长沙学院课程设计说明书
题目信号与系统课程设计系(部) 电信系
专业(班级) 光电2班
姓名李凯
学号2010041220
指导教师曹才开，刘光灿，
张刚林，李广柱
起止日期2012.12.24-12.28
长沙学院课程设计鉴定表
姓名李凯学号2010041220 专业光电班级 2 设计题目信号与系统课程设计指导教
曹才开，刘光灿，
师
张刚林，李广柱
指导教师意见：
评定等级：教师签名：日期：
答辩小组意见：
评定等级：答辩小组长签名：日期：
教研室意见：
教研室主任签名：日期：
说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“中”、“及格”、“不及格”五类；
目录
摘要 (4)
1 任务与要求 (5)
2 程序设计与实验仿真结果图 (7)
3 仿真结果分析 (20)
参考文献 (22)
信号与系统课程设计报告
摘要
本实验任务与意义，是掌握信号经过LTI系统的时域分析方法:进一步理解零输入响应、零状态响应。学会用Matlab并用它对连续时间系统信号时域进行分析，用Matlab编程绘制连续时间系统的零输入响应、零状态响应、卷积积分、卷积和的图形曲线，仿真曲线，并对它们进行分析。用MATLAB进行形象,直观的计算机模拟与仿真实现,从而加深对信号与系统、数字信号处理学科相关的基本原理,方法与应用的理解,从基本理论过渡到实际应用。通过本实验的学习，掌握信号与系统的时域、变换域分析方法，理解各种变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换）的基本内容、性质与应用，学会分析信号的波形、信号的频谱与系统频率特性曲线的绘制，写出符合要求的实验报告，加深理解与巩固理论教学知识，为以后深入学习相关专业知识打下必要的基础。
关键字：Matlab编程 LTI系统的时域分析仿真曲线零输入响应零状态响应卷积积分卷积和
1 任务与要求
（1）.典型信号的描述及运算
a.试用MATLAB 绘制两正弦序列f 1(k)=cos(k π/8)，f 2(k)=cos(2k)的时域波形，观察它们的周期性，并验证是否与理论分析结果相符？
b.已知)]4()()[4()(1
--+-=t u t u t t f 及信号)2sin()(2
t t f π=，用MATLAB 绘出满
足下列要求的信号波形。
（1）311()[(2)()]f t f t f t =--+ （2）423()()()f t f t f t =? （3）512()()()f t f t f t =? （4）612()(2)()f t f t f t =-+ c. 绘制f(t)=错误！未找到引用源。的时域图 （2）.连续时间信号卷积及MATLAB 实现
已知两连续时间信号如下图所示，试用MATLAB 求f(t)=12()*()f t f t ，并绘出f(t)的时域波形图。（设定取样时间间隔为p ）
（3）.系统时域特性的仿真分析实验
a. 已知描述某连续系统的微分方程为： 2y ’’(t)+y ’(t)+8y(t)=f(t) 试绘出该系统在0～30秒范围内，并以时间间隔0.01秒取样的冲激响应和阶跃响应的时域波形。
b. 已知某离散系统的差分方程为 y(k)-y(k-1)+0.9y(k-3)=f(k)，试作出：（1）以默认方式绘出系统h(k)的时域波形；（2）绘出系统在0～60取样点范围内h(k)的时域波形；（3）绘出系统在－10～40离散时间范围内h(k)的时域波形。
c. 对如下连续时间系统21() 1.30.8
s H s s s +=
++
通过仿真分别观察其单位冲激响应波形和在周期矩形信号作用下的零状态响应
波形。
（4）.连续时间信号的频域特性仿真实验
a.试用fourier()函数求下列信号的傅立叶变换F(jw) (1)2()()t f t te t ε-= (2)1,0()sgn()1,0
t f t t t >?==?
-
b.试用ifourier()函数求2
2
2()4w F jw j w
=-+的逆傅立叶变换并画出波形
c.绘制f=e^(-2*[t])的幅值图
（5）.连续信号的采样与恢复（重构）
设信号f(t)=Sa(t)＝sin(t)/t ，在取样间隔分别为Ts=0.7π（令Ωm ＝1，Ωc=1.1Ωm ）和Ts=1.5π（令Ωm ＝1，Ωc=Ωm ）的两种情况下，对信号f(t)进行采样，试编写MATLAB 程序代码，并绘制出采样信号波形。
（6）.拉普拉斯变换及其逆变换
a.求解下述信号的拉普拉斯变换，并利用MATLAB 绘制拉普拉斯变换的曲面图：
（1）)()2cos()(t u t t f = （2）)()sin()(2t u t e t f t
-=
b. 已知信号的拉普拉斯变换如下所示，试用MATLAB 绘制曲面图，观察拉普拉斯变换零极点分布对曲面图的影响。
（1）)3)(2()4)(1()(++++=s s s s s s F （2）4
4
)(22+-=s s s F
c.试用MATLAB 求下列信号的拉普拉斯逆变换
（1）s s s s s s F 6545)(232++++= （2）1
221
)(2
3+++=s s s s F （7）.离散系统的Z 域分析 已知离散系统的系统函数分别为： （1）23
21()21
z z H z z --=
- （2）23
2
2()241
z H z z z z +=
+-+
试用MATLAB 分析：
(1) 绘出系统的零极点图，根据零极点图判断系统的稳定性；
2 程序设计与实验仿真结果图
（1）典型信号的描述及运算
a.试用MATLAB 绘制两正弦序列f 1(k)=cos(k π/8)，f 2(k)=cos(2k)的时域波形，观察它们的周期性，并验证是否与理论分析结果相符？
MATLAB 程序代码如下： k=0:40;
subplot(2,1,1),stem(k,cos(k*pi/8), '.') title('cos(k*pi/8)')
subplot(2,1,2), stem(k,cos(2*k), '.') title('cos(2*k)')
MATLAB 程序代码运行结果如下：
5
10
15
2025
30
35
40
-1-0.500.51cos(k*pi/8)
5
10
15
20
25
30
35
40
-1-0.500.51cos(2*k)
b.已知)]4()()[4()(1
--+-=t u t u t t f 及信号)2sin()(2
t t f π=，用MATLAB 绘出满
足下列要求的信号波形。
（1）311()[(2)()]f t f t f t =--+ （2）423()()()f t f t f t =? （3）512()()()f t f t f t =? （4）612()(2)()f t f t f t =-+ syms t
f1=sym('(-1*t+4)*(u(t)-u(t-4))') subplot(2,3,1),ezplot(f1) f2=sym('sin(2*pi*t)')
subplot(2,3,4),ezplot(f2,[-4,4]) y1=subs(f1,-2*t) f3=-(f1+y1)
subplot(2,3,2),ezplot(f3) f4=f2*f3
subplot(2,3,3),ezplot(f4) f5=f1*f2
subplot(2,3,5),ezplot(f5) y2=subs(f1,t-2) f6=f2+y2
