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数字信号处理实验指导书49753

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AAAAAA

DSP处理器原理及应用

实验指导书

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AAAAAA

实验一 基本信号的作图

实验目

掌握连续信号、离散信号的作图，熟悉C语言常用图形函数与数学函数。

原理与说明

利用计算机绘图，可以直观地表示输入输出信号。C语言系统提供了一个功能较强的图形库，所有图形处理函数原型都在graphics.h中。

一、图形系统控制

在使用C语言图形系统前，必须先用函数initgraph( )对图形系统进行初始化。图形处理结束后，需调用closegraph( )关闭图形系统。

下面在配有VGA显卡计算机系统中，将屏幕设为高分辨率模式。

#include “graphics.h”

void main( )

{

int driver=VGA,mode=VGAHI;

initgraph(&driver,&mode,” ”);

/*

初始后，屏幕分辨率为640×480。注意：屏幕最左上角坐标为(0,0)，最右下角坐标为(639,479)。

此处可添加图形处理语句

*/

getch(); /*注意：在关闭前加gech()语句，等待键盘输入后才执行关闭，销毁图形。*/

closegraph( );

}

二、基本图形的绘制 精品文档 你我共享

AAAAAA 1．基本的图形函数

(1) putpixel(int x, int y, int color )：用指定的颜色color在指定的屏幕位置(x,y)上画一个亮点。

(2) line(int x1,int y1,int x2)： 从(x1,y1)到(x2,y2)画一条直线。

(3) lineto(int x,int y)：从光标的当前位置(x0,y0)到(x,y)画一条直线。

(4) linerel(int dx,int dy)：从光标的当前位置(x0,y0)到(x0+dx,y0+dy)画一条直线。

(5) moveto(x,y)：把光标移到(x,y)处。

2.颜色处理

使用VGA卡，有16种颜色可供选择，见下表所示。

数值 符号常量 数值 符号常量

0 BLACK 8 DARKGRAY

1 BLUE 9 LIGHTBLUE

2 GREEN 10 LIGHTGREEN

3 CYAN 11 LIGHTCYAN

4 RED 12 LIGHTRED

5 MAGENTA 13 LIGHTMAGENTA

6 BROWN 14 YELLOW

7 LIGHTGRAY 15 WHITE

以下是一些颜色设置函数。

setcolor( int color ) ：设置屏幕的前景颜色；

setbkcolor(int color)：设置当前背景颜色；

三、有关数学计算的C函数 (函数的原型均在math.h）

double acos (double x); )arccos(x 函数

double asin (double x); )arcsin(x函数

double atan (double x); )arctan(x函数

double cos (double x); )cos(x函数

double exp (double x); xe函数 精品文档 你我共享

AAAAAA double fabs (double x); x函数

double log (double x); xln函数

double log10 (double x); xlog函数

double sin (double x); )sin(x函数

double sqrt (double x); x函数

double tan (double x); )tan(x函数

实验过程

一、在Visual C++ 6.0开发环境下，加入lab11.cpp，编译并运行分析：

1. 分析C语言图形函数initgraph()、moveto()、lineto()、line()、setcolor()、closegraph()以及getch()的作用；

2.修改此程序，在屏幕上作出一个正方形。

3.修改此程序，在屏幕上作出如下的连续时间信号波形；

4.修改此程序，作出离散时间信号)()(16nRnx的序列图，如下所示：

二、已知模拟信号)21002cos(2)(ttxa，抽样频率Hzfs10000，抽样间隔sfT/1，则抽样信号nTtatxnx)()(，抽样点数150N，作出此正弦型信号的连续时间波形和离散时间波形。

