n 的M 点DFT 1()X k ,并画出相应的图1()~X k k 。
(3) 利用补零DFT 计算 (1)中N 点有限长序列()x n 频谱()j X e ω并画出相应的幅频图()~j X e ωω。
数字信号处理课程设计实验报告
数字信号处理课程设计实验报告（基础实验篇）实验一离散时间系统及离散卷积一、实验目的和要求实验目的：(1)熟悉MATLAB软件的使用方法。
(2)熟悉系统函数的零极点分布、单位脉冲响应和系统频率响应等概念。
(3)利用MATLAB绘制系统函数的零极点分布图、系统频率响应和单位脉冲响应。
(4)熟悉离散卷积的概念，并利用MATLAB计算离散卷积。
实验要求：(1)编制实验程序，并给编制程序加注释；(2)按照实验内容项要求完成笔算结果；(3)验证编制程序的正确性，记录实验结果。
(4)至少要求一个除参考实例以外的实例，在实验报告中，要描述清楚实例中的系统，并对实验结果进行解释说明。
二、实验原理δ的响应输出称为系统1.设系统的初始状态为零，系统对输入为单位脉冲序列()n的单位脉冲响应()h n。
对于离散系统可以利用差分方程，单位脉冲响应，以及系统函数对系统进行描述。
单位脉冲响应是系统的一种描述方法，若已知了系统的系统函数，可以利用系统得出系统的单位脉冲响应。
在MATLAB中利用impz 由函数函数求出单位脉冲响应()h n2.幅频特性，它指的是当ω从0到∞变化时，|()|Aω，H jω的变化特性，记为()相频特性，指的是当ω从0到∞变化时，|()|∠的变化特性称为相频特性，H jωϕω。
离散系统的幅频特性曲线和相频特性曲线直观的反应了系统对不同记为()频率的输入序列的处理情况。
三、实验方法与内容（需求分析、算法设计思路、流程图等）四、实验原始纪录（源程序等）1.离散时间系统的单位脉冲响应clcclear alla=[1,-0.3];b=[1,-1.6,0.9425];impz(a,b,30);%离散时间系统的冲激响应(30个样值点)title('系统单位脉冲响应')axis([-3,30,-2,2]);2.(1)离散系统的幅频、相频的分析方法21-0.3()1 1.60.9425j j j e H z e e ωωω---=-+clcclear alla=[1,-0.3];b=[1,-1.6,0.9425];%a 分子系数，b 分母系数 [H,w]=freqz(a,b,'whole'); subplot(2,1,1);plot(w/pi,abs(H));%幅度 title('幅度谱');xlabel('\omega^pi');ylabel('|H(e^j^\omega)'); grid on;subplot(2,1,2);plot(w/pi,angle(H));%相位 title('相位谱');xlabel('\omega^pi'); ylabel('phi(\omega)'); grid on;(2)零极点分布图clc; clear all a=[1,-0.3];b=[1,-1.6,0.9425]; zplane(a,b);%零极图 title('零极点分布图')3.离散卷积的计算111()()*()y n x n h n =clcclear all% x=[1,4,3,5,3,6,5] , -4<=n<=2 % h=[3,2,4,1,5,3], -2<=n<=3 % 求两序列的卷积 clear all;x=[1,4,3,5,3,6,5]; nx=-4:2; h=[3,2,4,1,5,3];nh=-2:3;ny=(nx(1)+nh(1)):(nx(length(x))+nh(length(h))); y=conv(x,h);n=length(ny);subplot(3,1,1);stem(nx,x);xlabel('nx');ylabel('x'); subplot(3,1,2);stem(nh,h);xlabel('nh');ylabel('h');subplot(3,1,3);stem(ny,y);xlabel('n');ylabel('x 和h 的卷积')五、实验结果及分析（计算过程与结果、数据曲线、图表等）1.离散时间系统的单位脉冲响应051015202530-2-1.5-1-0.500.511.52n (samples)A m p l i t u d e系统单位脉冲响应2.