2012数字信号处理课程设计2 要求

《数字信号处理》课程教学大纲课程编码：课程名称：数字信号处理英文名称： Digital signal processing适用专业：物联网工程先修课程：复变函数、线性代数、信号与系统学分：2总学时：48实验（上机）学时：0授课学时：48网络学时：16一、课程简介《数字信号处理》是物联网工程专业基础必修课。

主要研究如何分析和处理离散时间信号的基本理论和方法，主要培养学生在面对复杂工程问题时的分析、综合与优化能力，是一门既有系统理论又有较强实践性的专业基础课。

课程的目的在于使学生能正确理解和掌握本课程所涉及的信号处理的基本概念、基本理论和基本分析方法，来解决物联网系统中的信号分析问题。

培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。

助力学生树立正确的价值观，培养思辨能力、工程思维和科学精神。

培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

它既是学习相关专业课程设计及毕业设计必不可少的基础，同时也是毕业后做技术工作的基础。

二、课程目标和任务1.课程目标课程目标1（CT1）:运用时间离散系统的基本原理、离散时间傅里叶变换、Z变换、离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换(FFT)、时域采样定理和频域采样定理等工程基础知识，分析物联网领域的复杂工程问题。

培养探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感[课程思政点1]。

助力学生树立正确的价值观，培养思辨能力、工程思维和科学精神[课程思政点2]。

课程目标2 （CT2）:说明利用DFT对模拟信号进行谱分析的过程和误差分析、区分各类网络的结构特点；借助文献研究运用窗函数法设计具有线性相位的FIR数字滤波器，分析物联网领域复杂工程问题解决过程中的影响因素，从而获得有效结论的能力。

培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当[课程思政点3]。

2.课程目标与毕业要求的对应关系三、课程教学内容第一章时域离散信号与系统（1）时域离散信号表示；（2）时域离散系统；（3）时域离散系统的输入输出描述法；*（4）模拟信号数字处理方法；教学重点：数字信号处理中的基本运算方法，时域离散系统的线性、时不变性及系统的因果性和稳定性。

数字信号处理教程第二版课程设计1. 项目背景数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是近年来发展最为迅速的学科之一。

在现代通信、控制、音频、视频等领域得到了广泛的应用。

而数字信号处理教程则是DSP学习的入门教材。

本课程设计旨在加深同学们对数字信号处理理论知识的理解，提高同学们的分析及解决数字信号处理问题的能力。

2. 课程内容本课程设计基于数字信号处理教程第二版，其中包括了以下几个方面的内容：2.1 数字信号处理基础本章主要内容包括采样、量化、离散傅里叶变换、数字滤波器设计等基础概念，为后续章节的学习打下基础。

2.2 时域和频域分析时域分析包括了线性时不变系统的时域响应和卷积定理的讲解；频域分析则主要讲解了频谱、功率谱、预测、循环卷积等方面的知识。

2.3 离散傅里叶变换本章主要介绍离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，简称DFT）的概念及其在数字信号处理领域中的作用，同时还包括了FFT 算法和频域滤波的内容。