1.在Visual C++ 6.0开发环境中，移他其它cpp，加入lab12.cpp；

2．编译并运行lab12.cpp，分析如何实现上述要求；

3．移除lab12.cpp，加入lap13.cpp，编译并运行，分析显示的结果与lab12.c有何区别

5.分别修改lab12.cpp和lab13.cpp，将连续时间信号)(txa改为如下：

)6002cos()]1002cos(1[)(tttxa 精品文档 你我共享

AAAAAA 观察此信号的连续时间波形与离散时间波形。

三、对一个麦克风输出的模拟电信号进行模数转换，采集到到如下数据：

20,21,23,24,24,25,27,26,28,12,29,30,28,29,30,31,32,31,32,80,32,31,29,28,27,27,26,25,8,24,23,22,21,20,0,19,

18,18,19,19,20,20,21,22,22,21,40,22,23

作出此音频信号的连续变化曲线。(提示：用一个数组存储这些采样数据，然后作出曲线)

实验二 信号的分解与叠加

实验目的

了解模拟信号的调制及数字信号的调制的时域波形，了解信号被噪声干扰的波形，掌握信号分解与叠加的概念。

原理与说明

余弦信号和正弦信号相位差90度，在本实验中，把正弦信号和余弦信号统称为正弦型信号。

实验过程

一、在Visual C++ 6.0开发环境下，打开lab21.cpp，编译并运行分析：

1.作出)6002cos()]1002cos(1[)(tttxa的波形

2.作出)7002cos(5.0)5002cos(5.0)6002cos()(ttttya

3.比较)(txa与)(tya是否相同；如果相同，请用数学方法推出。

4.根据比较，可以得出)(txa主要由哪些单一频率成分组成，这些频率成分的幅值是多少，初始相位是多少？

5. 将)(txa改为：

)10002sin()]1002cos(1[)(tttxa

分析此时)(txa主要哪些由单一频率成分组成，这些频率成分的幅值是多少，初始相位是多少，并作图验证你所得到的结论。

二、打开lab22.cpp，编译并运行分析： 精品文档 你我共享

AAAAAA 1.)(txa是一个频率为100Hz的正弦型信号：)1002cos()(ttxa，峰-峰值VtxVapp2)(。

2.噪声)(tnoise是随机信号，这里使用C语言中的rand()函数产生，此函数原型在stdlib.h中定义。

int rand( void );

此函数返回的是一个界于0～32767之间的伪随机数，包括0和32767。 则rand()/32767.0的值是介于0～1之间。

在本程序中，)(tnoise的峰－峰值VtnoiseVpp0.2)(，即：

0.32767/()2.0)(randtnoise

3.最终发送的信号)()()(tnoisetxtsa

4.运行分析，观察一个信号被噪声干扰前后的波形有啥不同。

5.修改源程序，改变信噪比)()(tnoiseVtxVppapp分别为100，10，5,2，1，0.5时，观察一个信号被噪声干扰的严重程度。

6.将)(txa依次改成100Hz的方波、三角形波，观察这些波形受噪声干扰前后的有啥不同。

7.实际发送的信号都会受到噪声干扰的，发送时应尽可能有高的信噪比，即应对信号进行放大后再发送，接送端接收时应首先消除噪声。至于如何实现参见相关课程。

三、打开Lab23.cpp，进行分析

1.用rand()函数产生0 - 98之间的随机整数

2.产生40000个这样的随机整数，用柱状图统计出现相同整数的个数。

3.分析此随机数是不是处于正态分布？如若不是则属于什么分布？

4.重复运行多次，看每次运行的统计波形是否相同；如果每次相同，此信号并不是真正的随机信号。

四、打开lab24.cpp，编译并运行分析：

1.)(txa是一个频率为10kHz（周期为0.01s）的方波，载波信号)(twave 是一个频率为1kHz的正弦型波，观察调幅后的信号)()()(twavetxtsa波形。

2.计算机只能识别0或１，但在数据传送时，)(txa还是)(ts更容易在网络线中传输？

3.修改源程序，将)(txa改成频率为20kHz的方波，观察此时)(txa和)(ts的波形有何变化，此时将)(ts传给对方，对方是不是易识别出来。为好能更高速传输且对方易识别出来，应如何改进？