离散系统的幅频、相频的分析方法00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82102030幅度谱ωp i|H (e j ω)0.20.40.60.811.21.41.61.82-2-1012相位谱ωp ip h i (ω)-1-0.500.51-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81Real PartI m a g i n a r y P a r t零极点分布图3.离散卷积的计算-4-3-2-1012nxx-2-1.5-1-0.500.51 1.522.53nhh -6-4-20246nx 和h 的卷积六、实验总结与思考实验二 离散傅立叶变换与快速傅立叶变换一、实验目的和要求实验目的：(1)加深理解离散傅里叶变换及快速傅里叶变换概念； (2)学会应用FFT 对典型信号进行频谱分析的方法； (3)研究如何利用FFT 程序分析确定性时间连续信号； (4)熟悉应用FFT 实现两个序列的线性卷积的方法； 实验要求：(1)编制DFT 程序及FFT 程序，并比较DFT 程序与FFT 程序的运行时间。
数字信号处理课设设计报告模板
二○一四～二○一五学年第一学期自动化与信息工程学院课程设计报告书
课程名称：数字信号处理课程设计班级：
学号：
姓名：
2015 年01 月
1、课程设计目的
综合运用本课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，并利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现，从而复习巩固了课堂所学的理论知识，提高了对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现了对数字信号的处理。
2、课程设计主要内容
1)简要说明设计题目、内容
2)简要说明设计原理
3、课程设计程序及图形和结果分析
1)设计过程及步骤要详细、程序代码及要求的图形。
2)设计结果要详尽、并有合理的结果分析
4、课设总结。
数字信号处理课程设计报告书
2010 年 1 月7 日目录广东工业大学课程设计任务书........ 错误!未定义书签。
一、设计题目 (4)二、设计目的 (4)三、设计内容 (4)2．1语音信号的采集 (4)2．2语音信号的频谱分析 (5)2．3设计数字滤波器和画出其频率响应 (5)2．4用滤波器对信号进行滤波 (5)2．5比较滤波前后语音信号的波形及频谱 (5)2．6回放语音信号 (5)2．7设计系统界面 (5)四、设计结果分析 (6)五、设计心得体会 (12)六、参考文献 (12)一、课程设计的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设计滤波器，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；最后，设计一个信号处理系统界面。
二、课程设计的要求与数据1、学生能够根据设计内容积极主动查找相关资料;2、滤波器的性能指标可以根据实际情况作调整;3、对设计结果进行独立思考和分析;4、设计完成后,要提交相关的文档;1)课程设计报告书(纸质和电子版各一份,具体格式参照学校课程设计管理规定),报告内容要涵盖设计过程、频谱图的分析.2)可运行的源程序代码(电子版)5、在基本要求的基础上,学生可以根据个人对该课程设计的理解,添加一些新的内容;6、详细设计要求参照<<数字信号处理>>课程设计指导手册.三、课程设计应完成的工作1、语音信号的采集;2、语音信号的频谱分析;3、数字滤波器的设计;4、对语音信号进行滤波处理;5、对滤波前后的语音信号频谱进行对比分析;四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献1，数字滤波器设计方法；2，《数字信号处理及MATLAB实现》余成波杨如民等编著清华大学出版社出版3，《数字信号处理教程》程佩青清华大学出版社出版发出任务书日期： 2010年 12 月 31 日指导教师签名：李学易计划完成日期： 2011年 1 月 7 日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：一、设计题目应用Matlab对语音信号进行频谱分析及滤波二、设计目的数字信号处理是一门以算法为核心，理论和实践性较强的学科。
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。
数字信号处理课程设计报告
