数据的采集与语音信号的频谱分析..

中北大学

课程设计说明书

学生姓名：吕涛学号：10050644X23 学生姓名：王丽学号：10050644X09学生姓名：赵芳学号：10050644X15 学生姓名：孟庆慧学号：10050644X05 学院：信息商务学院

专业：电子信息工程

题目：信息处理综合实践:

数据的采集与语音信号的频谱分析

指导教师：金永职称: 副教授

2013 年 6 月 28 日

中北大学

课程设计任务书

12/13 学年第二学期

学院：信息商务学院

专业：电子信息工程

学生姓名：吕涛学号：10050644X23 学生姓名：王丽学号：10050644X09学生姓名：赵芳学号：10050644X15 学生姓名：孟庆慧学号：10050644X05 课程设计题目:信息处理综合实践:

数据的采集与语音信号的频谱分析起迄日期：2013年6月7日～2013年6月28日

课程设计地点：学院楼201、510、608实验室指导教师：金永

系主任：王明泉

下达任务书日期: 2013 年6月7 日

1．设计目的：

（1）掌握USB总线或PCI总线的基本结构，了解基于USB总线或PCI总线A/D卡的通用结构；

（2）掌握数据采集卡采集数据的过程和原理；

（3）了解MATLAB的信号处理技术；

（4）掌握MATLAB 实现音乐信号的读取、保存、拼接与频谱分析。

2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：

（1）查阅相关资料，撰写关于基于USB总线或PCI总线A/D卡的报告；

（2）采用麦克采集本组各个同学的语音信号；

（3）采用MATLAB读取采集的语音信号，截取各信号中的一段进行拼接，并进行频谱分析；

（4）保存拼接后的语音信号，并进行播放证实存储的正确性，同时对拼接后信号与原有信号的频谱作对比；

（5）提高内容：编写语音采集数据程序。

3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：

（1）要求设计组的每个成员都要了解设计的要求和思路；

（2）MATLAB数据处理部分要求有正确的运行结果及结果分析；

（3）总线部分和A/D采集卡部分要求每位同学有自己的理解；

（4）每位同学针对上述内容撰写设计说明书（每人1份）。

4．主要参考文献：

要求按国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》书写，例：

1 傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，1985

（5篇以上）

5．设计成果形式及要求：

课程设计说明书

程序运行结果

6．工作计划及进度：

2013年

6月7日~ 6月15日：查资料，了解基于USB总线或PCI总线A/D卡的通用结构以及A/D采集卡的应用；

6月15日~ 6月25日：MATLAB 实现语音信号的读取、保存、拼接与频谱分析；

6月26日~ 6月27日：撰写课程设计说明书；

6月28日：答辩

系主任审查意见：

签字：

年月日

目录

摘要 (2)

1基于USB总线A/D卡的报告 (2)

1.1 USB总线介绍 (2)

1.2 USB接口电路设计 (3)

1.3 接口的数据采集系统的设计实现 (3)

1.4 A/D转换电路 (4)

2 设计方案简介 (5)

3 语音信号的采集 (5)

4 语音信号的分析 (6)

4.1语音信号时域分析 (6)

4.2语音信号频域分析 (6)

5 程序设计及仿真图 (7)

6语音信号的读取、拼接、保存与频谱分析 (9)

6.1设计条件及主要参数表 (9)

6.2设计主要参数计算 (11)

6.3设计结果 (12)

7设计体会 (13)

8 参考文献 (14)

摘要

语音信号的采集与分析技术是一门涉及面很广的交叉科学，它的应用和发展与语音学、声音测量学、电子测量技术以及数字信号处理等学科紧密联系。

该设计主要介绍语音信号的采集与分析方法，通过PC机录制自己的一段声音，运用Matlab提供的函数进行仿真分析，并画出采样后语音信号的时域波形和频谱图，对所采集的语音信号加入干扰随机高斯噪声，对加入噪声的信号进行播放，并进行时域和频谱分析；对比加噪前后的时域图和频谱图，分析讨论采用什么样的滤波器进行滤除噪声。

关键词：语音信号；采集与分析；Matlab

一基于USB总线A/D卡的报告

B总线介绍

USB总线为通用串行总线，USB接口位于PS/2接口和串并口之间，允许外设在开机状态下热插拔，最多可串接下来127个外设，传输速率可达480Mb/S，P它可以向低压设备提供5伏电源，同时可以减少PC机I/O接口数量。USB是基于通用连接技术，实现外设的简单快速连接，达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目的。数据采集就是把来自各种传感器的信号数据实时地、准确地测量或汇集起来,用计算机进行实时处理或记录存储,实时完成测试和控制功能。数据采集系统结构通过微机的标准接口连接各种功能模块、仪器仪表

和传感器,组成测量系统。

2．USB接口电路设计

R3是上拉电阻器，它可使USB口的D+端上拉到DS2490S的VB端，表示USB主机系统是高速设备，同时这个上拉电阻器告诉主机有USB设备插入。该上拉电阻器的设置对适配器的影响很大，它的负载值和1-Wire网络的总长决定1-Wire总线电压上升到5 V的速度。经过实验测试选择R3的阻值为27 Ω±lO%。R1、R2为USB数据线保护电阻器。L、L2具有禁止高频干扰并且减弱EMI辐射的功能。LF33CV为3.3 V电压稳压器，与周围元件C1、C2组成强上拉部分，给EEPROM 或温度传感器等器件提供额外的电源。

B接口的数据采集系统的设计实现

数据采集系统使用采集卡进行数据采集,然后经过A/D转换器供计算机加工处理。基于USB接口的数据采集与频谱分析系统本系统结构由硬件部分和软件部分组成,硬件部分主要有计算机、I/ O 接口设