subplot(2,3,6),ezplot(f6) 其中，u(t)子程序定义为
function f=u(t) f=(t>0);
2
4
01234t (-1 t+4) (u(t)-u(t-4))
-4
-2
02
4
-1-0.500.51t
sin(2 π
t)
-2
2
4
-4-3-2-10t
-...- (2 t + 4) (u((-2) t) - u(- 2 t - 4))-2
024
-4-202t
-sin(2 π
t) ((t - 4) (u(t - 4) - u(t)) + (2 t + 4) (u((-2) t) - u(- 2 t - 4)))0
24
-2024
t
sin(2 π
t) (t - 4) (u(t - 4) - u(t))-5
05
024
t
sin(2 π t) - (u(t - 2) - u(t - 6)) (t - 6)
c. 绘制f(t)=
错误！未找到引用源。的时域图 （2）连续时间信号卷积及MATLAB 实现
已知两连续时间信号如下图所示，试用MATLAB 求f(t)=12()*()f t f t ，并绘出f(t)的时域波形图。（设定取样时间间隔为p ）
p=0.1; k1=-1:p:1
f1=2*ones(1,length(k1)) k2=-2:p:2
f2=ones(1,length(k2)) [f,k]=sconv(f1,f2,k1,k2,p)
-1
-0.5
00.5
1
11.522.5
3f1(t)
t
f 1(t )
-2
-1
012
00.511.5
2f2(t)
t
f 2(t )
-3
-2
-1
01
2
3
01234
5f(t)=f1(t)*f2(t)
t
f (t )
（3）系统时域特性的仿真分析实验
a. 已知描述某连续系统的微分方程为：
2y ’’(t)+y ’(t)+8y(t)=f(t)
试用MATLAB ：（1）绘出该系统在0～30秒范围内，并以时间间隔0.01秒取样的冲激响应和阶跃响应的时域波形。 冲激响应 a=[2 1 8]; b=[1];
subplot(2,1,1),impulse(b,a,0:0.01:30); subplot(2,1,2),step(b,a,0:0.01:30)
0510********
-0.2
00.20.4
0.6Impulse Response
Time (sec)A m p l i t u d e
0510********
0.10.20.3
0.4Step Response
Time (sec)
A m p l i t u d e
b. 已知某离散系统的差分方程为 y(k)-y(k-1)+0.9y(k-3)=f(k)，试作出：
（1）以默认方式绘出系统h(k)的时域波形； a=[1 -1 0.9] b=[1] impz(b,a)
20
40
60
80100120
140
160
180
-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.4
0.60.81n (samples)
A m p l i t u d e
Impulse Response
（2）绘出系统在0～60取样点范围内h(k)的时域波形； a=[1 -1 0.9] b=[1]
impz(b,a,0:60)
10
20
30
40
50
60
-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.4
0.60.81n (samples)
A m p l i t u d e
Impulse Response
（3）绘出系统在－10～40离散时间范围内h(k)的时域波形； a=[1 -1 0.9] b=[1]
impz(b,a,-10:40)
-10
-5
5
10
152025
30
35
40
-1
-0.8-0.6
-0.4
-0.20
0.2
0.4
0.60.81n (samples)
A m p l i t u d e
Impulse Response
c. 对如下连续时间系统2
1() 1.30.8
s H s s s +=++
通过仿真分别观察其单位冲激响应波形和在周期矩形信号作用下的零状态响应
波形。
单位冲激响应波形 周期矩形信号波形
冲激响应的零状态响应波形 周期矩形信号作用下的零状态响应波形
（4）连续时间信号的频域特性仿真实验
a.试用fourier()函数求下列信号的傅立叶变换F(jw) (1)2()()t f t te t ε-= syms t;
x=t*exp(-2*t)*sym('Heaviside(t)'); F=fourier(x); ezplot(abs(F));
-5-4-3-2-1
012345
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
w
1/abs(2+i w)2
(2)1,0
()sgn()1,0t f t t t >?==?-
%函数相当于f （t ）=u （t ）-u （-t ） syms t;
x= sym('Heaviside(t)')-sym('Heaviside(-t)');
F=fourier(x); ezplot(abs(F)); axis([-6 6,-0.1 15]);
-6
-4-2
0246
5
10
15
w
2/abs(w)
b.试用ifourier()函数求22
2()4w F jw j w =-+的逆傅立叶变换并画出波形
syms t w;
F=-j*2*w/(16+w^2); subplot(1,2,1); ezplot(abs(F)); f=ifourier(F,t); ezplot(f);
subplot(1,2,2);
-5
05
0.050.1
0.15
0.2
0.25
w
2 abs(w/(16+w 2))
-1
01
-0.6
-0.4
-0.2
0.2
0.4
0.6
t
exp(-4 t) heav iside(t)-exp(4 t) heav iside(-t)
c.绘制f=e^(-2*[t])的幅值图
（5）连续信号的采样与恢复（重构）
设信号f(t)=Sa(t)＝sin(t)/t ，在取样间隔分别为Ts=0.7π（令Ωm ＝1，Ωc=1.1Ωm ）和Ts=1.5π（令Ωm ＝1，Ωc=Ωm ）的两种情况下，对信号f(t)进行采样，试编写MATLAB 程序代码，并绘制出采样信号波形。 wm=1; wc=1.1*wm; Ts=0.7*pi; ws=2*pi/Ts; n=-100:100; nTs=n*Ts; f=sinc(nTs/pi); t=-15:0.5:15; f=sinc(t/pi); stem(t,f);
xlabel('kTs'); ylabel('f(kTs)');
title('sa(t)=sinc(t/pi)临界采样信号');
-15
-10-5
051015
-0.4-0.200.20.4
0.6
0.8
1
kTs
f (k T s )
sa(t)=sinc(t/pi)临界采样信号
wm=1; wc=wm; Ts=1.5*pi; ws=2*pi/Ts; n=-100:100; nTs=n*Ts; f=sinc(nTs/pi); t=-15:0.8:15; f=sinc(t/pi); stem(t,f); xlabel('kTs'); ylabel('f(kTs)');
