数字信号处理课程设计参考题目分析

数字信号处理课程设计选做题目及要求一、课程设计题目1. DFT在信号频谱分析中的应用2.用窗函数法设计FIR数字低通滤波器注：以上课程设计题目具体要求可参考附录一二、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。

三、课程设计报告撰写格式要求课程设计报告格式按附录三中的要求去做。

报告应认真书写，条理清晰，内容充实、插图规范，符合设计格式要求。

程序执行结果的图形尽量打印出来。

注：附录一：可供参考的课程设计题目及具体内容要求附录二：MATLAB语言简介附录三：课程设计报告撰写格式附录一：可供参考的设计题目及具体内容要求设计一 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。

2012级数字信号处理课程设计选做题目及要求时间安排:16-18周完成设计,并提交设计报告19周分组汇报,时间控制在5min/组,汇报采用抽选和自愿的方式进行。

题目1：基2 FFT程序编写利用Matlab语言设计基2FFT程序，并代入数据进行分析，给出输出结果并画出信号的幅值谱和相位谱。

（DIT和DIF不限，要求设计对于任意长度输入序列都能够进行计算，如有困难可固定输入序列长度，但长度至少要大于16点）题目2：用冲激响应不变法设计IIR数字滤波器基于Matlab软件，利用冲激响应不变法设计IIR低通、高通、带通、带阻数字滤波器，并分析滤波器单位脉冲响应，频率响应特性。

设计报告中要求画出所设计的滤波器的网络结构图。

题目3：用双线性变换法设计IIR数字滤波器基于Matlab软件，利用双线性变换法设计IIR低通、高通、带通、带阻数字滤波器，并分析滤波器单位冲激响应，频率响应特性。

设计报告中要求画出所设计的滤波器的网络结构图。

题目4：用窗函数法设计FIR滤波器，并对比分析各种窗函数性能。

FIR数字滤波器设计过程中，窗函数的类型与窗口的长度对滤波器的性能起到十分重要的作用。

试利用Matlab软件分析五种以上窗函数的性能，给出这些窗函数在不同长度下的幅度特性曲线和相位特性曲线。

封面：《XXXX》课程设计报告学生学号：学生姓名：所学专业：年月日目录一、设计题目二、设计目的三、设计原理四、实现方法（包括MATLAB算法原理等）五、设计内容及要求（应含有设计源程序）六、设计结果及改进建议（要求画出所有设计曲线，并加以说明）七、设计分工及体会八、参考文献。

数字信号处理课程设计报告姓名：班级：学号：指导老师：华南农业大学电子工程学院一、设计方案分析题目一：①录制一段自己的语音信号，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；②给定滤波器的性能指标（技术指标：通带截止频率1khz 带内最大衰减-3db 阻带截止频率4khz 阻带内最小最小衰减-30db），采用窗函数法或双线性变换设计滤波器，并画出滤波器的频率响应；③用自己设计的滤波器对采集的语音信号进行滤波，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。

设计方案分析：用手机录音功能录下一段语音信号，再使用迅雷转换器将MP3音频转换成.WAV格式，使用audioread('xxx.wav')函数读取音频信号，用fft函数对语音信号进行DFT变换，得到时域和频域图；对于滤波器的性能指标通带截止频率1khz 带内最大衰减-3db 阻带截止频率4khz 阻带内最小最小衰减-30db，利用双线性变换法设计该低通滤波器，根据模拟滤波器技术指标设计为响应的模拟低通滤波器；[n,Wn]=buttord(wp,ws,Ap,As,’s’)[z,p,k]=buttap(n);设计模拟滤波器[b,a]=zp2tf(z,p,k); 将系统函数的零极点转化为系统函数一般形式的系数[bn,an]=lp2lp(b,a,Wn);其中wp=2pif1/fs，ws2pif1/fs，Ap=3，As=30再利用[bz,az]= bilinear (bn,an,1/Ts)函数把模拟滤波器转换为数字滤波器；用设计的滤波器对语音信号进行滤波，使用filter(bz,az,x)函数。

