数字信号处理课程设计指导书(2012)
《数字信号处理课程设计指导书》
《数字信号处理课程设计指导书》《数字信号处理课程设计》指导书光电信息与通信工程学院通信工程专业 2021年12月目录一、课程设计基本信息┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 二、课程设计目的与要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 三、选题与学时安排┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 四、课程设计时间安排与考核方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 五、课程设计内容┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2 设计题目1任务书┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄9 设计题目2任务书┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10 设计题目3任务书┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11 设计题目4任务书┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12 设计题目5任务书┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13 设计题目6任务书┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14 设计题目7任务书┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 设计题目8任务书┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16 六、课程设计报告要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄17 七、数字信号处理课程设计环节参考资料及网站┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄17 2一．课程设计基本信息1、课程性质：专业课，必修2、适用专业：通信工程3、课程设计学时/学分：1周（20学时）/ 1学分二．课程设计目的和要求1、目的：本课程设计是为了配合数字信号处理的理论教学、加强实践环节而开设的。
其目的在于通过综合运用数字信号处理的理论知识完成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编程工具进行计算机实现，从而巩固数字信号处理的理论知识，培养学生解决实际问题的能力，提高学生对所学知识的综合应用能力，并从实践上初步实现对数字信号的处理，完成数字信号处理应用设计。
数字信号处理课程设计指导书
数字信号处理课程设计指导书一、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2. 有噪声情况下信号幅度谱的研究3. 取样信号的混叠现象研究注：以上课程设计题目具体要求可参考本指导书附录一四、课程设计的内容及主要步骤1. 熟练掌握MATLAB语言。
2. 根据所选题目查阅专业资料,掌握设计原理，确定设计方案。
3. 编写程序并调试。
4. 撰写设计报告书。
注：课程设计详细内容和步骤可参考本指导书附录一五、课程设计的考核方法及成绩评定课程设计的考核依据学生的学习态度、方案合理性、资料完备性、创造性、报告撰写规范性和书面表达能力等为考核点，对学生进行综合考核。
成绩评定采用优秀、良好、中等、及格和不及格五级记分制。
评定细则如下：1.遵守纪律（10%）：根据设计出勤情况、遵守纪律情况及设计态度等因素评定；2.设计报告（80%）：根据课程设计报告书内容要求和实际完成情况评定；3.设计效果（10%）：根据设计实际完成的质量及设计中的创造性评定；对设计任务理解透彻，能够全面、正确、独立地完成设计内容所规定的任务，得出正确的设计结果，并按时提交完整、规范的设计报告，可评为优秀；按照设计任务要求能够顺利地完成任务，得出结果，按时提交较完整的、符合要求的设计报告，可评定为良好；按照设计要求完成了软件的编程与调试，基本完成了任务要求，提交符合要求的设计报告，可评为中等；基本完成设计目标，但不够完善，存在缺陷，在帮助指导下能够完成任务要求，提交设计报告，可评为及格；不能完成规定的任务和要求，未提交设计报告的，或抄袭他人设计报告的评为不及格。
数字信号处理课程设计说明书