title('sa(t)=sinc(t/pi)临界采样信号');
-15
-10-5
051015
-0.4-0.200.20.4
0.6
0.8
1kTs
f (k T s )
sa(t)=sinc(t/pi)临界采样信号
（6）拉普拉斯变换及其逆变换
a.求解下述信号的拉普拉斯变换，并利用MATLAB 绘制拉普拉斯变换的曲面图：
（1）)()2cos()(t u t t f = 拉普拉氏变换是s/4+s*s
a=-1:0.08:1; b=-4:0.1:4;
[a,b]=meshgrid(a,b);
d=4*ones(size(a)); c=a+i*b;
e=c.*c; f=e+d; g=c./f; g=abs(g);
mesh(a,b,g);
surf(a,b,g);
axis([-1,1,-4,4,0,15]);
title('单边正弦信号拉氏变换曲面图'); colormap(hsv);
-1
-0.5
0.5
1
-4
-2
2
4
5
10
15
单边正弦信号拉氏变换曲面图
（2）)()sin()(2t u t e t f t
-=
拉普拉氏变换是 1/(s+2)*(s+2)+1 a=-3:0.1:0; b=-2:0.08:2; [a,b]=meshgrid(a,b);
d=ones(size(a)); c=a+i*b;
e=(c+2).*(c+2);
f=e+d; g=1./f;
g=abs(g); mesh(a,b,g);
surf(a,b,g);
axis([-3,0,-2,2,0,15]);
title('单边正弦信号拉氏变换曲面图'); colormap(hsv);
-3
-2
-1
-2
-1
1
2
5
10
15
单边正弦信号拉氏变换曲面图
b. 已知信号的拉普拉斯变换如下所示，试用MATLAB 绘制曲面图，观察拉普拉斯变换零极点分布对曲面图的影响。 （1）)
3)(2()
4)(1()(++++=
s s s s s s F
a=-6:0.48:6; b=-6:0.48:6; [a,b]=meshgrid(a,b); c=a+i*b; d=(c+1).*(c+4); e=c.*(c+2).*(c+3); c=d./e;
c=abs(c); mesh(a,b,c); surf(a,b,c);
axis([-6,6,-6,6,0,4.5]); title('拉普拉斯变换曲面图'); colormap(hsv); view(-25,30)
-6
-4
-2
2
4
6
-6
-4
-2
02
4
6
01234拉普拉斯变换曲面图
（2）4
4
)(22
+-=
s s s F a=-6:0.48:6; b=-6:0.48:6;
[a,b]=meshgrid(a,b); c=a+i*b; d=c.*c-4; e=c.*c+4; c=d./e; c=abs(c); mesh(a,b,c); surf(a,b,c);
axis([-6,6,-6,6,0,4.5]); title('拉普拉斯变换曲面图'); colormap(hsv); view(-25,30)
-6
-4
-2
2
4
6
-6
-4
-2
02
4
6
01234拉普拉斯变换曲面图
c.试用MATLAB 求下列信号的拉普拉斯逆变换
（1）s
s s s s s F 654
5)(232++++=
a=[1 5 6 0]; b=[1 5 4];
[r,p,k]=residue(b,a) 结果如下： r = -0.6667 1.0000 0.6667 p = -3.0000 -2.0000 0 k = [] 则
S
S S S F 322
1)
3(32)(+++
+-=
对应的逆变换为
)()3
23
2(
)(23t u e e t f t t +
+-=--
（2）1
221
)(23+++=
s s s s F
a=[1 2 2 1]; b=[1];
[r,p,k]=residue(b,a) 结果如下： r =
1.0000 -0.5000 - 0.2887i -0.5000 + 0.2887i p =
-1.0000 -0.5000 + 0.8660i -0.5000 - 0.8660i k =
[] 则i
s ei i
s ei s s F 866.05.05.0866.05.05.01
1)(+++-+
-+--+
+=对应的逆变换为
离散系统的Z 域分析
已知离散系统的系统函数分别为： （1）23
21()21
z z H z z --=
-
A=[2 0 0 -1]; B=[1 -2 -1]; ljdt(A,B)
-2
-1
1
2
-2.5
-2-1.5-1-0.500.511.522.5jIm[z]
Re[z]
pole-zero diagram for discrete system
不稳定 （2）23
2
2()241
z H z z z z +=
+-+
A=[2 1 -4 1]; B=[1 0 2]; ljdt(A,B)
-1.5
-1
-0.5
0.5
1
1.5
-1.5
-1-0.500.511.5jIm[z]
Re[z]
pole-zero diagram for discrete system
试用MATLAB 分析：
绘出系统的零极点图，根据零极点图判断系统的稳定性；
3 仿真结果分析
1.f1（k ）= cos(k π/8) 的最小周期是16，通过实际计算的周期与MATLAB 的图形对比可知，理论分析与MATLAB 的作图结果相符合。 2．f2（k ）= cos(2k)根据公式得出其不是周期序列，通过观察MATLAB 的图形对比可知，理论分析与MATLAB 的作图结果相符合。
3. 在)]4()()[4()(1
--+-=t u t u t t f 及信号)2sin()(2
t t f π=的运算中，通过时域的平
移实现信号的平移，在通过叠加和相乘得出实际的波形，只是实际画图比较麻烦，实际分析很简单。实际描绘的图与MATLAB 的结果是大致相同的。 4．在绘制f(t)=错误！未找到引用源。的时域图时，有f(t)=0.90484*sin （2*t/3），所以f(t)的最大值由1降为0.90484，而不再是1，最小值也不在是-1，而是-0.90484。所以就出现如图（7）所示的波形图。
5. f(t)=12()*()f t f t ，两个门函数的卷积可以通过实际的卷积用积分运算得出理论的结果。通过观察波形，理论结果与MATLAB 的结果是相同的。
6.离散系统的差分方程为 y(k)-y(k-1)+0.9y(k-3)=f(k)，通过运用公式求解差分方程，借助传输算子E ，可以求出其系统函数，然后得出结论，其结果与MATLAB 的结果接近。
7.信号的傅立叶变换F(jw)考查的是运用公式去计算信号的傅里叶变换，得出理论上的结果，再通过观察MATLAB 的波形,发现理论结果与MATLAB 的波形是相符合的。 8. 2
2
2()4w F jw j
w
=-+的逆傅立叶变换，考察的是运用逆傅立叶变换的公式，得
出理论上的结果，再通过观察MATLAB 的波形,发现理论结果与MATLAB 的波形是相符合的。
9. 连续信号的采样与恢复考查的是时域采样定理，通过比较采样间隔的不同，计算分辨率的不同，得出不一样的波形，理论结果与实际MATLAB 的结果相符合。
10.拉普拉斯变换)()2cos()(t u t t f =和)()sin()(2t u t e t f t
-=时，只要运用拉普拉斯公