2.4 数字滤波器设计及实现本章主要涵盖数字滤波器设计的整个流程，包括了IIR和FIR两类数字滤波器的设计及其在实际应用中的实现。

2.5 DSP处理器及应用本章主要介绍DSP处理器的基本原理和内部构造及其在音频处理、图像处理和通信领域中的应用。

3. 课程要求3.1 课堂讲授老师会通过PPT讲授以上5个章节的内容，讲解完后会留下问答的时间。

同学们应积极思考问题，提出询问，共同讨论解答问题。

3.2 课程设计设计一份数字滤波器，包括其IIR和FIR两个版本，需使用Matlab 或者Python实现。

同学们需要掌握数字滤波器基本概念、对数字信号和滤波器的理解，并能熟练使用Matlab或Python进行数据处理和仿真。

3.3 课程考核课程考核主要分为两部分：•课堂调查问卷满分10分，调查问卷将在整个课程结束后进行，主要考查同学们对数字信号处理知识的掌握和应用能力。

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一、数字信号处理课程设计目地通过课程设计,主要达到以下目地：1.使学生增进对MATLAB地认识,加深对数字信号处理理论方面地理解.2.使学生掌握数字信号处理中IIR和FIR滤波器地设计.3.使学生了解和掌握用MATLAB实现IIR和FIR滤波器地设计方法、过程,为以后地设计打下良好基础.二、数字信号处理课程设计说明及要求1.在数字信号处理课程设计环节中,学生可以自选题目,但必须要经过指导教师地审查同意后方可进行设计.2.数字信号处理课程设计要达到地结果：要求写出详细设计报告,在设计报告中写出源程序、并附上综合结果和仿真波形等.3.使学生能熟练掌握MATLAB软件地使用方法.4.使学生能进行至少三种类型地滤波器地设计（内容可由老师指定或自由选择）.5.使学生能独立写出严谨地、有理论根据地、实事求是地、文理通顺地、字迹端正地课程设计报告.考查形式为：设计中地能力表现和设计报告,综合评分.三、数字信号处理课程设计所需要地硬件工具PC机四、数字信号处理课程设计所需要地软件MATLAB软件五、数字信号处理课程设计过程1.选择题目：根据自己掌握地情况选择合适地题目.要求IIR滤波器地设计中,模拟滤波器地设计选择一个,数字滤波器地设计选择一个；FIR滤波器地设计中,窗函数选择一个.2.技术参数设定：选定所要设计地某种类型地滤波器后,设定相应地技术参数.3.Matlab程序设计.4.得出结果和仿真波形.5.总结：对以上各设计步骤写出详细地设计报告,存在什么问题,如何解决.六、数字信号处理课程设计参考题目1.IIR（无限脉冲响应）模拟滤波器设计（1）模拟低通滤波器设计设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个模拟低通滤波器,对于滤波器地类型可以自行选择（如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标（2）模拟高通滤波器设计设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个模拟高通滤波器,对于滤波器地类型可以自行选择（如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标（3）模拟带通滤波器设计类型可以自行选择（如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标（4）模拟带阻滤波器设计设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个模拟带阻滤波器,对于滤波器地类型可以自行选择（如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标注：从以上四个题目中任选一个.2.IIR（无限脉冲响应）数字滤波器设计（1）IIR数字低通滤波器设计设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个数字低通滤波器,对于滤波器地类型可以自行选择（如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标（2）IIR数字高通滤波器设计设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个数字高通滤波器,对于滤波器地类型可以自行选择（如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标（3）IIR数字带通滤波器设计类型可以自行选择（如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标（4）IIR数字带阻滤波器设计设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个数字带阻滤波器,对于滤波器地类型可以自行选择（如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等）.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标注：从以上四个题目中任选一个.3.FIR（有限脉冲响应）数字滤波器设计（1）基于矩形窗地FIR滤波器设计设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个基于矩形窗地FIR滤波器.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标+窗函数（2）基于汉宁窗（升余弦窗）地FIR滤波器设计设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个基于汉宁窗地FIR滤波器.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标+窗函数（3）基于汉明窗（改进地升余弦窗）地FIR滤波器设计设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个基于汉明窗地FIR滤波器.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标+窗函数（4）基于布莱克曼窗（三阶升余弦窗）地FIR滤波器设计设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个基于布莱克曼窗地FIR滤波器.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标+窗函数（5）基于凯塞窗地FIR滤波器设计设计要求：用Matlab根据技术指标设计一个基于凯塞窗地FIR滤波器.总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标+窗函数注：从以上五个题目中任选一个.七、数字信号处理课程设计环节参考资料及网站：1.参考资料（1）数字信号处理丁玉美西安电子科技大学出版社（2）应用MATLAB实现信号分析和处理张明照科学出版社（3）数字信号处理及MATLAB实现余成波清华大学出版社（4）MATLAB7.0在数字信号处理中地应用罗军辉机械工业出版社（5）MATLAB信号处理刘波电子工业出版社（6）Matlab信号处理与应用董长虹国防工业出版社（7）数字信号处理原理及其MATLAB实现从玉良电子工业出版社（8）数字信号处理基础及MATLAB实现周辉中国林业出版社2.相关网站（2）Matlab大观园（3）Matlab学习网八、设计报告要求和成绩评定1.设计报告一律按照规定地格式,使用A4纸,格式、封面统一给出模版.2.报告内容（1）设计题目：包括三个题目.在参考题目中IIR滤波器地设计中,模拟滤波器地设计选择一个、数字滤波器地设计选择一个；FIR滤波器地设计中,选择一种窗函数进行设计.（2）设计要求（3）设计原理（4）源程序清单（5）设计结果和仿真波形（6）收获和体会（7）参考文献字数要求不少于5000字.九、成绩评定办法课程设计成绩按照设计报告和操作、答辩三部分情况综合给出.1.要求设计地程序和波形、设计报告必须独立完成,鼓励创新.注意：凡是两份完全一样地设计,两人都按不及格处理.2.设计报告交打印件,内容必须齐全、完整、工整.注意：仿真波形图不准手画,必须是从原图中抓取.3. 答辩时一个问题也回答不出,教师答辩记录中又没有记录地,视为未完成设计,按不及格处理.4.凡是没有请假就不参加设计地,按不及格处理.5.不参加开题地,不按规定答辩地,未按时完成设计报告地,按不及格处理.。

