数字信号处理综合设计

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 。

数字信号处理综合实验一、实验目的本实验旨在通过数字信号处理技术的综合应用，加深对数字信号处理原理和方法的理解，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。

二、实验原理数字信号处理是利用数字计算机对摹拟信号进行采样、量化和编码，然后进行数字运算和处理的技术。

本实验主要涉及以下几个方面的内容：1. 信号采集与预处理：通过摹拟信号采集电路将摹拟信号转换为数字信号，然后进行预处理，如滤波、降噪等。

2. 数字滤波器设计：设计和实现数字滤波器，包括FIR滤波器和IIR滤波器，可以对信号进行滤波处理，提取感兴趣的频率成份。

3. 时域和频域分析：对采集到的信号进行时域和频域分析，如时域波形显示、功率谱密度估计等，可以了解信号的时域和频域特性。

4. 信号重构与恢复：通过信号重构算法对采集到的信号进行恢复，如插值、外推等，可以还原信号的原始特征。

三、实验内容根据实验原理，本实验的具体内容包括以下几个部份：1. 信号采集与预处理a. 使用摹拟信号采集电路将摹拟信号转换为数字信号，并通过示波器显示采集到的信号波形。

b. 对采集到的信号进行预处理，如去除噪声、滤波等，确保信号质量。

2. 数字滤波器设计a. 设计并实现FIR滤波器，选择合适的滤波器类型和参数，对采集到的信号进行滤波处理。

b. 设计并实现IIR滤波器，选择合适的滤波器类型和参数，对采集到的信号进行滤波处理。

3. 时域和频域分析a. 对采集到的信号进行时域分析，绘制信号的时域波形图，并计算信号的均值、方差等统计指标。

b. 对采集到的信号进行频域分析，绘制信号的功率谱密度图，并计算信号的频域特性。

4. 信号重构与恢复a. 使用插值算法对采集到的信号进行重构，恢复信号的原始特征。

b. 使用外推算法对采集到的信号进行恢复，还原信号的原始特征。

四、实验步骤1. 搭建信号采集电路，将摹拟信号转换为数字信号，并通过示波器显示采集到的信号波形。

2. 对采集到的信号进行预处理，如去除噪声、滤波等，确保信号质量。

通信与信息工程学院数字信号处理课程设计班姓学级：名：号：电子信息工程 13级 03班指导教师：设计时间：张释如、李国民、张龙妹、王瑜2018.12.28 --- 2018.1.8成绩：评语：通信与信息工程学院二〇一五年数字信号处理课程设计报告一、课程设计时间2018年 12月 28日至 2018年 1月 8日二、课程设计目的数字信号处理主要研究如何对信号进行分析、变换、综合、估计与识别等加工处理的基本理论和方法。

通过课程设计，使学生巩固所学基本理论，掌握最基本的数字信号处理的理论和方法，提高综合运用所学知识，提高计算机编程的能力。

进一步加强学生独立分析问题、解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养，同时注意培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后的工作打下良好的基础。

三、课程设计任务及要求1、掌握数字信号处理 IIR滤波器设计及 FIR滤波器设计原理和实现，能根据不同的应用设计合理的滤波器；2、掌握多频率采样的原理，并能分析其频谱特性；3、了解语音信号处理的原理，并能根据实际情况设计合理的滤波器进行除燥处理；3、编程实现以下实验内容：（1）数字信号的基本运算（2）多采样率数字信号处理（3）数字滤波器的设计及仿真（4）语音信号滤波处理。

一、数字信号的基本运算一、实验目的：(1)掌握数字信号的时间翻转、上采样、下采样等基本运算；(2)学会用 MATLAB对数字信号进行时间翻转、上采样、下采样等运算；二、设计内容：(1) 利用 Windows下的录音机以采样频率 8000Hz录制语音“新年好”和“好”，在 Matlab 软件平台下，利用 wavread函数得到两个语音数据（信号长度不够时信号补零使其长度为 8000）；(2) 对采样得到的语音数据 x(k)分别进行处理模仿回音效果，演示回声的效果，数据处理如下式： x(k)=x(k)+a*x(k-d)其中 d为时延， a为时延信号的衰减幅度。