式即可得出结果，但是其曲面的图形是无法绘制出来的，因此只能大致的判断MATLAB 的结果与理论想符合。
11. 观察拉普拉斯变换零极点分布对曲面图的影响，对)
3)(2()
4)(1()(++++=
s s s s s s F
和4
4
)(22+-=s s s F 的求解，需要知道零点只影响系统的幅值和相位，对系统的性
光电系统课程设计报告 设计题目：光电心率计 指导老师：吴xx 班级： 10XX 设计者： XXX 设计者学号： ************* 同组者姓名： ****************************** ****************************** ********************************* 设计者联系电话： ****************** 目录 一．摘要 (4) 二．技术指标 (4) 三．设计原理 (5) 3.1、光电探测电路 (5) 3.2、电源电路 (6) 3.3、滤波放大电路及虚拟地电路 (6) 3.4、单片机电路 (7) 3.5、显示电路 (8) 3.6、蜂鸣器电路 (9) 四．设计方案论证 (9)
4.1、心率计的软件实现方法 (9) 4.2、滤波放大电路的实现 (9) 4.3、光电探测电路的实现 (10) 4.4、心率值的显示方法 (10) 五. 硬件电路设计 (11) 5.1、电源电路设计 (11) 5.2、光电探测电路 (12) 5.3、“虚拟地”电路 (12) 5.4、滤波放大电路 (12) 5.5、单片机电路 (13) 5.6、译码显示电路 (15) 5.7、蜂鸣器电路 (16) 六．软件设计 (16) 6.1 总流程图 (17) 6.2 主函数流程图 (18) 6.3 采样比较程序 (19) 6.4 心率计算与显示警报模块 (20) 七．结论 (21) 八．课程设计的心得体会 (21) 参考文献 (22) 附录 (23) 附录一、程序代码 (23)
附录二、原理图 (28) 附录三、PCB所有层图 (29) 附录四、顶层PCB图 (30) 附录五、底层PCB图 (30) 附录六、元件清单 (31) 一．摘要 随着现代社会，人们对自己的健康越来越关心，因此对各种医疗设备的需要也越来越大。其中心率测量仪是最常见的医疗设备之一，它能应用于医疗、 健康、体育以及我们生活中的方方面面，因此一个简单便宜而又有较高精度的 心率测量仪是很有市场的。 我们无法通过直接测量来获取人的心率，但是由于人的脉搏是与心跳直接相关的。因此，我们可以通过测量脉搏来间接测量人的心率。我们小组的光电 系统课程设计制作的光电心率测量仪是用光电传感器测量经手指尖反射的信号，然后经过滤波放大后送到51单片机进行信号处理并将计算所得到的心率值通过动态扫描的方式显示出来。 关键词：51单片机；光电测量；A/D采样；动态扫描显示；响铃提醒。二．技术指标 利用光电方法测量人体心率，并通过显示器显示出来，具体要求 如下： 1、采用51 系列单片机 2、制作光电测量头 3、通过A/D 采样方式测定人体心率（不能整形成方波计数）
课程设计报告 课程名称信号与系统课程设计指导教师 设计起止日期 学院信息与通信工程 专业电子信息工程 学生 班级/学号 成绩 指导老师签字
目录 1、课程设计目的 (1) 2、课程设计要求 (1) 3、课程设计任务 (1) 4、课程设计容 (1) 5、总结 (11) 参考文献 (12) 附录 (12)
1、课程设计目的 “信号与系统”是一门重要的专业基础课，MATLAB作为信号处理强有力的计算和分析工具是电子信息工程技术人员常用的重要工具之一。本课程设计基于MATLAB完成信号与系统综合设计实验，以提高学生的综合应用知识能力为目标，是“信号与系统”课程在实践教学环节上的必要补充。通过课设综合设计实验，激发学生理论课程学习兴趣，提高分析问题和解决问题的能力。 2、课程设计要求 （1）运用MATLAB编程得到简单信号、简单信号运算、复杂信号的频域响应图； （2）通过对线性时不变系统的输入、输出信号的时域和频域的分析，了解线性时不变系统的特性，同时加深对信号频谱的理解。 3、课程设计任务 （1）根据设计题目的要求，熟悉相关容的理论基础，理清程序设计的措施和步骤； （2）根据设计题目的要求，提出各目标的实施思路、方法和步骤； （3）根据相关步骤完成MATLAB程序设计，所编程序应能完整实现设计题目的要求； （4）调试程序，分析相关理论； （5）编写设计报告。 4、课程设计容 （一）基本部分 （1）信号的时频分析 任意给定单频周期信号的振幅、频率和初相，要求准确计算出其幅度谱，并准确画出时域和频域波形，正确显示时间和频率。 设计思路： 首先给出横坐标，即时间，根据设定的信号的振幅、频率和初相，写出时域波形的表达式；然后对时域波形信号进行傅里叶变化，得到频域波形；最后使用plot函数绘制各个响应图。 源程序： clc; clear; close all; Fs =128; % 采样频率 T = 1/Fs; % 采样周期 N = 600; % 采样点数 t = (0:N-1)*T; % 时间，单位：S x=2*cos(5*2*pi*t);
抽样定理的应用 摘要 抽样定理表示为若频带宽度有限的，要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于2倍信号最高频率。抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号的频谱无混叠。 语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音 信号进行处理的新兴学科，是目前发展最为迅速的学科之一，通过语音传递信息是人类最重要，最有效，最常用和最方便的交换信息手段，所以对其的研究更显得尤为重要。 Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用 软件，它可以将声音文件变换成离散的数据文件，然后用起强大的矩阵运算能力处理数据。这为我们的本次设计提供了强大并良好的环境！ 本设计要求通过利用matlab对模拟信号和语音信号进行抽样，通过傅里叶变换转换到频域，观察波形并进行分析。 关键词：抽样Matlab
目录 一、设计目的： (2) 二、设计原理： (2) 1、抽样定理 (2) 2、MATLAB简介 (2) 3、语音信号 (3) 4、Stem函数绘图 (3) 三、设计内容： (4) 1、已知g1(t)=cos(6πt),g2(t)=cos(14πt),g3(t)=cos(26πt),以抽样频率 fsam=10Hz对上述三个信号进行抽样。在同一张图上画出g1(t)，g2(t)，g3(t)及其抽样点,对所得结果进行讨论。 (4) 2、选取三段不同的语音信号，并选取适合的同一抽样频率对其进 行抽样，画出抽样前后的图形，并进行比较，播放抽样前后的语音。 (6) 3、选取合适的点数，对抽样后的三段语音信号分别做DFT，画图 并比较。 (10) 四、总结 (12) 五、参考文献 (13)
课程设计总结报告 课程名称：《光电技术》课程设计学生姓名：邓跃斌、付炜、黑阳超、林松系别：物理与电子学院 专业：电子信息科学与技术 指导教师：雷立云 2012年11月29日