数字信号处理——基于计算机的方法第二版第二版课程设计一、课程设计目的本课程设计旨在帮助学生通过实践理解数字信号处理的基本概念和处理方法。

本次课程设计将重点涉及数字信号的采集、前置处理、滤波、频谱分析及数字信号的重构等方面的知识，学生将在实际操作中掌握相关技能。

二、设计内容2.1 实验环境本次课程设计使用MATLAB语言作为开发工具，使用计算机进行实验操作。

学生需要掌握MATLAB语言的基本语法以及常用的数字信号处理函数接口，如FFT、filter等。

2.2 实验内容2.2.1 数字信号采集在本阶段，学生需要实现对数字信号的采集工作。

通过连接外设，在MATLAB 环境中进行数字信号的采集，获取相应的采集数据。

2.2.2 数字信号前置处理在本阶段，学生需要对采集到的数字信号进行前置处理，包括去噪、归一化等操作。

2.2.3 数字信号滤波在本阶段，学生需要对接收到的数字信号进行滤波操作，包括低通滤波、带通滤波等操作。

同时，学生需要掌握滤波器的设计方法以及相应的频响特性。

2.2.4 数字信号频谱分析在本阶段，学生需要对滤波后的数字信号进行频谱分析，使用FFT算法对其进行离散傅里叶变换。

同时，学生需要掌握频域分析的基本概念以及相应的图形展示方法。

2.2.5 数字信号重构在本阶段，学生需要对处理后的数字信号进行重构操作，并对其进行展示与验证。

三、实验步骤3.1 数据采集1.连接数字信号源；2.在MATLAB环境中进行采集数据设置；3.进行数字信号采集。

3.2 数字信号前置处理1.对数字信号进行去噪操作；2.对数字信号进行归一化操作。

3.3 数字信号滤波1.设计数字滤波器；2.使用滤波器对数字信号进行滤波操作。

3.4 数字信号频谱分析1.使用FFT算法进行离散傅里叶变换；2.对离散傅里叶变换结果进行幅度谱分析；3.对离散傅里叶变换结果进行相位谱分析。

3.5 数字信号重构1.对滤波后的数字信号进行重构操作；2.对重构后的数字信号进行图形展示。

《数字信号处理课程设计任务书》
一、课程设计目的
本课程要求学生利用数字信号处理的算法，结合Matlab程序设计，完成数字信号处理系统的设计。

该课程能促使学生将理论和实践结合，为今后的复杂系统的设计打下基础。

二、课程设计内容
学生根据选题，利用数字信号处理理论，使用Matlab设计相关滤波器和算法，最终完成系统设计。

三、课程设计基本要求
1、选题规则
学生2人一组，自行选择设计题目，完成设计
2、设计选题（选题范围）
1)FIR滤波器实现
2)IIR滤波器实现
3)CIC滤波器实现
4)滤波器组实现
四、课程设计成果
1、根据设计任务和要求，完成系统设计：（1）方案比较；（2）算法设计。

整理实验数据和测试波形，有理论设计数据、实测数据、仿真数据和误差分析。

2、编写课程设计报告书。

按学校“毕业设计”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：
①目录、中英文摘要；
②与设计题目相关的理论分析、归纳和总结；
③与设计内容相关的原理分析、建模、推导、可行性分析；
④程序设计框图、程序代码（含注释）、程序运行结果和图表、实验结果分析和总结；
⑤课程设计的心得体会（至少500字）；
⑥参考文献；
其它必要内容等。

2。

《数字信号处理》课程设计报告设计课题模拟低通巴特沃斯滤波器专业班级姓名学号报告日期2012年11月《数字信号处理》课程设计任务书目录1 课题描述 (1)1.1 报告介绍 (1)2 设计原理 (1)2.1滤波器的分类 (1)2.1 巴特沃斯低通模拟滤波器的设计原理 (1)2.2低通巴特沃斯滤波器的设计步骤如下 (2)2.3 函数说明 (3)2.3.1buttord函数 (3)2.3.2 butter函数 (4)2.4 模拟低通滤波器的性能指标 (5)3 设计内容 (6)3.1 MATLAB简介 (6)3.2 巴特沃斯滤波器的设计步骤 (6)3.3对巴特沃斯模拟低通滤波器的仿真 (6)4 实验结果分析 (8)5 实验心得体会 (8)6.程序清单 (8)7.参考文献 (9)1 课题描述1.1报告介绍模拟滤波器的理论和设计方法已经发展的相当成熟，且有多种典型的滤波器供我们选择，如巴特沃斯（butterworth ）滤波器，切比雪夫（chebyshev ）滤波器，椭圆（ellipse ）滤波器，贝塞尔（bessel ）滤波器等。