广西科技大学数字信号处理课程设计说明书题目：编程实现任意确定信号的频谱分析算法（0.9）系别：计算机学院专业：通信工程班级：通信102班学号：201000402049姓名：黄绍耕指导教师：周坚和日期：2012年6月14日目录摘要 (2)一、设计内容 (2)二、设计原理 (2)三、设计目的 (4)四、实现过程 (4)4.1.CEG和弦音音频文件的频谱分析 (4)4.2.对该信号频谱能量较集中的频带滤波 (5)4.3.对滤波后的音频信号再滤出三个能量最集中的频簇 (9)4.4.重建信号与原信号的音频进行声音回放比较 (21)4.5.分析什么是和弦音 (22)五、课程设计总结 (23)六、参考文献 (23)摘要：MATLAB主要是一种应用软件，可以运用高级语言编程思想，解决电子信息中的问题，可以做出仿真结果。
如信号处理，电路分析等。
本次课程设计主要是用MATLAB作为工具平台对给定的CEG和弦音音频文件进行分析处理，编程实现任意确定信号的频谱分析算法。
设计内容（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。
讨论：根据上述结果，分析什么是和弦音。
二、设计原理1、采用双线性变换法设计滤波器，其原理如下：S平面与z平面之间满足以下映射关系：s平面的虚轴单值地映射于z平面的单位圆上，s平面的左半平面完全映射到z平面的单位圆内。
双线性变换不存在混叠问题。
双线性变换时一种非线性变换，这种非线性引起的幅频特性畸变可通过预畸而得到校正。
数字信号处理课程设计指导书
数字信号处理上机指导设计一 正余弦信号的谱分析【一】 设计目的1. 用DFT 实现对正余弦信号的谱分析；2. 观察DFT 长度和窗函数长度对频谱的影响；3. 对DFT 进行谱分析中的误差现象获得感性认识。
【二】 设计原理一、谱分析原理数字信号处理方法的一个重要用途是在离散时间域中确定一个连续时间信号的频谱，通常称为频谱分析，更具体地说，它也包括确定能量谱和功率谱。
数字频谱分析可以应用在很广阔领域，频谱分析方法是基于以下的观测：如果连续时间信号)(t g a 是带限的，那么它的离散时间等效信号)(n g 的DFT 进行谱分析。
然而，在大多数情况下，)(t g a 是在∞<<∞-t 范围内定义的，因此)(n g 也就定义在∞<<∞-n 的无线范围内，要估计一个无限长信号的频谱是不可能的。
实用的方法是：先让模拟连续信号)(t g a 通过一个抗混叠的模拟滤波器，然后把它采样成一个离散序列)(n g 。
假定反混叠滤波器的设计是正确的，则混叠效应可以忽略，又假设A/D 变换器的字长足够长，则A/D 变换中的量化噪声也可忽略。
假定表征正余弦信号的基本参数，如振幅、频率和相位不随时间改变，则此信号的傅立叶变换)(ωj e G 可以用计算它的DTFT 得到∑∞-∞=-=n n j j e n g e G ωω)()( （1.1）实际上无限长序列)(n g 首先乘以一个长度为M 的窗函数)(n w ，使它变成一个长为M 的有限长序列，)()()(1n w n g n g =，对)(1n g 求出的DTFT )(1ωj eG 应该可以作为原连续模拟信号)(t g a 的频谱估计，然后求出)(1ωj e G 在πω20≤≤区间等分为N 点的离散傅立叶变换DFT 。
为保证足够的分辨率，DFT 的长度N 选的比窗长度M 大，其方法是在截断了的序列后面补上N －M 个零。
计算采用FFT 算法。
二、MATLAB 函数介绍1. 输入函数input( )格式：R=input(string)功能：在屏幕上显示input 括号后的’string ’内容，提示用户从键盘输入某值，并将输入的值赋给R 。
数字信号处理课程设计指导书李玲香
序号
题目
1
自适应滤波器应用
2
多采样率数字信号处理在数字语音系统中的应用
3
语音的线性预测编码（LPC）
4
双音多频（DTMF）信号
5
基于Matlab测速仪设计
6
基于MATLAB数字音效处理器
7
音乐声处理
四、
(一)
1、的
几乎所有的音乐节目都分两阶段产生，每个单独的乐器声音都录制到单轨中，然后对每个轨道信号进行处理，以增加特殊音效并合成。用数字信号处理技术实现声音信号的回声生成、混响与和声。
无限个振幅以指数衰减间隔为R个抽样周期的多重回声可用以下形式传输函数的IIR滤波器生成：
IIR多重回声滤波器的基本频率FR=Fs/R，通常锁定在伴音设备的基频上，比如基鼓拍子。
③ 混响
声音在一个封闭的空间中到达听众时，包含几个部分：直达声、早期的反射和混响。早期的反射由几个空间上邻近的直达声的基本延迟和衰减组成，而混响则由密集的回声组成。上述多重回声滤波器不能提供自然声音混响。由其幅频特性可知，其幅度响应对于所有频率不是常数，收听效果不能令人满意。其次每秒回声数量太少会引起合成声的颤动，需要每秒约1000个回音才能生成没有颤动的反射声。为了生成更真实的混响，提出一种有全通结构的混响器，传输函数为：
2、原理
① 单回声滤波器
回音可以由简单的延时单元产生。直达声和在R抽样周期后出现的一种单个回音，可以用FIR滤波器产生，微分方程为：
y[n]=x[n]+αx[n-R] |α|<1
传输函数为：
H(z)=1+αz-R
传递函数的幅频响应形状象梳子，这种滤波器又叫梳状滤波器。