设计一 DFT在信号频谱分析中的应用一、设计目的1. 熟悉DFT的性质。

2. 加深理解信号频谱的概念及性质。

3. 了解高密度谱与高分辨率频谱的区别。

二、设计任务与要求1.学习用DFT和补零DFT的方法来计算信号的频谱。

2.用MA TLAB语言编程来实现，在做课程设计前，必须充分预习课本DTFT、DFT及零DFT的有关概念，熟悉MA TLAB语言，独立编写程序。

三、设计原理所谓信号的频谱分析就是计算信号的傅里叶变换。

连续信号与系统的傅里叶分析显然不便于直接用计算机进行计算，使其应用受到限制，而DFT是一种时域和频域均离散化的变换，适合数值运算，成为分析离散信号和系统的有力工具。

工程实际中，经常遇到的连续信号Xa(t),其频谱函数Xa(jW)也是连续函数。

数字计算机难于处理，因而我们采用DFT来对连续时间信号的傅里叶变换进行逼近，进而分析连续时间信号的频谱。

四、设计内容1. 用MA TLAB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。

解：x (n) 的N点DFT的m函数文件dft.mfunction[Xk]=dft(xn,N)n=[0:1:N-1];k=n;WN=exp(-j*2*pi/N);nk=n'*k;WNnk=WN.^nk;Xk=xn*WNnkMatlab中的内部函数文件fft.m文件function [varargout] = fft(varargin)if nargout == 0builtin('fft', varargin{:});else[varargout{1:nargout}] = builtin('fft', varargin{:});end用Matlab程序比较DFT和FFT的运算时间N=2048;M=11;x=[1:M,zeros(1,N-M)];t=cputime;y1=fft(x,N);Time_fft=cputime-tt1=cputime;y2=dft(x,N);Time_dft=cputime-t1t2=cputime;运行结果：Time_fft = 0.0469Time_dft =15.2031由此可见FFT 算法比直接计算DFT 速度快得多。

信号处理综合设计指导书一、实习的目的和意义DSP课程设计是对《数字信号处理》、《DSP原理及应用》等课程的较全面练习和训练，是实践教学中的一个重要环节。

通过本次信号处理综合设计，综合运用数字信号处理、DSP技术课程以及其他有关先修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。

初步培养学生对工程设计的独立工作能力，掌握电子系统设计的一般方法。

同时，通过课程设计完成基本技能的训练，如查阅设计资料和手册、程序的设计、调试等，提高学生分析问题、解决问题的能力。

二、信号处理综合设计内容概述：在DSP实验板硬件平台上搭建一个实时的音频信号干扰抑制系统。

该系统包括接收从PC 机平台播放的有干扰的音频信号，经过模／数转换后送给DSP处理器,由DSP处理器完成原始信号的缓冲存储、频谱分析和滤波，再对滤波后的信号进行频谱分析和数／模转换，滤波后的信号通过耳机播放。

三、信号处理综合设计要求本综合设计通过DSP处理器控制TLV320AIC23采集音频信号（可以由上位机一个带有噪声的音源，也可以通过mic录带有噪声的声音），平台为ICETEK-VC5509-A 实验箱（或ICETEK 仿真器、ICETEK–VC5509-A系统板和相关连线及电源线）。

在CCS软件中分析音频信号的频谱图，使用Matlab设计相应的IIR数字滤波器（低通、带通或带阻等滤波器中的一种）并得到滤波器H(z)的系数，然后根据这些系数，编写DSP程序（C语言或汇编）对已采集信号进行处理，在CCS软件中得到处理后音频信号的频谱图，比较滤波前后信号的频谱图，最后将滤波后的声音信号输出至耳机，并通过声音的质量来判断滤波器的效果。

设计步骤包括：1、DSP与TLV320AIC23接口电路的原理图绘制；2、DSP控制TLV320AIC23的程序编写与调试；3、TLV320AIC23模拟量到数字信号的转换，实现声音的采集，查看并记录幅频图；4、使用Matlab对IIR滤波器的设计；5、编写IIR滤波处理的DSP程序，查看并记录处理后的信号幅频图6、用TLV320AIC23实现数字量到模拟量的转换，回放处理后的声音；7、按要求编写课程设计报告书，正确、完整的阐述设计和实验结果；8、在报告中绘制程序的流程图，并文字说明。