1 绪论1.1设计目的通过本次数字信号处理课程设计，综合运用数字信号处理课程和其他有关课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题，并使所学知识得到进一步巩固、深化和发展。
学习设计滤波器的一般方法，通过课程设计树立正确的设计思想，提高分析问题、解决问题的能力。
进行设计基本技能的训练，如查阅设计资料和手册、程序的设计、调试等。
1.2设计要求(1)掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法。
(2)熟悉离散信号和系统的时域特性。
(3)掌握序列快速傅里叶变换方法。
(4)学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。
(5)掌握利用MATLAB对语音信号进行频谱分析。
(6)掌握滤波器的网络结构。
1.3 设计内容1.3.1预习题1、设计卷积运算的演示程序：（1）可输入任意两个序列x1(n)、x2(n)，指定x1(n)为自己的学号，例如x1(n)={2, 0, 1, 0, 5, 7, 0, 5, 0, 2, 0, 1}。
x2(n)的内容和长度自选。
例如x2(n)={0.5, 2.43, 6.17, 12.93, 22.17, 32.25, 40.88, 45.87, 45.87, 40.88, 32.25, 22.17, 12.93, 6.17, 2.43,1.007}。
（2）分别动态演示两个序列进行线性卷积x1(n)*x2(n)和圆周卷积x1(n)⊙x2(n)的过程；要求分别动态演示翻转、移位、乘积、求和的过程；（3）圆周卷积默认使用两个序列中的最大长度，但卷积前可以指定卷积长度N用以进行混叠分析；（4）改变圆周卷积长度N，根据实验结果分析两类卷积的关系；(5)在计算机操作系统中选一段声音文件(XP系统在“C:\WINDOWS\Media”)，读取文件取 10ms的声音数据产生时域序列x1(n)，序列内容自定义。
利用x2(n)={0.5, 2.43, 6.17, 12.93, 22.17, 32.25, 40.88, 45.87, 45.87, 40.88, 32.25, 22.17, 12.93, 6.17, 2.43, 1.007}。
数字信号处理课程设计报告
设计一信号的基本运算一、设计目的熟悉信号的基本运算，通过运用Matlab进行仿真，加深对信号基本运算的理解。
通过对数据的处理，加深对Matlab中数据存取，数值运算，矩阵运算的方式及工作原理的了解。
二、设计原理Matlab是以矩阵为基础的一种软件，其集成了数值运算、矩阵运算、信号处理和图形等众多功能。
其中，对数据的存取都是以矩阵的方式进行的。
Matlab工具箱中提供了很多已经编写好的函数，我们这用些函数的时候只需要从工具箱中调用就可以了，这些函数都十分的方便。
如其中的wavread( )函数，我们可以用来从音频文件中获取数据，然后对这些数据进行运算，然后通过sound( )函数对音频文件进行回放；还有一些特殊矩阵的生成函数，如用函数zeros生成全0矩阵：格式B=zeros(m,n)生成m×n的全0阵；用函数ones生成全1矩阵：格式B=ones(m,n)生成m×n的全1阵；用函数rand生成随机矩阵：格式B=rand(m,n)生成m×n的随机矩阵；用函数eye生成单位阵：格式B=eye(m,n)生成m×n矩阵，其中对角线元素全为1，其他元素为0。
通过类似这样的操作，我们就可以方便的对信号进行相应的处理。
本次实验中，我们对一段音频信号，进行回音的模仿，然后经过上采样和下采样，反转的处理，并演示处理后的效果。
三、设计内容本次实验，我们通过采样得到一段以采样频率为8192Hz的语音信号x（k），然后通过编写Matlab程序对这段语音信号进行回音模仿，采用函数x(k)=x(k)+a*x(k-d),期中d为时延，a为时延信号的衰减幅度。
然后对语音信号进行下采样x(k/2)、上采样x(2k)、反转x(-k)。
下采样即在得到的语音信号的基础上，隔一个k值取一个函数值；上采样，即在得到的信号的基础上进行每两个k值之间进行插值；反转即把得到的信号的k变为-k。
通过这样的处理后，回放语音信号，观察效果，再看处理后的信号的时域波形。
数字信号处理课程设计报告实验三