②多重回声滤波器
为了产生以间隔R个抽样周期分开的具有指数衰减振幅的多重回声，可用一个以下形式传输函数的FIR滤波器：
12级数字信号处理课程设计指导书介绍
《数字信号处理课程设计》指导书信息与通信工程学院电子信息工程专业2014年12月目录一、课程设计基本信息 (3)二、课程设计目的和要求 (3)三、课程设计题目总表 (3)四、课程设计进度安排与考核方法 (3)五、课程设计内容 (6)(一)题目1——基于Matlab测速仪设计 (10)(二)题目2——二进制扩频通信系统 (10)(三)题目3——双音多频（DTMF）信号 (11)(四)题目4——最小平方反卷积 (11)(五)题目5——语音的线性预测编码（LPC） (12)六、课程设计综合题部分报告要求 (13)附1：数字信号处理课程设计综合题任务书 (14)附2：数字信号处理课程设计报告封面格式 (18)一、课程设计基本信息课程性质：独立实践环节，必修适用专业：电子信息工程课程设计周数：2 学分：2二、课程设计目的和要求目的本课程是为了配合数字信号处理教学、加强实践环节而开设的，其主要作用是巩固数字信号处理理论知识、培养学生解决实际问题的能力、提高其实际动手能力。
主要任务是通过一些典型的应用，完成数字信号处理应用设计。
要求根据所学知识独立设计完成基本任务，对于创新设计可以不受大纲限制，经老师审核同意并在条件允许的情况下，可以自行命题。
本课程设计以实验室实验为主，采取的教学方式较为灵活，大部分时间让学生自己操作，必要时配合少量的理论讲授。
三、课程设计题目总表序号题目指导教师1 基于Matlab测速仪设计罗倩2 二进制扩频通信系统 顾奕3 双音多频（DTMF）信号焦瑞莉4 最小平方反卷积段中钰5 语音的线性预测编码（LPC）李红莲四、课程设计进度安排与考核方法课程设计进度安排课程设计共安排5个题目。
整个课程设计共32学时，分2周安排，具体进度如下：6学时复习题目相关知识，掌握实现的原理；16学时用MATLAB语言实现题目要求；6学时进一步完善功能，现场检查、答辩；4学时完成课程设计报告。
数字信号处理课程设计时间安排表见后附表1。
《数字信号处理》实验指导书
数字信号处理实验指导书电子与信息工程学院二○一二年前言数字信号处理(DSP)研究数字序列信号的表示方法，并对信号进行运算，以提取包含在其中的特殊信息。
数字信号处理是一门技术基础课程，实验是该课程教学的重要内容，是理论联系实际的重要手段。
学生通过实验，可以验证和巩固所学的理论知识，掌握数字信号处理实验的基本技能，提高分析和解决实际问题的能力，培养认真、严谨、实事求是的工作作风。
我们根据当前通信类新课程体系的流行趋势，充分考虑通信工程类专业的特殊要求，编写了这门实验课程指导书。
在内容安排上，我们在自身的教学基础上，吸收了兄弟院校的先进经验。
我们把重点放在对学生理论联系实际、分析和解决问题能力的训练上，力求丰富实验内容，简化实验方法与步骤，化抽象为具体，让学生通过实验能够举一反三，融会贯通，提高信息处理和信息加工的能力，为以后在信息领域的发明和创造打下牢固的基础。
在实验的具体编排上，我们按照循序渐进的原则，逐步加深实验内容，注意前后实验之间的连贯性，强化基本实验技能的培养，保证实验内容的丰富性、生动性，增强学生对数字信号处理实验课程的兴趣。
目录实验一信号的谱分析 (1)实验二基-2FFT算法的软件实现 (6)实验三 IIR数字滤波器的设计 (12)实验四 FIR数字滤波器的设计 (16)实验一 信号的谱分析一、实验目的1、熟练掌握快速离散傅里叶变换（FFT ）的原理及用FFT 进行频谱分析的基本方法；2、熟悉连续信号经理想采样前后的频谱变化关系，加深对时域采样定理的理解；3、进一步了解离散傅里叶变换的主要性质及FFT 在数字信号处理中的重要作用。
二、基本原理1、离散傅里叶变换（DFT ）及其主要性质DFT 表示离散信号的离散频谱，DFT 的主要性质中有奇偶对称特性，虚实特性等。
通过实验可以加深理解。
例如：实序列的DFT 具有偶对称的实部和奇对称的虚部，这可以证明如下： 由定义∑-==10)()(N n knNW n x k X∑∑-=-=-=1010)2sin()()2cos()(N n N n kn N n x j kn N n x ππ ∑-=-=-10)()()(N n nk N NW n x k N X∑-=-=1)(N n kn NNnW Wn x∑-=-=10)(N n knN W n x∑∑-=-=+=1010)2sin()()2cos()(N n N n kn N n x j kn N n x ππ)(*)(k N X k X -=∴对于单一频率的三角序列来说它的DFT 谱线也是单一的，这个物理意义我们可以从实验中得到验证，在理论上可以推导如下： 设：)()2sin()(n R n N n x N π=其DFT 为：∑-=-=102)()(N n kn Njen x k X πkn Nj N n e n N ππ210)2sin(--=∑=kn N j N n n Nj nN j e e e j πππ21022)(21--=-∑-=∑-=+----=10)1(2)1(2)(21N n k n Nj k n N j e e j ππ从而∑-=-=-=10220)(21)0(N n n Nj nN j e e j X ππ∑-=--==-=10422)1(21)1(N n n Nj N j j N e j X π0)2(=X0)2(=-N X22)(21)1(102)2(2N j j N e e j N X N n n j n N N j =-=-=-∑-=--ππ以上这串式中)0(X 反映了)(n x 的直流分量，)1(X 是)(n x 的一次谐波，又根据虚实特性)1()1(X N X -=-，而其它分量均为零。