目录 一、设计任务书 (3) 1、课题 (3) 2、目的 (3) 3、设计要求 (3) 二、实验仪器 (3) 三、设计框图及整体概述 (4) 四、各单元电路的设计方案及原理说明 (4) N E定时器构成多谐振荡器作调制电源 (5) 1、用555 N E电路结构 (5) （1）555 N E定时器组成的多谐振荡器 (5) （2）由555 （3）发射端电路 (6) L F放大器构成接收放大电路 (7) 2、用353 （1）光放大器 (7) （2）光比较放大器 (7) 五、调试过程及结果 (8) 1、调试的过程及体会 (8) 2、调试结果 (8) 六、设计、安装及调试中的体会 (9) 七、对本次课程设计的意见及建议 (9) 八、参考文献 (10) 九、附录 (10) 1、整体电路图 (10) 2、课程设计实物图 (10) 3、元器件清单 (11)
一、设计任务书 1、课题 光电报警系统设计与实现。 2、目的 本课程设计的基本目的在于巩固电子技术、光电技术、感测技术以及传感器原理等方面的理论知识，从系统角度出发，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力，并养成严谨务实的工作作风。通过个人收集资料，系统设计，电路设计、安装与调试，课程设计报告撰写等环节，初步掌握光电系统设计方法和研发流程，逐步熟悉开展工程实践的程序和方法。 3、设计要求 （1）基本要求 用555 N E构成占空比为0.5多谐振荡器作发光二极管的调制电源，并对参数选择进行分析说明；选用324 L M构成比较放大器进行报警电路设计；画出所做实验的全部电路图，并注明参数；记录调试完成后示波器输出的各测量点电压波形。 （2）扩展要求（选做） 分析影响作用距离的因素，提出提高作用距离的措施；设想光电报警系统的应用场合，并根据不同应用提出相应电路的设计方案。如需要闪烁报警，电路如何设计？ 二、实验仪器 多功能面包板………………………………………………………………1块T D S.60M H z.1Gs s双通道数字存储波示器………………………1台1002 YB A A直流稳压电源…………………………………………………1台17333 万用表………………………………………………………………………1台
信号与系统课程设计报告 实验题目：信号的运算与处理 内容简介： 设计一个信号，对其进行信号运算和处理，利用Matlab仿真。 课设方式： 利用电子技术、电路理论和信号与系统的知识学习验证信号的运算和处理，如延时、相加、微分、抽样等。自已设计信号及运算方式，并利用Matlab仿真。 分析计算结果。 课程设计要求： 独立完成； 完成信号设计（任意信号均可）及其某种运算（任意运算均可，也可多做几种，或做组合运算）的验证； 学会利用Matlab仿真；提交课程设计报告。 例如： 设计一个信号为f(t)=3sin2t 对其做微分运算得到f/(t) , 用MATLAB 编程实现计算过程，画出f(t)和f/(t)
本次课程设计本人选的信号运算是： 设计一个信号为y1=y(x)=sin2x,对其作微分运算得到dy1,用MATLAB对其实现运算过程，后画出y1,dy1,y1+dy1的图像 实验步骤（操作过程） 1、 首先打开MATLAB软件，在其命令窗口直接输入以下程序，对y(x)进 行微分运算。得到dy1 clear >> syms x y1; >> y1=sin(2*x); >> dy1=diff(y1,'x') dy1 =2*cos(2*x) 运算过程如下图所示： 2、 接着便是对其进行验证，点击fire，新建一个文件，输入以下程序（绘制出y1=sin2x, dy1=2cos2x, 以及y1+ dy1=sin2x+2cos2x。的波形）
3、保存文件，后缀名为.m,随后按F5执行输出输出图形。实验结果如下图所示 、
结果分析 如图所示绿色波形为y1=sin2x，蓝色为dy1=2cos2x,红色波形为y1+dy1。仿真结果与运算结果一致。 实验心得体会（调试过程） 总的来说，这次课程设计难度并不是太高，而我选取的正玄信号也是较为简单常用的一种函数，对其进行微分运算之后，得到了余弦函数，其仿真结果波形也如上所示，与预期一致。在设计过程中，还是出现了几个小问题的，一个是变量的定义，之前没有定义x，直接取范围结果出错了，还有一个是注意各种函数的调用以及运算格式，还是希望能在之后再接再厉，掌握好matlab软件！（附上调试过程图片） 左边为文件、历史窗口，底下是命令窗口，最右下角为实验仿真波形，中间为运算程序，绘图画图程序。
语音信号的数字滤波 ——利用双线性变换法实现IIR数字滤波器的设计一．课程设计的目的 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．设计方案论证 1.IIR数字滤波器设计方法 IIR数字滤波器是一种离散时间系统，其系统函数为 假设M≤N，当M＞N时,系统函数可以看作一个IIR的子系统和一个(M-N)的FIR子系统的级联。IIR数字滤波器的设计实际上是求解滤波器的系数和，它 是数学上的一种逼近问题，即在规定意义上（通常采用最小均方误差准则）去逼近系统的特性。如果在S平面上去逼近，就得到模拟滤波器；如果在z平面上去逼近，就得到数字滤波器。 2.用双线性变换法设计IIR数字滤波器 脉冲响应不变法的主要缺点是产生频率响应的混叠失真。这是因为从S平面到Ｚ平面是多值的映射关系所造成的。为了克服这一缺点，可以采用非线性频率压缩方法，将整个频率轴上的频率范围压缩到-π/T～π/T之间，再用z=e sT转换 平面的-π/T～π到Z平面上。也就是说，第一步先将整个S平面压缩映射到S 1 /T一条横带里；第二步再通过标准变换关系z=e s1T将此横带变换到整个Z平面上去。这样就使S平面与Z平面建立了一一对应的单值关系，消除了多值变换性，也就消除了频谱混叠现象，映射关系如图1所示。 图1双线性变换的映射关系 为了将S平面的整个虚轴jΩ压缩到S1平面jΩ1轴上的-π/T到π/T段上，可以通过以下的正切变换实现
《数字信号处理》课程设计报告 设计题目： IIR滤波器的设计 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2010年月日
1、设计目的 1、掌握IIR 滤波器的参数选择及设计方法； 2、掌握IIR 滤波器的应用方法及应用效果； 3、提高Matlab 下的程序设计能力及综合应用能力。 4、了解语音信号的特点。 2、设计任务 1、学习并掌握课程设计实验平台的使用，了解实验平台的程序设计方法； 2、录制并观察一段语音信号的波形及频谱，确定滤波器的技术指标； 3、根据指标设计一个IIR 滤波器，得到该滤波器的系统响应和差分方程，并根据差分方程将所设计的滤波器应用于实验平台，编写相关的Matlab 程序； 4、使用实验平台处理语音信号，记录结果并进行分析。 3、设计内容 3.1设计步骤 1、学习使用实验平台，参见附录1。 2、使用录音机录制一段语音，保存为wav 格式，录音参数为：采样频率8000Hz、16bit、单声道、PCM 编码，如图1 所示。 图1 录音格式设置 在实验平台上打开此录音文件，观察并记录其波形及频谱（可以选择一段较为稳定的语音波形进行记录）。 3、根据信号的频谱确定滤波器的参数：通带截止频率Fp、通带衰减Rp、阻带截止频率Fs、阻带衰减Rs。 4、根据技术指标使用matlab 设计IIR 滤波器，得到系统函数及差分方程，并记录得到系统函数及差分方程，并记录其幅频响应图形和相频响应图形。要求设计 第 1页出的滤波器的阶数小于7，如果不能达到要求，需要调整技术指标。 5、记录滤波器的幅频响应和系统函数。在matlab 中，系统函数的表示公式为：