目录1．信号课程设计内容、目的 (3)1.1课程设计的内容、目的1.2课程设计程序语言的选用2．课程设计 (5)2.1课程设计原理2.2课程设计结构图2.3程序运行及分析3．调试及结果讨论 (32)3.1调试出现的问题3.2讨论分析结果4．课程设计心得体会 (33)5．参考资料 (33)6.附录 (34)信号课程设计报告1.信号课程设计内容、目的1.1 课程设计的内容及目的开学初，鉴于上学期的信号处理课程的学习，学院安排了为期两周的信号课程设计。

此次课程设计的目的是：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。

课程设计的内容包括下几个大块：（一）．信号分析1．编制信号生成程序，产生下述各序列，绘出它们的时域波形，其中包括：单位抽样序列()n、矩形序列()NR n、三角波序列、反三角波序列、Gaussian（高斯）序列、正弦序列、衰减正弦序列。

2. 对上述信号完成下列信号分析1）对三角波序列3()x n和反三角波序列4()x n，作N=8点的FFT，观察比较它们的幅频特性，说明它们有什么异同？绘出两序列及其它们的幅频特性曲线。

在3()x n和4()x n的尾部补零，作N=16点的FFT，观察它们的幅频特性发生了什么变化？分析说明原因。

2)观察高斯序列5()x n，固定信号5()x n中的参数p=8，令q分别等于2，4，8，观察它们的时域和幅频特性，了解当q取不同值时，对信号序列的时域幅频特性的影响；固定q=8，令p分别等于8，13，14，观察参数p变化对信号序列的时域及幅频特性的影响，观察p等于多少时，会发生明显的泄漏现象，混叠是否也随之出现？记录实验中观察到的现象，绘出相应的时域序列和幅频特性曲线。

3）对于正弦序列4()x n，取数据长度N分别等于8，16，32，分别作N点FFT，观察它们的的时域和幅频特性，说明它们的差别，简要说明原因。

数字信号处理综合设计大纲
1. 引言
1.1 介绍数字信号处理的背景和重要性
1.2 阐述综合设计的目的和意义
2. 涉及的基本概念和原理
2.1 数字信号处理的基本概念和定义
2.2 数字信号处理的基本原理和算法
3. 设计需求分析
3.1 确定设计的目标和需求
3.2 分析已有的问题和需要解决的挑战
4. 方案设计
4.1 确定数字信号处理的处理流程和步骤
4.2 选择合适的数字信号处理算法和技术
4.3 设计数字信号处理的硬件平台和软件环境 4.4 确定测试和评估的方法和指标
5. 硬件实现
5.1 设计数字信号处理的硬件电路和模块
5.2 硬件电路的布局和连接
5.3 硬件系统的调试和优化
6. 软件实现
6.1 开发数字信号处理的软件代码和算法
6.2 软件代码的编程和实现
6.3 软件系统的测试和调试
7. 系统集成与测试
7.1 将硬件和软件系统集成在一起
7.2 进行系统级的测试和验证
7.3 分析测试结果和改进系统设计
8. 总结和展望
8.1 对数字信号处理综合设计的总结和评价
8.2 展望未来可能的改进和发展方向
9. 参考文献
包括相关领域的经典著作和学术论文的引用列表。

数字信号处理课程综合设计班级：1学号：姓名：指导教师：目录第1部分信号的时域分析与频域分析第2部分系统分析与设计第3部分数字滤波器设计第4部分随机信号功率谱估计第1部分 信号的时域分析与频域分析一、连续时间信号的时域分析就是将不同形式的信号波形用不同的时间函数来描述，1. 计算X=2sin(1/8π+1/3π)的时域A=2;f0=1/16;phi=1/3*pi; w0=2*pi*f0;t=0:0.01:10; x=A*sin(w0*t+phi); plot(t,x);ylabel('x(t)');xlabel('t');0510152025-2-1.5-1-0.500.511.52x (t )tX=2sin(1/8π+1/3π)的时域波形二、任一信号可以在时域对其进行分析和描述，利用傅立叶变换理论也可以对其进行频域分析，以便更好地对信号进行存储、传输和处理，达到提取有用信号的目的。