课程设计报告课程 : 数字信号处理课程设计学院 : 信息工程学院专业 : 信息工程学号 :学生姓名 :教师姓名 :2019年 10月 13日实验三： FFT频谱分析及应用一、实验目的：（一）通过实验，加深对FFT的理解，熟悉 FFT子程序。
（二）熟悉用 FFT对典型信号进行频谱分析的方法。
二、实验原理与方法：在各种信号序列中，有限长序列占有重要地位。
对有限长序列，可以利用离散傅里叶变换（ DFT）进行分析。
DFT不但可以很好的反应序列频谱特性，而且易于用快速算法（ FFT）在计算机上实现。
设序列为 x(n)，长度为 N，其 DFT定义为：，反变换为，有限长序列的 DFT是其 Z 变换在单位圆上的等距采样，或者说是序列傅里叶变换的等距采样，因此可以用于序列的谱分析。
FFT是 DFT的一种快速算法，是对变换式进行一次次分解，使其成为若干小点数的组合，从而减少运算量。
常用的FFT是以 2 为基数，其长度为 N=2M。
它的效率高，程序简单，使用方便。
当要变换的序列长度不等于 2 的整数幂次时，为了使用以2 为基数的 FFT，可以使用末尾补零的方法，使其长度为 2 的整数次方。
在MATLAB信号处理工具箱中的函数为 fft(x,N) ，可用于序列 x(n)的 N 点快速傅里叶变换。
经函数 fft 求得的序列一般是复序列，通常要求其幅值和相位。
MATLAB中提供了求复数的幅值和相位函数：abs、angle。
三、实验内容：（一）模拟信号，以 0.01n 进行采样，其中n=0,⋯ ,N-1：①求 N=40 点 FFT的幅度频谱，从图中能否观察出信号的 2 个频率分量？②提高采样点数，如 N=128，再求该信号的幅度频谱，此时幅度频谱发生了什么变化？信号的 2个模拟频率和数字频率各为多少？ FFT频谱分析结果与理论上是否一致？解：① MATLAB程序：3/13N=40;n=0:N-1;t=0.01*n;x=2*cos(4*pi*t)+5*cos(8*pi*t);k=0:N/2;w=2*pi/N*k;X=fft(x,N);magX=abs(X(1:N/2+1));subplot(2,1,1);stem(n,x,'.');title('signal x(n)');grid on; subplot(2,1,2);plot(w/pi,magX);title('FFT N=40');xlabel('f (unit:pi)');ylabel('|X|');grid on;结果截图：能观察出信号的 2 个频率分量②MATLAB程序：N=128;n=0:N-1;t=0.01*n;x=2*cos(4*pi*t)+5*cos(8*pi*t);k=0:N/2;w=2*pi/N*k;X=fft(x,N);magX=abs(X(1:N/2+1));subplot(2,1,1);stem(n,x,'.');title('signal x(n)');grid on; subplot(2,1,2);plot(w/pi,magX);title('FFT N=128');xlabel('f (unit:pi)');ylabel('|X|');grid on;结果截图：幅度频谱变得更加密集，模拟频率和数字频率各为 4hz 和 100hz 频谱分析结果与理论相一致的。
数字信号处理课设报告
目录1 课程设计原理 (1)1.1 冲激响应不变法原理（Impulse invariance） (1)1.2切比雪夫（chebyshev）滤波器 (2)1.2.1 切比雪夫滤波器简介 (2)1.2.2 切比雪夫滤波器原理 (2)1.2.3 Chebyshev有关参数的确定 (4)1.3 Matlab工具 (5)2 切比雪夫滤波器的设计准备 (7)2.1设计所用Matlab函数说明 (7)2.2切比雪夫多项式 (7)3 切比雪夫滤波器的设计 (8)3.1编程原理说明 (8)3.2设计一个切比雪夫Ⅱ型低通滤波器 (8)3.2.1设计目标 (8)3.2.2 设计思路和原理 (8)3.2.3 设计实现代码展示 (8)3.2.4 MATLAB仿真结果 (9)3.2.5 结果分析 (10)3.3设计一个高通Chebyshow型数字滤波器 (12)3.3.1设计目标 (12)3.3.2 设计思路和原理 (12)3.3.3 设计实现代码展示 (12)3.3.4 MATLAB仿真结果 (13)3.3.5 结果分析 (14)3.4设计一个带通切比雪夫数字滤波器 (15)3.4.1 设计目标 (15)3.4.2 设计思路和原理 (15)3.4.3 设计实现代码展示 (15)3.4.4 MATLAB仿真结果 (16)3.4.5 结果分析 (17)4 小结 (18)参考文献 (19)1课程设计原理1.1 冲激响应不变法原理（Impulse invariance ）冲激响应不变法的设计原理是使数字滤波器的单位抽样响应序列h （n ），模仿模拟滤波器的冲激响应g （t ）。