因此，必须记录系数向量a 和b。系数向量a 和b 的可以在Matlab 的工作空间（WorkSpace）中查看。 6、根据滤波器的系统函数推导出滤波器的差分方程。 7、将设计的滤波器应用到实验平台上。根据设计的滤波器的差分方程在实验平台下编写信号处理程序。根据运行结果记录处理前后的幅频响应的变化情况，并试听处理前后声音的变化，将结果记录，写入设计报告。 3.2实验程序 （1）Rs=40; Fs=1400; Rp=0.7; Fp=450; fs=8000; Wp=2*pi*Fp;Ws=2*pi*Fs; [N,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,'s'); [b1,a1]=butter(N,Wn,'s'); [b,a]=bilinear(b1,a1,fs); [H,W]=freqz(b,a); figure; subplot(2,1,1);plot(W*fs/(2*pi),abs(H));grid on;title('频率响应'); xlabel('频率');ylabel('幅值');、 subplot(2,1,2); plot(W,angle(H));grid on;title('频率响应'); xlabel('相位(rad)');ylabel('相频特性'); 3.3实验结果（如图）： N =5 Wn=6.2987e+003 第 2页
数字信号处理课程设计 姓名：刘倩 学号：201014407 专业：信息与计算科学 实验一：常见离散信号产生和实现 一、实验目的： 1、加深对常用离散信号的理解； 2、掌握matlab 中一些基本函数的建立方法。 二、实验原理： 1.单位抽样序列 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即： 2．单位阶越序列 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 3．正弦序列 在MATLAB 中 4．复指数序列 在MATLAB 中 5．指数序列 在MATLAB 中
实验内容：由周期为10的正弦函数生成周期为20的余弦函数。 实验代码： n=0:30; y=sin(0.2*pi*n+pi/2); y1=sin(0.1*pi*n+pi/2); subplot(121) stem(n,y); xlabel ('时间序列n');ylabel('振幅');title('正弦函数序列y=sin(0.2*pi*n+pi/2)'); subplot(122) stem(n,y1); xlabel ('时间序列n');ylabel('振幅'); title('正弦函数序列y=sin(0.2*pi*n+pi/2)'); 实验结果： 实验二：离散系统的时域分析 实验目的：加深对离散系统的差分方程、冲激响应和卷积分析方法的理解。实验原理：离散系统 其输入、输出关系可用以下差分方程描述： 输入信号分解为冲激信号， 记系统单位冲激响应 则系统响应为如下的卷积计算式：
当N k d k ,...2,1,0==时，h[n]是有限长度的（n ：[0，M]），称系统为FIR 系统；反之，称系统为IIR 系统。 在MATLAB 中，可以用函数y=filter(p,d,x)实现差分方程的仿真，也可以用函数 y=conv(x,h)计算卷积，用y=impz(p,d,N)求系统的冲激响应。 实验内容：用MATLAB 计算全解 当n>=0时，求用系数差分方程y[n]+y[n-1]-6y[n-2]=x[n]描述的一个离散时间系统对阶跃输入x[n]=8μ[n]的全解。 实验代码： n=0:7; >> [y,sf]=filter(1,[1 1 -6],8*ones(1,8),[-7 6]); >> y1(n+1)=-1.8*(-3).^n+4.8*(2).^n-2; >> subplot(121) >> stem(n,y); >> title('由fliter 函数计算结果'); >> subplot(122) >> stem(n,y1); >> title('准确结果'); 实验结果： 结果分析：有图可得由fliter 函数得出的结果与计算出的准确结果完全一致。 实验三FFT 算法的应用
信号分析课程设计 信号系统的时域分析 编程实现的卷积积分或卷积和 一、课程设计题目： 基于 MATLAB 的连续时间LTI 系统的时域分析 二、基本要求： ① 掌握连续时不变信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； ② 学会 MATLAB 的使用，掌握 MATLAB 的程序设计方法； ③ 学会用 MATLAB 对信号进行分析和处理； ④ 编程实现卷积积分或卷积和，零输入响应，零状态响应； ⑤ 撰写课程设计论文，用信号处理基本理论分析结果。 三、设计方法与步骤： 一般的连续时间系统分析有以下几个步骤: ①求解系统的零输入响应; ②求解系统的零状态响应; ③求解系统的全响应; ④分析系统的卷积；⑤画出它们的图形. 下面以具体的微分方程为例说明利用MATLAB 软件分析系统的具体方法. 1．连续时间系统的零输入响应 描述n 阶线性时不变（LTI ）连续系统的微分方程为： 已知y 及各阶导数的初始值为y(0),y (1)(0)，… y (n-1)(0)， 求系统的零输入响应。 建模 当LIT 系统的输入为零时，其零输入响应为微分方程的其次解（即令微分方程的等号右端为零），其形式为（设特征根均为单根） 其中p 1,p 2,…,p n 是特征方程a 1λ n +a 2λn-1+…+a n λ+a n =0的根，它们可以 用root(a)语句求得。各系数 由y 及其各阶导数的初始值来确定。对此有 1121111n n m n n m m n n m d y d y dy d u du a a a a y b b b u dt dt dt dt dt -++-++?????++=+????++1212()n p t p t p t n y t C e C e C e =++????+120n C C C y ++????+=11220 n n p C p C p C Dy ++????+=
数字信号处理课程设计报告《应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波》 专业： 班级： 姓名： 指导老师： 二0 0五年一月一日
目录 设计过程步骤（） 2.1 语音信号的采集（） 2.2 语音信号的频谱分析（） 2.3 设计数字滤波器和画出其频谱响应（） 2.4 用滤波器对信号进行滤波（） 2.5滤波器分析后的语音信号的波形及频谱（） ●心得和经验（）