2. 用FFT 计算X=2sin(1/8π+1/3π)的频谱N=8; n=0:N-1;x=2*cos(pi/8*n+pi/3); X=1/N*fft(x,N);omega=2*pi/N*(n-N/2);subplot(2,1,1); stem(omega,abs(fftshift(X))); axis([-pi,pi,0,1]);ylabel('Magnitude'); xlabel('Frequency (rad)' ); subplot(2,1,2); stem(omega,angle(fftshift(X))); axis([-pi,pi,-4,4]);ylabel('Phase'); xlabel('Frequency (rad) ' );-3-2-1123M a g n i t u d eFrequency (rad)-3-2-1123P h a s eFrequency (rad)X=2sin(1/8π+1/3π)的频谱已知序列f1(k)=⎩⎨⎧≤≤其它0201k f2(k)= ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===其它332211k k k调用conv()函数求上述两序列的卷积和 源程序： k1=3; k2=3;k= k1+ k2-1; f1=[1,1,1]; f2=[0,1,2,3]; f=conv(f1,f2); nf1=0:k1-1; nf2=0:k2; nf=0:k;subplot(131); stem(nf1,f1,'*r'); xlabel('n'); ylabel('f1(n)'); grid on ;subplot(132); stem(nf2,f2,'*b'); xlabel('n'); ylabel('f2(n)'); grid on ;subplot(133); stem(nf,f,'*g'); xlabel('n'); ylabel('f(n)'); grid on ; 实验结果：分析实验结果：根据实验结果分析可知，实验所得的数值跟f1（n ）与f2（n ）所卷积的结果相同。

1温情提示各位同学：数字信号处理课程设计分基础实验、综合实验和提高实验三部分。

基础实验、综合实验是必做内容，提高实验也为必做内容，但是为六选一，根据你的兴趣选择一个实验完成即可。

由于课程设计内容涉及大量的编程，希望各位同学提前做好实验准备。

在进实验室之前对实验中涉及的原理进行复习，并且，编制好实验程序。

进入实验室后进行程序的调试。

4课程设计准备与检查在进实验室之前完成程序的编制，在实验室完成编制程序的调试。

在进行综合实验的过程中，检查基础实验结果；在做提高实验的过程中，检查综合实验结果；提高实验结果在课程设计最后四个学时中检查。

检查实验结果的过程中随机提问，回答问题计入考核成绩。

5实验报告格式一、实验目的和要求二、实验原理三、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）五、实验结果及分析（计算过程与结果、数据曲线、图表等）六、实验总结与思考6课程设计实验报告要求一、实验报告格式如前，ppt 第5页。

二、实验报告质量计10分。

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。

MATLAB 仿真结果以及编制的程序可以拷贝。

三、如果发现实验报告有明显拷贝现象，拷贝者与被拷贝者课程设计成绩均为零分。

四、实验报告电子版在课程设计结束一周内发送到指导教师的邮箱。

李莉：***************赵晓晖：*****************王本平：**************叶茵：****************梁辉：*******************7基础实验篇实验一离散时间系统及离散卷积实验二离散傅立叶变换与快速傅立叶变换实验三IIR 数字滤波器设计实验四FIR数字滤波器设计8实验一离散时间系统及离散卷积一、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。

数字信号处理实验八调制解调系统的实现一、实验目的:（1）深刻理解滤波器的设计指标及根据指标进行数字滤波器设计的过程（2）了解滤波器在通信系统中的应用二、实验步骤:1.通过SYSTEMVIEW 软件设计与仿真工具，设计一个FIR 数字带通滤波器，预先给定截止频率和在截止频率上的幅度值，通过软件设计完后，确认滤波器的阶数和系统函数，画出该滤波器的频率响应曲线，进行技术指标的验证。

建立一个两载波幅度调制与解调的通信系统，将该滤波器作为两个载波分别解调的关键部件，验证其带通的频率特性的有效性。

系统框图如下：规划整个系统，确定系统的采样频率、观测时间、细化并设计整个系统，仿真调整并不断改进达到正确调制、正确滤波、正确解调的目的。

（参考文件zhan3.svu ）（1）检查滤波器的波特图，看是否达到预定要求；（2）检查幅度调制的波形以及相加后的信号的波形与频谱是否正常；（3）检查解调后的的基带信号是否正常，分析波形变形的原因和解决措施；（4）实验中必须体现带通滤波器的物理意义和在实际中的应用价值。

基带信号 1基带信号 2XX+sin ω1sin ω2带通滤波器中心频率ω1带通滤波器中心频率ω2XXsin ω1sin ω2低通滤波器低通滤波器基带信号1基带信号22.熟悉matlab 中的仿真系统；3.将1.中设计的SYSTEMVIEW （如zhan3.svu ）系统移植到matlab 中的仿真环境中，使其达到相同的效果；4.或者不用仿真环境，编写程序实现该系统，并验证调制解调前后的信号是否一致。