设系统传递函数为G （s ）的模拟滤波器的单位冲激响应g （t ），并将冲激响应g （t ）进行等间隔采样，使得数字滤波器的单位抽样响应h （t ）刚好等于g （t ）的采样值，即：（1-1） 其中Ts 为采样周期。
因为G(s)是模拟滤波器的系统传递函数，故他是该系统冲激响应函数g （t ）的拉普拉斯变换；又设H （z ）是数字滤波器的系统传递函数，从而可的它是数字滤波器的单位抽样响应函数h （n ）的Z 变换。
数字信号处理课程设计报告10级
中南大学课程设计报告题目《数字信号处理》课程设计学院专业班级姓名学号指导老师目录一、课程设计内容要求 (3)二、课程设计目的 (3)三、课程设计题目 (4)四、设计思想和系统功能结构及功能说明 (6)五、课程设计总结 (19)六、参考文献 (21)附录：源代码清单 (21)一、课程设计内容要求1、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。
滤波器设计题目应尽量避免使用现成的工具箱函数。
为便于分析与观察，设计中所有频谱显示中的频率参数均应对折叠频率归一化。
2、课程设计报告的内容包括：(1)课程设计题目和题目设计要求；(2)设计思想和系统功能分析；(3)设计中关键部分的理论分析与计算，关键模块的设计思路；（4）测试数据、测试输出结果，及必要的理论分析和比较(5)总结，包括设计过程中遇到的问题和解决方法，设计心得与体会等；(6)参考文献；(7)程序源代码清单。
二、实验目的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. 掌握信号分析与处理的基本方法与实现3．提高综合运用所学知识独立分析和解决问题的能力；4．熟练使用一种高级语言进行编程实现。
三、课程设计题目1. 给定模拟信号：e t)=(-xa1000t1）选择采样频率Fs = 5000Hz和合适的信号长度，采样得到序列 x1(n)。
求并画出x1(n)及其序列傅里叶变换 |X1(ejw)|。
2）选择采样频率Fs = 1000Hz和合适的信号长度，采样得到序列 x2(n)。
求并画出x2(n)及其序列傅里叶变换 |X2(ejw)|。
3）说明|X1(ejw)|与|X2(ejw)|间的区别，为什么？2. 已知两系统分别用下面差分方程描述：)1()()(1-+=n x n x n y )1()()(2--=n x n x n y试分别写出它们的传输函数，并分别打印weH jw~)(曲线。
说明这两个系统的区别。
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课程设计报告课程名称数字信号处理课题名称数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用专业通信工程班级1281学号201213120101姓名杨俊指导教师彭祯韩宁2014年12月5日湖南工程学院课程设计任务书课程名称数字信号处理课题数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用专业班级通信工程1281班学生姓名杨俊学号201213120101指导老师彭祯韩宁审批任务书下达日期2014 年12月5日任务完成日期2014 年12月13日《数字信号处理》课程设计任务书一、课程设计的性质与目的《数字信号处理》课程是通信专业的一门重要专业基础课，是信息的数字化处理、存储和应用的基础。
通过该课程的课程设计实践，使学生对信号与信息的采集、处理、传输、显示、存储、分析和应用等有一个系统的掌握和理解；巩固和运用在《数字信号处理》课程中所学的理论知识和实验技能，掌握数字信号处理的基础理论和处理方法，提高分析和解决信号与信息处理相关问题的能力，为以后的工作和学习打下基础。
数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。
根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。
二、课程设计题目题目1：数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用。