数字信号处理 课程设计指导书(部分供参考)
数字信号处理课程设计指导书计算机系通信教研室一、课程设计目的《数字信号处理》课程是一门理论和技术发展十分迅速、应用非常广泛的前沿性学科, 他的理论性和实践性都很强,学生在学习这门课程时, 普遍感到数字信号处理的概念抽象, 对其中的分析方法与基本理论不能很好地理解与掌握.因此, 如何帮助学生理解与掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法以及综合应用所学知识解决实际问题的能力, 是本课程教学中所要解决的关键问题.为了巩固所学的数字信号处理理论知识, 使学生对信号的采集、处理、传输、显示和存储等有一个系统的掌握和理解, 安排了该课程的课程设计. 通过课程设计,应能加强学生如下能力的培养:独立工作能力和创造力;综合运用专业及基础知识,解决实际工程技术问题的能力;查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力;编写技术报告和编制技术资料的能力.二、一般设计要求独立完成设计任务.按照设计任务写出设计工作小结.对设计过程所进行的有关步骤作出说明,并对完成的设计作出评价,总结自己整个设计工作中的经验教训,收获和今后研究方向.编写课程设计说明书,说明书必须按统一格式打印,装订成册,字数一般不少于三千字.三、进度安排本次课程设计时间1 周(第19周)1、第19周一、二分析问题、查阅资料、方案确定2、第19周三、四上机调试3、第19周五编写文件、答辩四、设计课题题目一:语音信号的采集与处理(一)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)步骤与要求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1 s 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M at lab 中, 可以利用函数fft 对信号进行快速傅里叶变换, 得到信号的频谱特性, 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:(1) 低通滤波器性能指标fb= 1000Hz, fc=1200 Hz, As=100dB, Ap= 1 dB.(2) 高通滤波器性能指标fc= 4800 Hz, fb=5 000 Hz As= 100 dB, Ap= 1 dB.(3) 带通滤波器性能指标fb1=1200 Hz, fb2=3 000 Hz, fc1= 1 000 Hz, fc2= 3 200 Hz, As=100 dB,Ap= 1dB.要求用窗函数法和双线性变换法设计上面要求的 3 种滤波器.在Matlab中, 可以利用函数fir1设计FIR滤波器, 可以利用函数butte, cheby1 和ellip 设计IIR 滤波器; 利用Matlab中的函数freqz 画出各滤波器的频率响应.4.用滤波器对信号进行滤波要求用自己设计的各滤波器分别对采集的信号进行滤波, 在M at lab 中, FIR 滤波器利用函数fftfilt 对信号进行滤波, IIR 滤波器利用函数filter 对信号进行滤波.5.比较滤波前后语音信号的波形及频谱要求在一个窗口同时画出滤波前后的波形及频谱.6.回放语音信号在Matlab 中, 函数sound 可以对声音进行回放.其调用格式: sound (x, fs, bit s) ; 可以感觉滤波前后的声音有变化.7.设计系统界面为了使编制的程序操作方便, 要求有能力的学生, 设计处理系统的用户界面.在所设计的系统界面上可以选择滤波器的类型, 输入滤波器的参数, 显示滤波器的频率响应, 选择信号等. 课程设计说明书的要求1.写出各步骤的MA TLAB的程序代码;2.分析采集的语音信号的时域波形与频谱;分析滤波前后语音信号的波形与频谱;3.课程设计说明书必须按统一格式书写或打印,装订成册,字数一般不少于三千字.题目二:IIR数字滤波器的设计与仿真设计要求:。
《数字信号处理》实验指导书(全)