实验总共提供三个单元的时间（6节课）给学生，由学生自行学习和自行设计与移植三、系统设计本系统是基于matlab 的simulink 仿真软件设计的基带信号调制与解调的系统，利用matlab 自带的数字信号仿真模块构成其原理框图并通过设置载波、带通滤波器以及低通滤波器等把基带信号经过载波调制后再经乘法器、带通滤波器和低通滤波器等电路系统能解调出基带信号。

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数字信号处理课程设计(综合实验)班级：电⼦信息⼯程1202X 姓名：X X学号：27指导教师：XXX设计时间：成绩：评语：实验⼀时域采样与频域采样定理的验证实验⼀、设计⽬的1. 时域采样理论与频域采样理论是数字信号处理中的重要理论。

要求掌握模拟信号采样前后频谱的变化，以及如何选择采样频率才能使采样后的信号不丢失信息；2. 要求掌握频率域采样会引起时域周期化的概念，以及频率域采样定理及其对频域采样点数选择的指导作⽤。

⼆、程序运⾏结果1.时域采样定理验证结果：2.频域采样定理验证结果：三、参数与结果分析1. 时域采样参数与结果分析：对模拟信号()ax t以T进⾏时域等间隔理想采样，形成的采样信号的频谱会以采样⾓频率Ωs（Ωs=2π/T）为周期进⾏周期延拓。

采样频率Ωs必须⼤于等于模拟信号最⾼频率的两倍以上，才能使采样信号的频谱不产⽣频谱混叠。

()ax t的最⾼截⽌频率为500HZ，⽽因为采样频率不同，得到的x1(n)、x2(n)、x3(n)的长度不同。

频谱分布也就不同。

x1(n)、x2(n)、x3(n)分别为采样频率为1000HZ、300HZ、200HZ时候的采样序列，⽽进⾏64点DFT之后通过DFT分析频谱后得实验图中的图，可见在采样频率⼤于等于1000时采样后的频谱⽆混叠，采样频率⼩于1000时频谱出现混叠且在Fs/2处最为严重。

2.频域采样参数与结果分析：对信号x(n)的频谱函数进⾏N点等间隔采样，进⾏N点IDFT[()NXk]得到的序列就是原序列x(n)以N 为周期进⾏周期延拓后的主值区序列。

对于给定的x(n)三⾓波序列其长度为27点则由频率域采样定理可知当进⾏32点采样后进应该⽆混叠⽽16点采样后进⾏IFFT得到的x(n)有混叠，由实验的图形可知频域采样定理的正确性。

四、思考题如果序列x(n)的长度为M，希望得到其频谱在［0, 2π］上的N点等间隔采样，当N实验⼆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。

设计任务书课题名称基于MATLAB的语音信号的特技处理设计目的1.巩固所学的数字信号处理理论知识，理解信号的采集、处理、传输、显示和存储过程；2.综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；3.学习资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。

实验环境1.微型电子计算机（PC）；2.安装Windows 2000以上操作系统，MATLAB等开发工具。

任务要求1.选择一个语音信号作为分析的对象，或录制一段各人自己的语音信号，并对其进行频谱分析；然后在时域用数字信号处理方法将信号加入延时和混响，再分析其频谱，并与原始信号频谱进行比较；最后设计一个信号处理系统界面。

2.利用课余时间去图书馆或上网查阅课题相关资料，深入理解课题含义及设计要求，注意材料收集与整理；3.在第15周末之前完成预设计，并请指导教师审查，通过后方可进行下一步工作；4.结束后，及时提交设计报告（含纸质稿、电子稿），要求格式规范、内容完整、结论正确，正文字数不少于3000字（不含代码）。

工作进度计划序号起止日期工作内容1 在预设计的基础上，进一步查阅资料，完善设计方案。

2 设计总体方案，构建、绘制流程框图，编写代码，上机调试。

3 测试程序，完善功能，撰写设计报告。

4 参加答辩，根据教师反馈意见，修改、完善设计报告。

指导教师（签字）：年月日X X大学数字信号处理课程设计报告基于MATLAB的语音信号的特技处理系（院）: 计算机工程学院专业：班级：学号：姓名：指导教师：学年学期: ~ 学年第学期年月日指导教师评语学号姓名班级选题名称基于MATLAB的语音信号的特技处理序号评价内容权重（%）得分1 考勤记录、学习态度、工作作风与表现。