题目二：老式唱机播放音乐时，常会听到“噼啪”类噪声。

“noisysound.wav”为带有这类噪声的音频文件，试设计算法滤除噪声，并从时域和频域比较处理前后的差异。

设计方案分析：通过观察所给音频文件的时域及频域图，得知噪声大多是为高频成分，所以要滤除噪声，可采用低通滤波器对语音信号进行滤波处理。

数字信号处理课程设计资料使用MATLAB（或其他开发工具）编程实现下述内容并写出课程设计报告。

一、课程设计参考题目与设计内容（也可自行选题）设计一基于DFT的信号频谱分析主要要求：1. 对离散确定信号作如下谱分析：(1) 截取x(n)使x(n)成为有限长序列N，(长度N自己选)写程序计算出x(n)的N 点DFT的X(k),并画出时域序列图和相应的幅频图。

(2) 将(1)中x(n)补零加长至M点，长度M自己选,（为了比较补零长短的影响，M可以取两次值，一次取较小的整数，一次取较大的整数），编写程序计算x(n)的M点DFT, 画出时域序列图和两次补零后相应的DFT幅频图。

2. 研究信号频域的物理分辨率与信号频域的分析分辨率，明白两者的区别。

(1)采集数据x(n)长度取N=16点，编写程序计算出x(n)的16点DFTX(k),并画出相应的幅频图。

(2) 采集数据x(n)长度N=16点，补零加长至M点(长度M自己选)，利用补零DFT计算x(n)的频谱并画出相应的幅频图。

(3) 采集数据x(n)长度取为M点（注意不是补零至M），编写程序计算出M点采集数据x(n)的的频谱并画出相应的幅频图。

3. 对比设计内容1、2中各个仿真图，说明补零DFT的作用。

补零DFT能否提高信号的频谱分辨率，说明提高频谱物理分辨率与频谱频域分辨率的措施各是什么？设计二用窗函数法设计FIR数字低通滤波器主要要求：1.熟悉各种窗函数,在MATLAB命令窗下浏览各种窗函数，绘出（或打印）各种窗函数图。

2.编写计算理想低通滤波器单位抽样响应的m函数文件。

3根据指标（低通FIR滤波器的指标自行选择）要求选择窗函数的形状与长度N。

4.编写m程序文件，通过调用设计内容2、3的m程序文件，计算所设计的实际低通FIR滤波器的单位抽样响应和频率响应，并打印在频率区间[O，π]上的幅频响应特性曲线，幅度用分贝表示。

6.验证所设计的滤波器是否满足指标要求。

中南大学数字信号处理课程设计报告专业班级: 电信1303指导老师：姓名:学号:目录一、课程设计要求二、设计过程（1）设计题目（2）设计源代码（3）设计结果（4）结果分析三、设计总结与心得体会四、课程设计指导书一、课程设计要求1、课程设计指导书①《数字信号处理（第二版）》，丁玉美等，西安电子科技大学出版社；②《MATLAB 及在电子信息课程中的应用》，陈怀琛等，电子工业出版社。

2、课程设计题目⑴、信号发生器用户根据测试需要，可任选以下两种方式之一生成测试信号：①、直接输入（或从文件读取）测试序列；②、输入由多个不同频率正弦信号叠加组合而成的模拟信号公式（如式1-1 所示）、采样频率（Hz）、采样点数，动态生成该信号的采样序列，作为测试信号。

⑵、频谱分析使用FFT 对产生的测试信号进行频谱分析并展示其幅频特性与相频特性，指定需要滤除的频带，通过选择滤波器类型（IIR / FIR），确定对应的滤波器（低通、高通）技术指标。

⑶、滤波器设计根据以上技术指标（通带截止频率、通带最大衰减、阻带截止频率、阻带最小衰减），设计数字滤波器，生成相应的滤波器系数，并画出对应的滤波器幅频特性与相频特性。

①IIR DF 设计：可选择滤波器基型（巴特沃斯或切比雪夫型）；②FIR DF 设计：使用窗口法（可选择窗口类型，并比较分析基于不同窗口、不同阶数所设计数字滤波器的特点）。

⑷、数字滤波根据设计的滤波器系数，对测试信号进行数字滤波，展示滤波后信号的幅频特性与相频特性，分析是否满足滤波要求（对同一滤波要求，对比分析各类滤波器的差异）。

①IIR DF：要求通过差分方程迭代实现滤波（未知初值置零处理）；②FIR DF：要求通过快速卷积实现滤波（对于长序列，可以选择使用重叠相加或重叠保留法进行卷积运算）。