数字信号处理实验指导书电子信息工程学院2012年6月目录实验一离散信号产生和基本运算 (3)实验二基于MATLAB的离散系统时域分析 (7)实验三基于ICETEK-F2812-A 教学系统软件的离散系统时域分析 (9)实验四基于MATLAB 的FFT 算法的应用 (16)实验五基于ICETEK-F2812-A 的FFT 算法分析 (18)实验六基于ICETEK-F2812-A 的数字滤波器设计 (20)实验七基于ICETEK-F2812-A的交通灯综合控制 (24)实验八基于BWDSP100的步进电机控制 (26)实验一离散信号产生和基本运算一、实验目的（1）掌握MATLAB最基本的矩阵运算语句。
（2）掌握对常用离散信号的理解与运算实现。
二、实验原理1.向量的生成a.利用冒号“：”运算生成向量，其语句格式有两种：A=m:nB=m:p:n第一种格式用于生成不长为1的均匀等分向量，m和n分别代表向量的起始值和终止值，n>m 。
第二种格式用于生成步长为p的均匀等分的向量。
b.利用函数linspace()生成向量，linspace()的调用格式为：A=linspace(m,n)B=linspace(m,n,s)第一种格式生成从起始值m开始到终止值n之间的线性等分的100元素的行向量。
第二种格式生成从起始值m开始到终止值n之间的s个线性等分点的行向量。
2.矩阵的算术运算a．加法和减法对于同维矩阵指令的A+BA-B对于矩阵和标量（一个数）的加减运算，指令为：A+3A-9b．乘法和除法运算A*B 是数学中的矩阵乘法，遵循矩阵乘法规则A．*B 是同维矩阵对应位置元素做乘法B=inv（A）是求矩阵的逆A/B 是数学中的矩阵除法，遵循矩阵除法规则A．/B 是同维矩阵对应位置元素相除另'A表示矩阵的转置运算3.数组函数下面列举一些基本函数，他们的用法和格式都相同。
sin(A),cos(A),exp(A),log(A)(相当于ln)sqrt(A)开平方 abs(A)求模 real(A)求实部 imag(A)求虚部 式中A 可以是标量也可以是矩阵 例： 利用等差向量产生一个正弦值向量 t=0:0.1:10 A=sin(t) plot(A)这时候即可看到一个绘有正弦曲线的窗口弹出 另：每条语句后面加“；”表示不要显示当前语句的执行结果 不加“；”表示要显示当前语句的执行结果。
《数字信号处理》课程设计任务书(12级)
中南大学本科生课程设计任务书课程名称数字信号处理课程设计指导教师学院信息科学与工程学院专业班级通信工程班中 南 大 学课程设计任务书一、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一：一、一个连续信号含两个频率分量，经采样得()=sin(2*0.125*n)+cos(2*(0.125+f)*n),0,1,,1x n n N ππ∆=-当N=16，Δf 分别为1/16和1/64时，观察其频谱；当N=128时，Δf 不变，其结果有何不同，为什么？绘出相应的时域与频域特性曲线，分析说明如何选择DFT 参数才能在频谱分析中分辨出两个不同的频率分量。
二、对周期方波信号进行滤波1）生成一个基频为10Hz 的周期方波信号。
2）选择适当的DFT 参数，对其进行DFT ，分析其频谱特性，并绘出相应曲线。
3）设计一个滤波器，滤除该周期信号中40Hz 以后的频率分量，观察滤波前后信号的时域和频域波形变化4）如果该信号淹没在噪声中，试滤除噪声信号。
三、音乐信号处理：1）获取一段音乐或语音信号，设计单回声滤波器，实现信号的单回声产生。
给出单回声滤波器的单位脉冲响应及幅频特性，给出加入单回声前后的信号频谱。
2）设计多重回声滤波器，实现多重回声效果。
给出多回声滤波器的单位脉冲响应及幅频特性，给出加入多重回声后的信号频谱。
3）设计全通混响器，实现自然声音混响效果。
给出混响器的单位脉冲响应及幅频特性，给出混响后的信号频谱。
4）设计均衡器，使得不同频率的混合音频信号，通过一个均衡器后，增强或削减某些频率分量**。
（**可选做）课程设计选题组二：一、已知序列791()=cos()0.5cos()0.75cos()16162x n n n n πππ++1）为了克服频谱泄露现象，试确定DFT 计算所需要的信号数据长度N 。
数字信号处理课程设计2012
18
实例2：图像的实现
19
课设格式
一、目的和要求 二、原理
析（计算过程与结果、数据曲
线、图表等） 五、源程序等 六、参考文献（>=3篇）
20
课程设计实验报告要求
一、首页（模板） 二、实验报告中涉及的原理性的图表要自己动手画，不可
以拷贝；涉及的公式要用公式编辑器编辑。
课程设计（选3）
使用FFT实现任意三个同频带信号的频分复用 课程设计内容： 选择三个不同频段的信号对其进行频谱分析，根据
信号的频谱特征设计三个不同的数字滤波器，将三路信号 合成为一路信号，分析合成信号的时域和频域特点，然后 将合成信号分别通过设计好的三个数字滤波器，分离出原 来的三路信号，分析得到的三路信号的时域波形和频谱， 与原始信号进行比较说明频分复用的特点。
频域特性。
8
8
课程设计（选1）
课程设计基本要求 ①学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法； ②掌握在Windows环境下语音信号采集的方法；
③掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法；
④掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法； ⑤学会用MATLAB对信号进行分析和处理。
16
实例1：滤波过程的实现
滤波前信号波形 10 5 0 -5 -10 500 1500 滤波前信号频谱
1000
0
200
400
600
0
0
2000
4000
6000
滤波后信号波形 1 0.5 0 -0.5 -1 80 60 40 20 0
滤波后信号频谱
0
200
400
600
0
2000
4000
《数字信号处理》课程设计指导13
《数字信号处理》课程设计指导一、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。
《数字信号处理》实验指导书
的相角, Ai 就是极点 pi 到单位圆上的点 e jω 的矢量长度(距离),而θ i 就是该矢量 的相角,因此有:
M
∏ B e j(ψ1 +ψ 2 +⋅⋅⋅⋅+ψ M ) j
H (e jω ) =
j =1 N
= H (e jω ) e jϕ (ω )
∏ A e j(θ1+θ2 +⋅⋅⋅⋅+θ N ) i
(1) 设有直流信号 g(t)=1,现对它进行均匀取样，形成序列 g(n)=1。试讨 论若对该序列分别作加窗、补零，信号频谱结构有何变化。 四、实验过程及结果（含程序）
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实验三 IIR 数字滤波器的设计
一、实验目的 (1)掌握双线性变换法及脉冲相应不变法设计 IIR 数字滤波器的具体设计 方法及其原理，熟悉用双线性变换法及脉冲响应不变法设计低通、高通和 带通 IIR 数字滤波器的计算机编程。 (2)观察双线性变换及脉冲响应不变法设计的滤波器的频域特性，了解双 线性变换法及脉冲响应不变法的特点。 (3)熟悉 Butterworth 滤波器、Chebyshev 滤波器和椭圆滤波器的频率特 性
《数字信号处理》
实验指导书
班级： 学号： 姓名： 苏州科技学院 电子教研室
实验一 信号、系统及系统响应
一、实验目的
(1) 熟悉 MATLAB 平台的使用，掌握离散信号、离散系统的 MATLAB 实现。 (2)掌握根据系统函数绘制系统零极点分布图的基本原理和方法。 (3)理解离散系统频率特性分析的基本原理，掌握根据系统函数零极点分布来分 析离散系统频率响应的几何矢量法。
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变换类型 低通
Байду номын сангаас
数字信号处理课程设计
数字信号处理课程设计题目：用零极点累试法实现滤波器的设计院系：自动化与信息工程学院专业：通信工程班级: 通信092学号: 3090571064姓名: 王姣指导教师: 李建勋2012年6月25日－2012年6月29日设计任务用零极点累试法实现滤波器设计。
初步完成总体设计，搭好框架，设计各功能函数。
设计步骤：1)设计人机对话界面，确定控制参数的输入方法；2)根据给定指标，设计低通滤波器，编写相应程序；3)编写波形输出程序；4)用matlab中的FIR滤波器设计的相关函数进行检验。
要求：1)用结构化设计方法。
一个程序划分成若干模块，每一个模块的函数功能要划分好，总体设计应画出流程图；2)输入输出界面要友好；3)源程序书写要规范，加必要的注释；4)要提供通过Matlab函数进行检验的结果；5)程序一定要要能运行起来，宁可功能少一些。
课程设计的最后成果是提交一份实验报告，内容包括：1)程序的设计思想，包括功能描述，函数接口的确定；2)流程图；3)源程序代码（需打印）；4)matlab函数及测试方法和结果；5)小结。
一、 原理1）滤波器的设计原理：输入信号)(t x 中的有用信号和无用信号各占不同的频带，当)(t x 通过一个线性系统)(t h (即滤波器)后可以将无用信号的成分滤去。
对于一个线性时不变系统，其时域的输入)(t x 和输出)(t y 的关系为：)()()(t h t x t y *= （1） 对其进行傅里叶变换，则输入输出的频域关系为：)()()(ωωωj j j e H e X e Y = （2） 设计的滤波器为低通滤波器时，则选用的系统函数)(ωj e H 的幅度频率响应满足：⎩⎨⎧≥<=cc j e H ωωωωω,0,1)( （3）2）利用系统的零极点分布分析系统的频率响应特性： 滤波器的系统函数可以统一以Z 变换来表示为：∑∑=-=-==ni iiMi iizazb z X z Y z H 00)()()( （4）对(4)式进行因式分解，得到：∏∏=-=---=Nr rMr rzdz cAz H 1111)1()1()( （5）式中00a b A =，r c 是)(z H 的零点，r d 是其极点。