这些滤波器都有着严格的设计公式，现成的曲线和图表供设计人员使用，而且所设计的系统函数都满足电路实现条件。

这些典型的滤波器各有特点：巴特沃斯滤波器具有单调下降到幅频特性；切比雪夫滤波器的幅频特性在带通或者阻带有等波纹特性，可以提高选择性；贝塞尔滤波器通带内有较好的线性相位特性；椭圆滤波器的选择性相对前三种是最好的，但通带和阻带内均呈现等波纹幅频特性，相位特性的非线性也稍严重。

设计时，根据具体要求选择滤波器的类型。

2 设计原理2.1 巴特沃斯低通模拟滤波器的设计原理巴特沃斯低通滤波器的幅度平方函数2|)(|Ωj H a 用下式表示： 2|)(|Ωj H a =Nc2)(11ΩΩ+ 公式中，N 称为滤波器的阶数。

在Ω=0时，|Ha （j Ω）|=1;Ω=Ωc 时,|Ha(j Ω)|=1/2，Ωc 是3dB 截止频率。

数字信号处理课程设计《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 (2)⼆、课程设计基本要求 (2)三、课程设计内容 (2)1、⾳乐信号的⾳谱和频谱观察 (2)2、⾳乐信号的抽取（减抽样） (4)3、⾳乐信号的AM调制 (8)4、AM调制⾳乐信号的同步解调 (11)5、⾳乐信号的滤波去噪 (19)6、⾳乐信号的幅频滤波和相频滤波 (19)四、问题讨论 (27)1、IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的⽐较 (27)2、⾳乐信号的⾳调与信号的什么特征有关？ (30)3、⾳乐信号的⾳⾊与信号的什么特征有关？ (30)4、两种不同⾳⾊的⾳乐信号叠加混叠后，为何⼈⽿还可以分辨？ (31)5、⾳乐信号的幅度与相位特征对信号有哪些影响？ (31)五、⼼得体会 (31)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。

广西科技大学数字信号处理课程设计说明书题目：编程实现任意确定信号的频谱分析算法（0.9）系别：计算机学院专业：通信工程班级：通信102班学号：201000402049姓名：黄绍耕指导教师：周坚和日期：2012年6月14日目录摘要 (2)一、设计内容 (2)二、设计原理 (2)三、设计目的 (4)四、实现过程 (4)4.1.CEG和弦音音频文件的频谱分析 (4)4.2.对该信号频谱能量较集中的频带滤波 (5)4.3.对滤波后的音频信号再滤出三个能量最集中的频簇 (9)4.4.重建信号与原信号的音频进行声音回放比较 (21)4.5.分析什么是和弦音 (22)五、课程设计总结 (23)六、参考文献 (23)摘要：MATLAB主要是一种应用软件，可以运用高级语言编程思想，解决电子信息中的问题，可以做出仿真结果。

如信号处理，电路分析等。

本次课程设计主要是用MATLAB作为工具平台对给定的CEG和弦音音频文件进行分析处理，编程实现任意确定信号的频谱分析算法。

设计内容（1）对给定的CEG和弦音音频文件取合适长度的采样记录点，然后进行频谱分析（信号的时域及幅频特性曲线要画出）。

（2）分析CEG和弦音频谱特点，对该信号频谱能量相对较为集中的频带（分低、中、高频）实现滤波（分别使用低通，带通及高通），显示滤波后信号的时域和频域曲线，并对滤波后的信号与原信号的音频进行声音回放比较。

（3）在低、中、高三个频带中，各滤出三个能量最集中的频簇，显示滤波后信号的时域和频域曲线。

（4）任意选择几个滤出的频带（或频簇）进行时域信号重建（合成），与原信号的音频进行声音回放比较。

讨论：根据上述结果，分析什么是和弦音。

二、设计原理1、采用双线性变换法设计滤波器，其原理如下：S平面与z平面之间满足以下映射关系：s平面的虚轴单值地映射于z平面的单位圆上，s平面的左半平面完全映射到z平面的单位圆内。

双线性变换不存在混叠问题。

双线性变换时一种非线性变换，这种非线性引起的幅频特性畸变可通过预畸而得到校正。