实时信号处理

题目：实时信号处理专业：电子信息工程

摘要

近年来随着科技的飞速发展，实时信号处理的应用正在不断的走向深入，同时也将实时信号带进了各项的应用中。本论文通过对实时信号处理的概念以及设计流程、Matlab语言及其所能实现的功能、Matlab在数字信号处理中的应用、Matlab解决实际中的问题、四个方面来反映对实时信号处理的理解以及认识。通过实时信号处理流程的设计了解Matlab语言的特点、性质及其所能实现的功能，并在利用Matlab解决生活实际问题的编程中真正掌握Matlab在五个方面所能实现的主要功能。

关键字：Matlab、实时信号、处理、计算、功能

1 实时信号处理概述、实现方法及设计流程............ 错误！未定义书签。

1.1 实时信号处理概述 (3)

1.2 实时信号实现方法及系统设计开发流程 (3)

2 Matlab语言及其所能实现的功能................... 错误！未定义书签。

2.1 Matlab语言的基本概念 (5)

2.2 5个具有代表性的程序 (6)

2.2.1 用matlab产生标准音阶的7个单频正弦音符，并用计算机声卡放出错误！未定义书签。

2.2.2 绘制正多边形................................ 错误！未定义书签。

2.2.3 单边指数信号................................ 错误！未定义书签。

2.2.4 正弦波...................................... 错误！未定义书签。

2.2.5 单位脉冲序列................................ 错误！未定义书签。

3 Matlab在数字信号处理中的应用 (7)

3.1 求给定有限长序列的DTFT (7)

3.2 求系统的频率响应 (7)

4 用Matlab解决实际中的问题....................... 错误！未定义书签。

4.1用matlab实现石头剪子布的游戏................. 错误！未定义书签。

5 结束语 (9)

实时信号处理概述、实现方法即实现流程

1.1 实时信号处理概述

实时信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是实时信号处理的子集。

实时信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行数字处理和测量或滤波。因此在进行实时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。而实时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。

实时信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）等。实时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，这些都是单一的数字或模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。

实时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。而使实时信号处理从理论走向实用的是快速傅立叶变换(FFT)，FFT的出现大大减少了DFT的运算量，使实时的数字信号处理成为可能、极大促进了该学科的发展。

世界上三大DSP芯片生产商:1.德克萨斯仪器公司(TI) 2.模拟器件公司(ADI) 3.摩托罗拉公司(Motorola).这三家公司几乎垄断了通用DSP芯片市场。

实时信号处理的特征和分类

信号(signal)是一种物理体现，或是传递信息的函数。而信息是信号的具体内容。

模拟信号(analog signal)：指时间连续、幅度连续的信号。

数字信号(digital signal)：时间和幅度上都是离散(量化)的信号。

实时信号可用一序列的数表示，而每个数又可表示为二制码的形式，适合计算机处理。

一维(1-D)信号: 一个自变量的函数。

二维(2-D)信号: 两个自变量的函数。

多维(M-D)信号: 多个自变量的函数。

系统：处理信号的物理设备。或者说，凡是能将信号加以变换以达到人们要求的各种设备。模拟系统与数字系统。

信号处理的内容：滤波、变换、检测、谱分析、估计、压缩、识别等一系列的加工处理。多数科学和工程中遇到的是模拟信号。以前都是研究模拟信号处理的理论和实现。模拟信号处理缺点：难以做到高精度，受环境影响较大，可靠性差，且不灵活等。实时数字系统的优点：体积小、功耗低、精度高、可靠性高、灵活性大、易于大规模集成、可进行二维与多维处理

随着信息时代、数字世界的到来，实时信号处理已成为一门极其重要的学科和技术领域。

1.2 实时信号实现方法及系统设计开发流程

在设计需求规范,确定设计目标时,其实要解决二个方面的问题：即信号处理方面和非信号处理的问题。

信号处理的问题包括：输入、输出结果特性的分析,DSP算法的确定,以及按要求对确定的

性能指标在通用机上用高级语言编程仿真。

非信号处理问题包括：应用环境、设备的可靠性指标,设备的可维护性,功耗、体积重量、成本、性能价格比等项目。

算法研究与仿真这是DSP应用实际系统设计中重要的一步。系统性能指标能否实现,以何种算法和结构应对需求,都是在这一步考虑的。这种仿真是在通用机上用高级语言编程实现的,编程时最好能仿DSP处理器形式运行,以达到更好的真实性。

DSP芯片选择中通常有下列几条应注意的有

（1）精度

（2）字长的选择

（3）存储器安排

（4）开发工具：在DSP系统设计中,开发工具是必不可少的,一个复杂的DSP系统,必须有功能强大的开发工具支持，开发工具包括软件和硬件两部分。

（5）功耗与电源管理

（6）成本和厂家的销售后服务

（7）支持多处理器

DSP处理器软、硬件开发工具简介随着DSP处理器的功能不断强化和系统开发周期不断缩短,设计和调试DSP系统越来越依赖于DSP开发系统和开发工具,下图为DSP处理器开发流程图。