52 自学情况：上网检索机时数、文献阅读情况（笔记）。

103 论文选题是否先进，是否具有前沿性或前瞻性。

54 成果验收：是否完成设计任务；能否运行、可操作性如何等。

205 报告的格式规范程度、是否图文并茂、语言规范及流畅程度；主题是否鲜明、重心是否突出、论述是否充分、结论是否正确；是否提出了自己的独到见解。

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}。

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。

高层次综合设计在数字信号处理应用中的研究第一章综合设计概述随着现代科技的飞速发展，计算机和电子技术在各行各业中都得到了广泛应用，而数字信号处理技术也因其高效、快速、稳定等优势成为了众多领域中最为重要的基础技术之一。

而高层次综合设计也因其功能强大、设计周期短、维护和升级方便等特点，成为了数字信号处理领域中设计的重要手段之一。

第二章高层次综合设计在数字信号处理中的应用高层次综合设计主要针对数字信号处理算法的快速、高效实现，其应用领域涉及到通信、信号处理、音频、视频、图像等众多领域。

在数字信号处理中，通信方面采用的是数字调制技术，通常包括底层的物理层和上层的控制层，在高层次综合设计中可以实现在数据处理和控制之间的高效通信。

信号处理方面主要针对信号分析、数据采集和传输，在高层次综合设计中还可以实现数据采集、预处理、滤波、光学传输等功能。

音频、视频、图像方面一般是针对DCT、FFT算法以及图形处理算法等，这些算法大都以复杂的算法结构和复杂的调度方式为特点，所以高层次综合设计可以快速、方便地实现这些算法的设计。

第三章高层次综合设计的优势1.节省设计时间高层次综合设计的特点是可以实现快速的设计和验证，可以提高设计师和工程师的工作效率，同时为设计师提供更多自由度，帮助设计师将精力和时间集中在设计合理的算法和结构上面。

2.降低技术门槛高层次综合设计可以在不需要编写硬件设计语言代码的情况下，实现针对某项功能的设计。

相比于传统的RTL设计流程，高层次综合设计的门槛更低，可以减轻设计人员的开发压力，同时也可以降低人力成本。

3.提高设计可重用性高层次综合设计的方法可以使设计师在多个项目之间实现部分可重用的设计，从而提高项目的总体设计质量和设计效率，减少重复劳动和成本。

第四章高层次综合设计的挑战1.可维护性的问题高层次综合设计在极少数情况下可能会出现在设计的问题，并且比较难以找到这些问题的源头，难以进行相应的修复工作，同时对于大规模系统而言，设计和开发的内部结构较小，对于后期维护而言可能相对困难。

数字信号处理综合设计一、实验目的1．学会MATLAB的使用，掌握MA TLAB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。

二、实验原理参考《数字信号处理》教材。

三、主要实验仪器及材料微型计算机、Matlab6.5教学版、TC编程环境。

四、实验内容1．语音信号的采集要求利用windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的话音，时间控制在1秒左右。

然后在MA TLAB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。

通过wavread函数的使用，要求理解采样频率、采样位数等概念。

wavread函数调用格式：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,nbits]=wavread(file)，采样值放在向量y中，fs表示采样频率（Hz），nbits表示采样位数。

y=wavread(file,N)，读取前N点的采样值放在向量y中。

y=wavread(file,[N1,N2])，读取从N1点到N2点的采样值放在向量y中。

2．语音信号的频谱分析要求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，在MA TLAB中，可以利用函数fft对信号进行快速付立叶变换，得到信号的频谱特性；从而加深对频谱特性的理解。

3．设计数字滤波器和画出频率响应根据语音信号的特点给出有关滤波器的性能指标：1）低通滤波器性能指标，fp=1000Hz，fc=1200 Hz，As=100dB，Ap=1dB；2）高通滤波器性能指标，fc=4800 Hz，fp=5000 HzAs=100dB，Ap=1dB；3）带通滤波器性能指标，fp1=1200 Hz，fp2=3000 Hz，fc1=1000 Hz，fc2=3200 Hz，As=100dB，Ap=1dB。