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数字信号处理课程设计指导书Mr yang兴化大学电子信息工程系2010.10设计一 正余弦信号的谱分析【一】 设计目的1. 用DFT 实现对正余弦信号的谱分析；2. 观察DFT 长度和窗函数长度对频谱的影响；3. 对DFT 进行谱分析中的误差现象获得感性认识。
【二】 设计原理一、谱分析原理数字信号处理方法的一个重要用途是在离散时间域中确定一个连续时间信号的频谱，通常称为频谱分析，更具体地说，它也包括确定能量谱和功率谱。
数字频谱分析可以应用在很广阔领域，频谱分析方法是基于以下的观测：如果连续时间信号)(t g a 是频带有限的，那么对其离散时间等效信号)(n g 的DFT 进行谱分析。
然而，在大多数情况下，)(t g a 是在∞<<∞-t 范围内定义的，因此)(n g 也就定义在∞<<∞-n 的无线范围内，要估计一个无限长信号的频谱是不可能的。
实用的方法是：先让模拟连续信号)(t g a 通过一个抗混叠的模拟滤波器，然后把它采样成一个离散序列)(n g 。
假定反混叠滤波器的设计是正确的，则混叠效应可以忽略，又假设A/D 变换器的字长足够长，则A/D 变换中的量化噪声也可忽略。
假定表征正余弦信号的基本参数，如振幅、频率和相位不随时间改变，则此信号的傅立叶变换)(ωj e G 可以用计算它的DTFT 得到∑∞-∞=-=n nj j en g eG ωω)()( （1.1）实际上无限长序列)(n g 首先乘以一个长度为M 的窗函数)(n w ，使它变成一个长为M 的有限长序列，)()()(1n w n g n g =，对)(1n g 求出的DTFT )(1ωj e G 应该可以作为原连续模拟信号)(t g a 的频谱估计，然后求出)(1ωj eG 在πω20≤≤区间等分为N 点的离散傅立叶变换DFT 。
为保证足够的分辨率，DFT 的长度N 选的比窗长度M 大，其方法是在截断了的序列后面补上N －M 个零。
计算采用FFT 算法。
二、MATLAB 函数介绍1. 输入函数input( ) 格式：R=input(string)功能：在屏幕上显示input 括号后的‟string ‟内容，提示用户从键盘输入某值，并将输入的值赋给R 。
例如，在命令窗口输入R=input(…How many apples ‟) 会显示How many apples 从键盘输入 3会显示R=32. 一维快速傅里叶变换函数fft( )格式：y=fft(x)y=fft(x,n)说明：fft函数用于计算矢量或矩阵的傅里叶变换。
３．幅度函数abs()格式：abs（X）功能：对X取绝对值，当X是复数时，得到X的复模值。
例1-1 对余弦序列)4/xπ=进行8点谱分析，绘出序列和幅频特性曲线。
n(ncos()MA TLAB命令如下：N=input('输入谱分析的长度')n=0:N-1;x=cos(pi*n/4);subplot(1,2,1),stem(n,x) %绘制序列的波形xlabel('n');ylabel('x1(n)');title('余弦序列');X=abs(fft(x,N)); %求余弦序列的N点FFTsubplot(1,2,2)k=0:N-1;stem(k,X) %绘制序列的幅频特性曲线xlabel('k');ylabel('X(k)');string=[num2str(N),'点FFT幅频曲线'];title(string);程序运行结果如图1.1所示。
图1.1 例1-1的运行结果【三】 设计内容1. 对一个频率为10Hz ，采样频率为64Hz 的32点余弦序列进行谱分析，画出其频谱图；若将频率改为11Hz ，其他参数不变，重新画出该序列的频谱图，观察频率泄漏现象，分析原因。
2. 考察DFT 的长度对双频率信号频谱分析的影响。
设待分析的信号为 150)2sin()2sin(5.0)(21≤≤+=n n f n f n x ππ （1.2）令两个长度为16的正余弦序列的数字频率为22.01=f 及34.02=f 。
取N 为四个不同值16，32，64，128。
画出四个DFT 幅频图，分析DFT 长度对频谱分辨率的影响。
3. 在上题中若把两个正弦波的频率取得较近，令22.01=f ，25.02=f ，试问怎样选择FFT 参数才能在频谱分析中分辨出这两个分量？【四】课程设计报告要求完成课程设计任务后，应按要求提交课程设计报告。
设计报告应包含如下几个方面的内容。
1. 课程设计目的2. 课程设计要求。
3. 详细设计过程。
4. 调试分析。
5. 结果分析与体会。
6. 附录或参考资料。
设计二 数字滤波器的设计及实现【一】设计目的1. 熟悉IIR 数字滤波器和FIR 数字滤波器的设计原理和方法；2. 学会调用MA TLAB 信号处理工具箱中的滤波器设计函数设计各种IIR 和FIR 数字滤波器，学会根据滤波要求确定滤波器指标参数；3. 掌握用IIR 和FIR 数字滤波器的MA TLAB 实现方法，并能绘制滤波器的幅频特性、相频特性；4. 通过观察滤波器的输入、输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。