1、设计步骤：（1）语音信号采集录制一段课程设计学生的语音信号并保存为文件，要求长度不小于10秒，并对录制的信号进行采样；录制时可以使用Windows自带的录音机，或者使用其它专业的录音软件，录制时需要配备录音硬件（如麦克风），为便于比较，需要在安静、干扰小的环境下录音。
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）语音信号分析使用MATLAB绘出采样后的语音信号的时域波形和频谱图。
根据频谱图求出其带宽，并说明语音信号的采样频率不能低于多少赫兹。
（3）含噪语音信号合成在MATLAB软件平台下，给原始的语音信号叠加上噪声，噪声类型分为如下几种：①白噪声；②单频噪色（正弦干扰）；③多频噪声（多正弦干扰）；④其它干扰，可设置为低频、高频、带限噪声，或Chirp干扰、冲激干扰。
绘出叠加噪声后的语音信号时域和频谱图，在视觉上与原始语音信号图形对比，也可通过Windows播放软件从听觉上进行对比，分析并体会含噪语音信号频谱和时域波形的改变。
（4）数字滤波器设计及滤波给定滤波器的规一化性能指标（参考指标,实际中依据每个同学所叠加噪声情况而定）例如：通带截止频率wp=0.25*pi, 阻通带截止频率ws=0.3*pi; 通带最大衰减Rp=1 dB; 阻带最小衰减Rs=15 dB，每个题目至少设计出5个用不同方法的不同类型滤波器。
①：采用窗函数法与等波纹法分别设计FIR滤波器来对叠加噪声前后的语音信号进行滤波处理，绘出滤波器的频域响应，绘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；在相同的性能指标下比较各方法的滤波效果，并从理论上进行分析（或解释）。
②：采用双线性变换法与脉冲响应不变法，分别利用不同的原型低通滤波器（Butterworth型与切比雪夫I型）来设计IIR滤波器，绘出滤波器的频域响应；并用这些数字滤波器对含噪语音信号分别进行滤波处理，比较不同方法下设计出来的数字滤波器的滤波效果，并从理论上进行分析（或解释）。
（5）回放语音信号对滤波后的语音信号进行回放，感觉滤波前后语音信号的变化。
（6）设计一个语音信号分析与处理系统界面(选作)利用MATLAB的界面设计功能，设计一个MATLAB环境下的人机交互界面，完成上述滤波器的设计及滤波过程，要求能够接收输入的设计参数，查看设计结果及滤波结果。
目录1. 课题的主要功能 (1)1.1问题描述 (1)1.2功能要求 (1)2. 课题的功能模块的划分 (2)2.1语音信号采集 (2)2.3 含噪语音信号合成 (4)2.4 数字滤波器设计及滤波 (4)2.5 回放语音信号 (4)3. 滤波器实现的原理 (5)3.1 带阻滤波器 (6)3.2 低通滤波器 (8)3.3 高通滤波 (10)4. 程序调试 (12)5. 总结 (13)6. 附件 (13)6.1 带阻滤波 (14)6.2 低通滤波 (15)6.3 高通滤波 (16)7. 评分表 (17)1.课题的主要功能1.1问题描述录制一段课程设计学生的语音信号并保存为文件，要求长度不小于10秒，并对录制的信号进行采样，使用MATLAB绘出采样后的语音信号的时域波形和频谱图。
在MATLAB 软件平台下，给原始的语音信号叠加上噪声，噪声类型分为如下几种：（1）白噪声；（2）单频噪色（正弦干扰）；（3）多频噪声（多正弦干扰）；（4）其它干扰，可设置为低频、高频、带限噪声，或Chirp干扰、冲激干扰。
绘出叠加噪声后的语音信号时域和频谱图，在视觉上与原始语音信号图形对比，也可通过Windows播放软件从听觉上进行对比，分析并体会含噪语音信号频谱和时域波形的改变。
给定滤波器的规一化性能指标（参考指标,实际中依据每个同学所叠加噪声情况而定），对滤波后的语音信号进行回放，感觉滤波前后语音信号的变化。
1.2功能要求采用IIR滤波器的完全设计函数来设计各型IIR滤波器（Butterworth型与切比雪夫I 型、切比雪夫Ⅱ型和椭圆型的低通、高通、带通、带阻中的至少3种类型），滤掉在MATLAB 软件平台下，给原始的语音信号叠加上噪声，绘出滤波器的频域响应。
并用这些数字滤波器对含噪语音信号分别进行滤波处理，比较不同方法下设计出来的数字滤波器的滤波效果，并从理论上进行分析（或解释）。
对滤波后的语音信号进行回放，感觉滤波前后语音信号的变化。
2.课题的功能模块的划分图2-1 课题的功能模块图2.1语音信号采集使用Windows自带的录音机，在安静、干扰小的环境下录音。