设计过程步骤 2.1 语音信号的采集 我们利用Windows下的录音机，录制了一段开枪发出的声音，时间在1 s内。接着在C盘保存为WAV格式，然后在Matlab软件平台下．利用函数wavread对语音信号进行采样，并记录下了采样频率和采样点数，在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。通过wavread函数和sound的使用，我们完成了本次课程设计的第一步。其程序如下： [x,fs,bite]=wavread('c:\alsndmgr.wav',[1000 20000]); sound(x,fs,bite); 2.2 语音信号的频谱分析 首先我们画出语音信号的时域波形；然后对语音信号进行频谱分析，在Matlab中，我们利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性性。到此，我们完成了课程实际的第二部。 其程序如下： n=1024; subplot(2,1,1); y=plot(x(50:n/4)); grid on ; title('时域信号') X=fft(x,256); subplot(2,1,2); plot(abs(fft(X))); grid on ; title('频域信号'); 运行程序得到的图形：
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');
数字信号处理 课 程 设 计 院系：电子信息与电气工程学院 专业：电子信息工程专业 班级：电信班 姓名： 学号： 组员：
摘要 滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，FIR数字滤波器和IIR 滤波器是滤波器设计的重要组成部分。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。通过理论推导得出相应结论，再利用 MATLAB 作为编程工具进行计算机实现。在设计实现的过程中，使用窗函数法来设计FIR数字滤波器，用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器，并利用MATLAB 作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析，可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器，过程简单方便，结果的各项性能指标均达到指定要求。 关键词数字滤波器 MATLAB 窗函数法巴特沃斯
目录 摘要 (1) 1 引言 (1) 1.1课程设计目的 (1) 1.2 课程设计内容及要求 (1) 1.3课程设计设备及平台 (1) 1.3.1 数字滤波器的简介及发展 (1) 1.3.2 MATLAB软件简介 (2) 2 课程设计原理及流程 (4) 3.课程设计原理过程 (4) 3.1 语音信号的采集 (4) 3.2 语音信号的时频分析 (5) 3.3合成后语音加噪声处理 (7) 3.3.1 噪声信号的时频分析 (7) 3.3.2 混合信号的时频分析 (8) 3.4滤波器设计及消噪处理 (10) 3.4.1 设计IIR和FIR数字滤波器 (10) 3.4.2 合成后语音信号的消噪处理 (13) 3.4.3 比较滤波前后语音信号的波形及频谱 (13) 3.4.4回放语音信号 (15) 3.5结果分析 (15) 4 结束语 (15) 5 参考文献 (16)
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
计控学院 College of computer and control engineering Qiqihar university 电气工程课程设计报告题目：基于单片机的光电计数器 系别电气工程系 专业班级电气123班 学生姓名宋恺 学号2012024073 指导教师李艳东 提交日期 2015年6月 24日 成绩
电气工程课程设计报告 摘要 光电计数器是利用光电元件制成的自动计数装置。其工作原理是从光源发出的一束平行光照射在光电元件(如光电管、光敏电阻等)上，每当这束光被遮挡一次时，光电元件的工作状态就改变一次，通过放大器可使计数器记下被遮挡的次数。光电计数器的应用范围非常广泛，常用于记录成品数量，例如绕线机线圈匝数的检测、点钞机纸币张数的检测、复印机纸张数量的检测，或展览会参观者人数。 光电计数器与机械计数器相比，具有可靠性高、体积小、技术频率高、能和计算机链接实现自动控制等优点。本文即介绍基于MCS-51单片机的光电技术器。 关键词：单片机；光电计数器；数码显示；自动报警
齐齐哈尔大学计控学院电气工程系课程设计报告 目录 1 设计目的及意义 (1) 2 设计内容 (1) 2.1 系统整体设计 (1) 2.1.1 实验方案 (1) 2.1.2 光电计数器结构框图 (2) 图1 光电计数器结构框图 (2) 2.2系统硬件设计 (2) 2.2.1稳压直流电源电路 (2) 2.2.2发射接收电路 (3) 2.2.3显示电路 (3) 2.2.4报警电路 (4) 2.2.5硬件系统 (4) 2.3系统软件设计 (6) 3 结论7 4 参考文献 (8)
信号与系统课程设计 课程名称：信号与系统 题目名称：滤波器的设计与实现 学院：电气与电子工程学院 专业班级：电气工程及其自动化 学号：3 学生：宗喜 指导教师：黄劲 2015年12 月20 日
目录 一、设计要求 (2) 二、设计原理 (2) 三、设计思路 (3) 四、设计容 (3) A、一阶有源滤波电路 (3) B、二阶有源滤波电路 (5) 1、二阶低通滤波电路 (5) 2、二阶高通滤波电路 (6) 3、二阶带通滤波电路 (8) C、用仿真软件设计滤波器 (10) 1、给定性能参数设计滤波器 (10) a、二阶低通滤波器 (10) b、二阶高通滤波器 (11) c、二阶带通滤波器 (12) 2、不同阶数滤波器性能比较 (12) D、滤波器的Matlab设计仿真 (13) 1、二阶低通滤波器 (13) 2、二阶高通滤波器 (14) 五、参考文献 (16)
一、设计要求 自已设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。利用Matlab或其他仿真软件进行仿真。 有源滤波器由是有源元件和无源元件(一般是R和C)共同组成的电滤波器。和无源滤波器相比，它的设计和调整过程较简便，此外还能提供增益。因此，本课程设计中选择了二阶有源滤波器作为主要研究对象。 1、自行设计电路图，确定前置放大电路，有源滤波电路，功率放大电路的方案， 并使用绘图软件（Electronics Worrkbench）画出设计电路，包括低通、高通和带通。 2、所设计的滤波器不仅有滤波功能，而且能起放大作用，负载能力要强。 3、根据给定要求和电路原理图计算和选取单元电路的元件参数。 4、用Matlab或其他仿真软件（FilterLab）对滤波器进行仿真，记录仿真结果。 二、设计原理 1、电容器C具有通高频阻低频的性能。 2、由源滤波器由放大电路部分和滤波电路部分组成。 3、仿真软件可以将滤波器的性能直观的表现出来。 4、各种滤波器的幅频特性：
光电综合课程设计报告 姓名: 李方圆 学号: 1150730006 专业: 应用物理学
目录 1引言 (1) 1.1含义 (1) 1.2结构 (1) 1.3优点 (1) 1.4发展趋势 (2) 2理论分析 (3) 3 MATLAB数值模拟 (3) 3.1 程序主要源代码 (3) 3.2 数值模拟结果 (5) 3.3 结果分析 (5) 4心得体会 (6)