五、打开lab25.cpp，编译并运行分析： 精品文档 你我共享

AAAAAA 1.)(txa是一个频率为10kHz（周期为0.01s）的方波，)()(txtnxaa（即)(txa的取反信号）。载波信号)(1twave是一个频率为1kHz的正弦型波，)(2twave是一个频率为2kHz的正弦型波，观察调频后的信号：

)(2)()(1)()(twavetxtwavetxtsaa。

2.对比lab24，你认为哪种)(ts更适合在Internet的网络线中传输。

实验三 FFT的实现及应用

预习

阅读《数字信号处理教程》教材有关序列离散傅里叶变换和快速傅里叶变换的知识点。

一、实验目的

利用离散傅里叶变换分析信号的频谱。

二、原理与说明

利用有限长序列的离散傅里变换，)(nx为实数序列（虚部为0）：

10102)2sin()2cos()()()]([)(NnNnknNjknNjknNnxenxnxDFTkX

=Re[k] + jIm[k] 10Nk

幅频：22])(Im[])(Re[)(kkkX （5－1）

相频：]Re[]Im[arctan)](arg[kkkX （5－2）

离散频率间隔NfFs， k所对应的频率为：

合集下载

数字信号处理实验指导书08.10

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《数字信号处理》实验指导书

自动化工程学院

2008年 1实验基本要求

课程名称：数字信号处理实验

开课学期：5

课程总学时 ：10学时（课内）

开课对象：测控技术与仪器专业

实验目的与要求：

《数字信号处理》课程是自动化、电子信息、电子信息科学与技术、通信工

程等专业的重要专业基础课。本课程以信号与系统、工程数学为基础，要求学生

掌握时域离散信号和系统的基本理论、基本分析方法以及FFT、数字滤波器等数

字信号处理技术。《数字信号处理》是一门理论与实践联系紧密的课程，本课程

安排5个实验，共计10个学时，以帮助学生掌握数字信号处理技术，提高学生

分析问题和解决问题的能力，并通过实验培养学生的创新意识。本实验课程的基

本要求如下：

1．学会用MATLAB语言编写控制系统设计与分析的程序，通过上机实习加

深对课堂所学知识的理解。

2．上机前按要求把实验内容准备好，编好程序及需要改变的参数，能预计

出可能出现的结果。

3．观察实验结果，得出结论。

4．实验结束后提交实验报告。

5．实验考核：采用实验操作与实验报告综合评分。

实验报告内容要求:

一、实验名称

二、实验目的

三、实验内容

四、实验所涉及到的理论知识要点

五、实验方法及步骤

六、实验结果及分析 2实验一 信号发生

一、实验目的

1、掌握Matlab软件使用的基本方法；

2、利用MATLAB实现常见离散信号的产生和图形显示。

二、实验内容：

1 单位采样序列

例：利用Matlab产生64点的单位采样序列

clear all;

N=64;

x=zeros(1,N);

x(1)=1;

xn=0:N-1;

stem(xn,x);%离散序列图或杆图

axis([-1 65 0 1.1]);

%更改绘图坐标

2 单位阶跃序列

例： 产生一个32点的单位阶跃序列。

clear all;

N=32;

x=ones(1,N);%产生全1矩阵

xn=0:N-1;

stem(xn,x);

《数字信号处理》实验指导书(2015版)

《数字信号处理》实验指导书(2015版)

数字信号处理

实验指导书

电子信息工程学院

2015年4月

目 录

实验一 离散信号产生和基本运算 ............................................................................................... 3

实验二 基于MATLAB的离散系统时域分析 ............................................................................ 7

实验三 基于 ICETEK-F2812-A 教学系统软件的离散系统时域分析 ..................................... 9

实验四 基于 MATLAB 的 FFT 算法的应用 .......................................................................... 14

实验五 基于 ICETEK-F2812-A 的 FFT 算法分析 .................................. 错误!未定义书签。

实验六 基于 ICETEK-F2812-A 的数字滤波器设计 ................................. 错误!未定义书签。

实验七 基于ICETEK-F2812-A的交通灯综合控制 ................................... 错误!未定义书签。

实验八 基于BWDSP100的步进电机控制 ................................................. 错误!未定义书签。