按“开始”—“程序”—“附件”—“娱乐”—“录音机”的顺序打开windows中的录音机软件。
如图2-1所示：图2-2系统录音界面录制一段自己的话音“信号”，按文件—属性—立即转换—8000KHz，8位，单声道到底顺序，时间控制在10秒以上，然后将音频文件保存“好人.wav”2.2语音信号分析使用MATLAB 绘出采样后的语音信号的时域波形和频谱图，其主要的程序代码和信号时域波形图和频谱图如下：[x1,fs,bits]=wavread('i:/好人_new');%sound(x1,fs,bits);y1=fft(x1,32768);figure(1)subplot(2,1,1)plot(x1);title('原始语音信号时域波形');subplot(2,1,2)plot(abs(y1));title('原始语音信号频谱')00.51 1.52 2.53 3.5x 105-1-0.50.51原始语音信号时域波形00.51 1.52 2.53 3.5x 104050100150200原始语音信号频谱图2-3 原始语音信号波形2.3 含噪语音信号合成（1）在原语音信号上加单频余弦信号，其信号时域波形图和频谱图如下：00.51 1.52 2.53 3.5x 105-2-112加单频余弦信号的语音信号时域波形00.51 1.52 2.53 3.5x 104050001000015000加单频余弦信号的语音信号频谱图2-4 加单频余弦信号的波形2.4 数字滤波器设计及滤波采用IIR 滤波器的完全设计函数来设计各型IIR 滤波器（Butterworth 型与切比雪夫I 型、切比雪夫Ⅱ型和椭圆型的低通、高通、带通、带阻中的至少3种类型），滤掉在MATLAB 软件平台下，给原始的语音信号叠加上噪声，绘出滤波器的频域响应。
并用这些数字滤波器对含噪语音信号分别进行滤波处理，比较不同方法下设计出来的数字滤波器的滤波效果，并从理论上进行分析。
2.5 回放语音信号对滤波后的语音信号进行回放，感觉滤波前后语音信号的变化。
3. 滤波器实现的原理MATLAB 信号处理工具箱提供了IIR 滤波器设计的完全工具函数，用户只要调用这些工具函数即可一次性完成设计，而不需要调用那些基本工具函数分步实现。
IIR 滤波器设计的完全工具函数有butter,cheby1,cheby2,ellip 。
这些工具函数既可用于设计模拟滤波器，也可用于设计数字滤波器。
这里介绍这些函数在IIR 数字滤波器中的应用。
在这两类滤波器设计中，这些工具函数调用格式基本相同，只是在频率处理上有所不同。
在MATLAB 滤波器设计工具箱中，数字滤波器采用归一化频率，取值为0~1之间，归一化频率1对应的数字角频率为π，对应的真实频率为采样频率的一半。
在应用MATLAB 工具函数设计数字滤波器时应注意这一点。
数字IIR 滤波器的完全设计函数有：[b,a]=butter(n,wn[,'ftype'])[z,p,k]=butter(n,wn[, 'ftype'])[b,a]=cheby1(n,Rp,wn[,'ftype'])[z,p,k]=cheby1(n, Rp,wn[,'ftype'])[b,a]=cheby2(n,Rs,wn[,'ftype'])[z,p,k]=cheby2(n, Rs,wn[,'ftype'])[b,a]=ellip(n,Rp,Rs,wn[,'ftype'])[z,p,k]=ellip(n, Rp,Rs,wn[,'ftype'])在上面的调用方式中，n 为滤波器的阶数，wn 为滤波器的截止频率，取值为0~1。
需根据采样频率Fs 来定，如滤波器的截止频率为Fc （Hz ），则wn 的计算公式为： 这样就转换为0~1的归一化频率。
其中wp,ws 等边界频率都要根据此公式进行转换。
'ftype'滤波器的类型为：‘high ’为高通滤波器，截止频率为wn.‘stop ’为带阻滤波器，截止频率为wn=[w1,w2] (w<w2).‘ftype ’缺省时为低通或带通滤波器。
a,b 分别为滤波器传递函数分子和分母多项式系数向量；z,p,k 分别为滤波器的零极点和增益。
Rp,Rs 分别为所设计滤波器的通带波纹和阻带衰减，单位为dB 。
Fs Fcwn *2=设计好的数字滤波器传递函数具有下面形式：上述函数采用双线性变换法和频率的预畸变处理将模拟滤波器离散化为数字滤波器，同时保证模拟滤波器和数字滤波器在wn(或w1,w2)处具有相同的幅频响应。