【二】设计原理抑制载波单频调幅信号的数学表达式为[]))(2c o s ())(2c o s (21)2c o s ()2c o s ()(000t f f t f f t f t f t s c cc ++-==ππππ（2.1）其中，)2cos(t f c π称为载波，c f 为载波频率，)2cos(0t f π称为单频调制信号，0f 为调制正弦波信号频率，且满足c f >0f 。
由（2.1）式可见，所谓抑制载波单频调制信号，就是两个正弦信号相乘，它有2个频率成分：和频c f +0f ，差频c f -0f ，这两个频率成分关于载波频率cf 对称。
所以，1路抑制载波单频调幅信号的频谱图是关于载波频率c f 对称的两根谱线。
显然，当调制频率0f 和（或）载波频率c f 不同时，可以得到包含不同频率成分的单频调幅信号，将几路不同频率成分的单频调幅信号相加后形成混合信号，产生复合信号的函数mstg 程序范例如下：function st=mstg%产生信号序列st ，并显示st 的时域波形和频谱%st=mstg 返回三路调幅信号相加形成的混合信号，长度N=800 N=800; %信号长度N 为800Fs=10000;T=1/Fs;Tp=N*T; %采样频率Fs=10kHz ，Tp 为采样时间 t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp;fc1=Fs/10; %第1路调幅信号载波频率fc1=1000Hz fm1=fc1/10; %第1路调幅信号的调制信号频率fm1=100Hz fc2=Fs/20; %第2路调幅信号载波频率fc2=500Hz fm2=fc2/10; %第2路调幅信号的调制信号频率fm2=50Hz fc3=Fs/40; %第3路调幅信号载波频率fc3=250Hz fm3=fc3/10; %第3路调幅信号的调制信号频率fm3=25Hz xt1=cos(2*pi*fm1*t).*cos(2*pi*fc1*t); %产生第1路调幅信号 xt2=cos(2*pi*fm2*t).*cos(2*pi*fc2*t); %产生第2路调幅信号 xt3=cos(2*pi*fm3*t).*cos(2*pi*fc3*t); %产生第3路调幅信号 st=xt1+xt2+xt3; %三路信号相加，得到复合信号 fxt=fft(st,N); %计算信号st 的频谱 %以下为绘图命令 subplot(2,1,1);plot(t,st);grid;xlabel('t/s');ylabel('s(t)');axis([0,Tp,min(st),max(st)]);title('(a)s(t)的波形') subplot(2,1,2);stem(f,abs(fxt)/max(abs(fxt)),'.');grid;title('(b)s(t)的频谱') axis([0,Fs/8,0,1.2]); xlabel('f/Hz');ylabel('幅度');该函数产生由三路已知载波调幅信号相加构成的复合信号st ，并绘图显示st 的时域波形和幅频特性曲线如图2.1所示。
(a) s(t)的波形(b)s(t)的频谱图2.1 三路调幅信号st的时域波形和幅频特性曲线由图2.1可见，三路信号时域混叠无法在时域进行分离，但频域是分离的。
容易看出，这三路调幅信号的载波频率分别为250Hz、500Hz和1000Hz，因此可以通过设计合适的滤波器的方法在频域分离，这就是本设计的目的。
【三】设计内容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.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；假定要求滤波器的通带最大衰减为0.1dB，阻带最小衰减为60dB，编程调用MA TLAB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。
3.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。
【四】课程设计报告要求完成课程设计任务后，应按要求提交课程设计报告。
设计报告应包含如下几个方面的内容。
1. 课程设计目的2. 课程设计要求。
3. 详细设计过程。
4. 调试分析。
5. 结果分析与体会。
6. 附录或参考资料。
设计三 语音信号滤波处理【一】设计目的1. 了解语音信号的产生、采集，能绘制语音信号的频率响应曲线及频谱图；2. 学会用MA TLAB 对语音信号进行分析和处理；3. 掌握用滤波器去除语音信号噪声的方法，观察去噪前后的语音信号。
【二】设计原理1. 语音信号的采集在MA TLAB 软件平台下，利用函数wavread （ ）对语音信号采集，并记录采样频率和采样点数。
将语音信号转换成计算机能够运算的有限长序列。
wavread 函数的调用格式如下：y=wavread(file)读取file 所规定的wav 文件，返回采样值放在向量y 中。
[y,fs]=wavread(file)采样值放在向量y 中，fs 表示采样频率（Hz ）。