1引言 1.1含义 单包层光纤激光器的输出一般只有几十毫瓦的量级, 因此光纤激光器通常被认为是小功率光电子器件。然而, 对于大多数的激光应用领域, 我们需要更高功率的激光输出。双包层泵浦技术的出现是光纤领域的一大突破, 它使得光纤激光器和光纤放大器真正成为高功率器件。双包层光纤激光器是新型光纤激光器发展的代表，它的优点在于不需要将泵浦能量直接藕合到模场直径相对较小的光纤中去，它可以采用低成本的，大模场(多模)高功率的半导体激光器作为泵浦源。因为这个优势，近几年来，双包层光纤激光器研究受到了极大的关注。 1.2结构 图1 是双包层光纤示意图。光纤由纤芯、内包层、外包层和保护层组成, 折射率从纤心到外包层依次减小。为保证光纤输出单模激光, 纤芯直径为一般为几个微米, 内包层起着使激光约束在单模纤芯内和成为泵浦光的多模导管作用, 外包层起将泵浦光限制在内包层中的作用。内包层的直径一般为几百微米, 这种设计大大减小了对泵浦源模式的质量要求, 可用价格相对便宜的高功率多模二极管阵列做泵浦源, 通过特定的光学装置或直接人射到光纤,一部分泵浦光藕合到纤芯中, 而大部分泵浦光祸合到内包层中, 内包层中的光受外包层限制, 在内包层之间来回反射, 而不被吸收, 在不断的穿过纤芯的过程中, 被其中的激光介质一稀土元素离子吸收, 所以泵浦光在光纤的一端藕合进人光纤, 在光纤的整个长
（一）用窗函数法设计FIR数字滤波器 一、设计题目用窗函数法设计FIR数字低通滤波器 二、设计目的 1. 熟悉设计线性相位数字滤波器的一般步骤。 2. 掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 3. 熟悉各种窗函数的作用以及各种窗函数对滤波特性的影响。 4. 学会根据指标要求选取合适的窗函数。 三、设计原理 窗函数法又称为傅里叶级数法，FIR数字滤波器的设计问题就是要所设计的FIR数字滤波器的响应H(ejw)去逼近所要求的理想滤波器的响应Hd(ejw)。从单位取样响应序列来看，就是使所设计的滤波器的h(n)逼近理想单位取样响应序列hd(n)。而且Hd(ejw)=逐段恒定的，且在频带边界处有不连续点，因此序列hd(n)是无限长的，通过直接截取无限长序列以得到有限长序列的办法，可以形象的比喻为h(n)通过一个窗口所看到的一段hd(n)。因此，h(n)也可以表达为hd(n)和一个窗函数w(n)的乘积，h(n)=w(n)hd(n)。这里的窗函数就是矩形序列RN(n)。 四、实现方法 用MATLAB编程实现给定指标要求的滤波器设计 五、设计内容及要求 1、各窗函数图（假设N=67;） N=67;
n=0:N-1; wn1=ones(1,N); stem(n, wn1);矩形窗 figure; wn2=hamming(N); stem(n, wn2);海明窗 figure; wn3=BARTLETT(N); stem(n, wn3);巴特列特 figure; wn4= Hanning(N); stem(n, wn4);汉宁窗 将窗函数分别画出来 2、计算理想低通滤波器单位冲激响应的源程序function[hd]=ideal(wc,N) q=(N-1)/2; n=0:N-1; m=n-q+eps; hd=sin(wc*m)./(pi*m); 3、计算频率响应的源程序 function[H]=fr(b,a,w); m=0:length(b)-1; l=0:length(a)-1; num=b*exp(-j*m'*w); den=a*exp(-j*l'*w); H=num./den;
课程设计报告 课程光电电路课程设计 题目光控窗帘 系别物理与电子工程学院 年级10级专业 班级学号 学生姓名 指导教师职称讲师 设计时间2013.4.15~2013.4.25
目录 一题目要求与方案论证 (2) 1.1光控窗帘 (2) 1.1.1题目要求 (2) 1.1.2 方案论证 (2) 二电子线路设计与实现 (6) 2.1光控自动窗帘的设计 (6) 三结果与分析 (8) 3.1 光控自动窗帘的实现 (8) 四总结与体会 (11) 参考文献 (12)
一题目要求与方案论证 1.1光控窗帘 1.1.1题目要求 光控自动窗帘是利用自然光线自动控制窗帘开闭的家用自动控制装置。具体要求如下： （1）白天室内需要阳光照明，窗帘自动拉开；晚上窗帘自动拉合。 （2）设置两个手动开关，打到一个开关时窗帘拉开，打到另一个开关时窗帘拉合。 （3）电路由光控电路和直流电动机正反转驱动与延时控制电路组成。光控电路由光敏三极管构成，受光线的照射，光敏三极管内阻降低，无光照时，光敏三极管 内阻增大。电动机正转将窗帘打开，反转将窗帘闭合。 1.1.2 方案论证 1、系统框图 系统组成如图1所示。系统分为输入端和控制器两部分。 图1 系统组成框图 2、设计思想 采用555时基集成电路来实现光控自动窗帘电路和延时控制电路，环境光线的照射来实现窗帘的自动开合（窗帘在清晨能自动拉开，在傍晚能自动关闭）。利用单刀双掷开关，阻值1kΩ和2MΩ的两个电阻来组合实现光敏三极管的功能。当白天有光照的时候，光敏三极管内阻降低，相当于单刀双掷开关接1kΩ的电阻；无光照时，光敏三极管内阻增大，相当于单刀双掷开关接2MΩ的电阻。直流电动机正反转驱动则通过两个接向相反的发光二极管的发光情况来体现。 3、555芯片介绍
信号与系统课程设计 ——利用matlab实现信号的取样与重构 学院: 工业大学城市学院 专业班级：通信工程C131班 姓名：穆永欢 学号：138213 指导老师：安亚军
目录 摘要 (1) 第一章概述 (1) 第二章设计过程 (2) 2.1设计目的 (2) 2.2设计原理 (2) 2.2.1.MATLAB的介绍 (2) 2.2.2连续时间信号 (3) 2.2.3采样定理 (3) 2.2.4信号重构 (4) 2.3设计容 (4) 2.3.1Sa(t)的临界采样及重构 (4) 2.3.2Sa(t)的过采样及重构 (6) 2.3.3Sa(t)的欠采样及重构 (8) 第三章设计结果分析 (10) 第四章心得体会 (11) 参考文献 (12)
摘要： 本次课程设计以信号与系统和数字信号处理这两门理论与实践紧密结合的课程为基础，经过两个学期的理论学习和上机实验后我们已初步掌握MATLAB软件，通过课程设计更加有助于我们进一步理解和巩固所学知识，学习应用MATLAB 软件的仿真技术，初步掌握线性系统的设计方法，提高分析和解决实际问题的能力，培养独立工作能力。 本实验设计是利用MATLAB实现信号的抽样与重构仿真。通过对该连续的Sa 信号进行抽样，在满足采样定理和不满足采样定理即过抽样和欠抽样两种情况下对连续的Sa信号和采样信号进行频谱分析 【关键词】：信号采样 MATLAB 采样周期频谱信号重构 第一章概述： 针对连续信号的采样与重构问题,利用MATLAB仿真软件平台,仿真不同条件下连续信号的采样信号时域波形和采样后信号频谱、重构信号时域波形和重构后误差波形图。通过对采样周期对采样频谱叠加和信号重构精度的影响、以及信号被采样前后在频域的变化对比分析,得出在不同采样频率的条件下,对应采样信号的时域、频域特性以及重构信号与误差信号也随之产生变化,连续信号可以完全恢复过来。本次课程设计应用MATLAB实现连续信号的采样与重构仿真，了解MATLAB软件，学习应用MATLAB软件的仿真技术。它主要侧重于某些理论知识的灵活运用，以及一些关键命令的掌握，理解，分析等。初步掌握线性系统的设计方法，培养独立工作能力。加深理解采样与重构的概念，掌握利用MATLAB分析系统频率响应的方法和掌握利用MATLAB实现连续信号采用与重构的方法。计算在临界采样、过采样、欠采样三种不同条件下重构信号的误差，并由此总结采样频率对信号重构误差的影响。