⑸、选做内容将一段语音作为测试信号，通过频谱展示和语音播放，对比分析滤波前后语音信号的变化，进一步加深对数字信号处理的理解。

3、具体要求⑴、使用MATLAB（或其它开发工具）编程实现上述内容，写出课程设计报告。

==============================绪论==============================1. A/D 8bit 5V 00000000 0V 00000001 20mV 00000010 40mV 00011101 29mV==================第一章 时域离散时间信号与系统==================1.①写出图示序列的表达式答：3)1.5δ(n 2)2δ(n 1)δ(n 2δ(n)1)δ(n x(n)-+---+++= ②用δ(n) 表示y (n )={2,7,19,28,29,15}2. ①求下列周期)54sin()8sin()4()51cos()3()54sin()2()8sin()1(n n n n n ππππ-②判断下面的序列是否是周期的; 若是周期的， 确定其周期。

（1）A是常数 8ππn 73Acos x(n)⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= （2）)81(j e )(π-=n n x 解： （1） 因为ω=73π, 所以314π2=ω, 这是有理数， 因此是周期序列， 周期T =14。

（2） 因为ω=81, 所以ωπ2=16π, 这是无理数， 因此是非周期序列。

③序列)Acos(nw x(n)0ϕ+=是周期序列的条件是是有理数2π/w 0。

3.加法乘法序列{2，3，2，1}与序列{2，3，5，2，1}相加为__{4，6，7，3，1}__，相乘为___{4，9，10，2} 。

移位翻转：①已知x(n)波形，画出x(-n)的波形图。

②尺度变换：已知x(n)波形，画出x(2n)及x(n/2)波形图。

卷积和：①h(n)*求x(n)，其他02n 0n 3，h(n)其他03n 0n/2设x(n) 例、⎩⎨⎧≤≤-=⎩⎨⎧≤≤= }23,4,7,4，23{0,h(n)*答案：x(n)=②已知x (n )={1,2,4,3},h (n )={2,3,5}, 求y (n )=x (n )*h (n )x (m )={1,2,4,3},h (m )={2,3,5}，则h (-m )={5,3,2}(Step1:翻转)解得y (n )={2,7,19,28,29,15}③(n)x *(n)x 3)，求x(n)u(n u(n)x 2),2δ(n 1)3δ(n δ(n)2、已知x 2121=--=-+-+=}{1,4,6,5,2答案：x(n)=4.如果输入信号为，求下述系统的输出信号。

目录一. 课程设计任务 (1)1、掌握MATLAB及其在数字信号处理中的应用 (1)2、课程设计题目：数字听诊器信号分析 (1)二. 课程设计原理及设计方案 (2)1、滤波器设计原理 (2)1.1滤波器概述 (2)1.2FIR数字滤波器设计原理 (2)1.3 FIR数字滤波器的特性 (2)1.4窗函数的介绍 (4)2、设计方案 (5)三. 课程设计的步骤和结果 (6)1、读取病人心肺声音信号并对其进行频谱分析 (6)2、设计滤波器对信号进行滤波（以凯塞窗为例） (7)2.1 低通滤波器 (7)2.2带通滤波器 (8)2.3带阻滤波器 (10)3、GUI界面设计 (11)3.1 BUTTON1 病人心肺声音信号提取 (11)3.2 BUTTON2 退出系统 (12)3.3 BUTTON3 运行 (12)3.4文本编辑框 (15)3.5 GUI整体界面 (15)四. 课程设计总结 (16)五. 设计体会 (17)六. 参考文献 (18)一. 课程设计任务1、掌握MATLAB及其在数字信号处理中的应用MATLAB 计算软件是一套进行科学计算的高性能软件，可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

Matlab语言可以很容易实现Fourier 变换和数字滤器的设计，广泛应用于数字信号处理中，给我们对数字信号的研究工作带来很大方便，同时具有功能全面的GUI程序设计，使所设计的应用程序具有图形用户界面，方便用户操作。

2、课程设计题目：数字听诊器信号分析目前大夫主要以听诊器倾听病人的气管、肺部区域的声音，对病人的疾病进行判断；请设计一个听诊的软件，要求如下：1）可记录病人的姓名、年龄、性别、病史、不同疾病部位等状况；2）对病人的气管、肺部等区域的声音进行采集、分析、存储（前端听诊部分不用考虑，只考虑数据采集部分）。

《数字信号处理》课程设计设计题目：基于MATLAB 的音乐信号处理和分析一、课程设计的目的本课程设计通过对音乐信号的采样、抽取、调制、解调等多种处理过程的理论分析和MATLAB实现，使学生进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；使学生掌握的基本理论和分析方法知识得到进一步扩展；使学生能有效地将理论和实际紧密结合；增强学生软件编程实现能力和解决实际问题的能力。