实验一 离散信号产生和基本运算

一、 实验目的

1．掌握MATLAB最基本的矩阵运算语句。

2．掌握对常用离散信号的理解与运算实现。

《数字信号处理》上机实验指导书

《数字信号处理》上机实验指导书

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实验1 离散时间信号的产生

1． 实验目的

数字信号处理系统中的信号都是以离散时间形态存在，所以对离散时间信号的研究是数字信号处理的基本所在。而要研究离散时间信号，首先需要产生出各种离散时间信号。MATLAB 是一套功能强大的工程计算及数据处理软件，广泛应用于工业，电子，医疗和建筑等众多领域。使用MATLAB软件可以很方便地产生各种常见的离散时间信号，而且它还具有强大的绘图功能，便于用户直观地输出处理结果。

通过本实验，学生将学习如何用MATLAB产生一些常见的离散时间信号，并通过MATLAB中的绘图工具对产生的信号进行观察，加深对常用离散信号的理解。

2． 实验要求

本实验要求学生运用MATLAB编程产生一些基本的离散时间信号，并通过MATLAB的几种绘图指令画出这些图形，以加深对相关教学内容的理解，同时也通过这些简单的函数练习了MATLAB的使用。

3． 实验原理

（1）常见的离散时间信号

1）单位抽样序列，或称为离散时间冲激，单位冲激：

?(n)??

?1?0n?0 n?0如果?(n)在时间轴上延迟了k个单位，得到?(n?k)即：

?1n?k ?(n?k)??

0n?0?

2）单位阶跃序列

n?0?1 u(n)?n?0?0在MATLAB中可以利用ones( )函数实现。 x?ones(1,N);

3）正弦序列

x(n)?Acos(?0n??)

这里，A,?0,和?都是实数，它们分别称为本正弦信号x(n)的振幅，角频率和初始相位。

f0??02?为频率。

x(n)?ej?n

4）复正弦序列

5）实指数序列

x(n)?A?n

（2）MATLAB编程介绍

数字信号处理实验指导书(带源程序)

数字信号处理实验指导书(带源程序)

数字信号处理实验指导书（带源程序）

实验一离散时间系统与MATLAB

一.实验目的

1.进一步加深对离散时间系统的理解。

2.学习在MATLAB中怎样表示离散时间信号。3.熟悉离散时间信号的作图。二.实验步骤

1.复习离散时间系统的有关内容。2.复习MATLAB的基本语法。3.按实验内容熟悉tem。4.编写程序。

5.输出结果，总结结论，按要求写出实验报告。三.实验内容

1．掌握tem函数

STEM(Y)plotthedataequenceYatemfromthe某a某iterminatedwithcircleforthedatavalue.

STEM(某,Y)plotthedataequenceYatthevaluepecifiedin某.例：t=[0:0.1:2];某=co(pi某t+0.6);tem(t,某);某n=[4,2,2,3,6,7];tem(某n);

思考：STEM(Y)与STEM(某,Y)有什么不同？STEM与PLOT函数有什么不同？

2．掌握ubplot函数

H=SUBPLOT(m,n,p),orSUBPLOT(mnp),breaktheFigurewindowintoanm-by-nmatri某ofmalla某e,electthep-tha某eforthecurrentplot,andreturnthea某ihandle.Thea某earecountedalongthetoprowoftheFigurewindow,thentheecondrow,etc.例：

n1=0:3;某1=[1,1,1,1];ubplot(221);tem(n1,某1);title('某1序列');

n2=0:7;某2=[1,2,3,4,4,3,2,1];ubplot(222);tem(n2,某2);title('某2序列');n3=0:7;某3=[4,3,2,1,1,2,3,4];ubplot(223);tem(n3,某3);title('某3序列');n4=0:7;某41=co((pi/4)某n4);ubplot(224);tem(n4,某41);title('某4序列');思考：ubplot是怎样分配各个作图分区的顺序号的？