二、课程设计基本要求1学会MATLAB 的使用，掌握MATLAB的基本编程语句。

2掌握在Windows 环境下音乐信号采集的方法。

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 掌握使用MATLAB处理数字信号、进行频谱分析、设计数字滤波器的编程方法。

三、课程设计内容1、音乐信号的音谱和频谱观察使用windows下的录音机录制一段音乐信号或采用其它软件截取一段音乐信号（要求：时间不超过5s、文件格式为wav文件）①使用wavread语句读取音乐信号，获取抽样率；（注意：读取的信号是双声道信号，即为双列向量，需要分列处理）；②输出音乐信号的波形和频谱，观察现象；③使用sound语句播放音乐信号，注意不同抽样率下的音调变化，解释现象。

Wavread格式说明：[w,fs,b]=wavread(‘语音信号’)，采样值放在向量w中，fs表示采样频率（hz），b表示采样位数。

上机程序：[y,fs,bit]=wavread('I do片段')%读取音乐片段，fs是采样率size(y)%求矩阵的行数和列数y1=y( : ,1);%对信号进行分列处理n1=length(y1);%取y的长度t1=(0:n1-1)/fs;%设置波形图横坐标 figuresubplot(2,1,1);plot(t1,y1); %画出时域波形图 ylabel('幅值');xlabel('时间（s ）'); title('信号波形'); subplot(2,1,2); Y1=fft(y1);w1=2/n1*(0:n1-1);%设置角频率 plot(w1,abs(Y1));%画频谱图 title('信号频谱'); xlabel('数字角频率'); ylabel('幅度'); grid on ;sound(y,fs); 实验结果：123456幅值时间（s ）信号波形信号频谱数字角频率幅值1、通过观察频谱知，选取音乐信号的频谱集中在0~0.7*pi 之间，抽样点数fs=44100;2、当采样频率问原来0.5（0.5*fs ）倍时：音乐片段音调变得非常低沉，无法辨认原声，播放时间变长；抽样频率减小，抽样点数不变时，其分辨力增大，记录长度变长，声音失真。

《数字信号处理》课程设计题目题目1：基于MATLAB 的线性常系数差分方程求解1、自行产生一个序列，要求：对序列进行差分运算，并画出差分序列的时域波形图；2、已知一个二阶线性常系数差分方程用下式表示：y(n)+a 1y(n-1)+a 2y(n-2)= b 0x(n)+b 1x(n-1)+b 2x(n-2)，要求：（1）参数a 1、a 2、b 0、b 1、b 2由运行时输入；（2）已知输入)(5.0)(n u n x n =，画出x(n)的时域波形图；（3）求出x(n)的共轭对称分量x e (n)和共轭反对称分量x o (n)，并分别画出时域波形图；（4）初始条件由运行时输入，求输出y(n)，并画出其波形；（5）对于不同的初始条件，分析其输出是否一致，从中得出什么结论。

题目2：典型序列的频谱分析1、对于三种典型序列------单位采样序列、实指数序列、矩形序列，要求：（1）画出以上序列的时域波形图；（2）求出以上序列的傅里叶变换；（3）画出以上序列的幅度谱及相位谱，并对相关结果予以理论分析；（4）对以上序列分别进行时移，画出时移后序列的频谱图，验证傅里叶变换的时移性质；（5）对以上序列的频谱分别进行频移，求出频移后频谱所对应的序列，并画出序列的时域波形图，验证傅里叶变换的频移性质。

2、自行设计一个周期序列，要求：（1）画出周期序列的时域波形图；（2）求周期序列的DFS ，并画出幅度特性曲线；（3）求周期序列的FT ，并画出幅频特性曲线；（4）比较DFS 和FT 的结果，从中可以得出什么结论。

题目3：基于Z 变换的离散系统分析1、自行设计以下几种序列：有限长序列、右边序列、左边序列和双边序列，要求：（1）分别求其Z 变换和收敛域；（2）分析Z 变换收敛域的规律。

2、已知某离散系统的系统函数))(())(()(2121d z d z c z c z z H ----=，要求： (1)参数c 1、c 2、d 1、d 2由运行时输入；(2)画出系统的零、极点分布图；(3)判断该系统的稳定性；(4)判断该系统的因果性；(5)绘出系统的幅频响应曲线和相频响应曲线；(6)分析零、极点分布对系统频率响应特性的影响。