數(shù)字信號處理課程設(shè)計說明書

1、<p>　　《數(shù)字信號處理課程設(shè)計》</p><p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　系 (部) 電子與通信工程系 </p><p>　　專業(yè)(班級) 08通信1班 </p><p>　　姓 名

2、 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　起止日期 2011.4.18—2010.4.29 </p><p><b>　　目

3、 錄</b></p><p><b>　　一、任務(wù)與要求1</b></p><p>　　二、程序設(shè)計與實驗仿真結(jié)果圖3</p><p>　　1．語音信號的采集3</p><p>　　2.程序設(shè)計與實驗仿真結(jié)果3</p><p>　　2.1原始信號和加噪信號時域跟頻率分析

4、3</p><p>　　2.2用雙線性變化法設(shè)計濾波器：4</p><p>　　三、工作原理與仿真結(jié)果分析7</p><p><b>　　四、結(jié)論與心得9</b></p><p><b>　　五、參考文獻10</b></p><p><b>　　摘

5、 要</b></p><p>　　本次DSP課程設(shè)計通過利用Matlab軟件對信號進行分析和處理。MATLAB將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計工作。</p><p>　　本次DSP課程設(shè)計的主要內(nèi)容是通過對語音信號的采集，熟悉數(shù)字信號濾波器的工作原理，然后對語音信號分別進行低

6、通、高通、帶通數(shù)字濾波器的設(shè)計，并畫出了各個濾波器頻率響應(yīng)幅度；然后對所得的不同的頻譜圖進行總結(jié)，分析得到這樣結(jié)果的不同原因！通過本次課程設(shè)計又熟悉了利用雙線性法設(shè)計各種濾波器。</p><p>　　關(guān)鍵字： MATLAB、 濾波器、 語音信號、雙線性法</p><p><b>　　一、任務(wù)與要求</b></p><p>　　數(shù)字信號處理課程設(shè)

7、計任務(wù)書</p><p>　　系(部):電信系 專業(yè): 08通信 指導(dǎo)教師: 王路露、劉光燦、黃飛江、陳威兵、馮璐、張剛林 2011-4 </p><p>　　長沙學(xué)院課程設(shè)計鑒定表</p><p>　　二、程序設(shè)計與實驗仿真結(jié)果圖</p><p><b>　　1．語音信號的采集</b></p>&

8、lt;p>　　在windows下錄制一段語音，并保存為8000KHz，8位，單聲道 wav格式，時間控制在3秒左右。然后在MATLAB軟件平臺下，利用函數(shù)wavread對語音信號進行采樣，記住采樣頻率和采樣點數(shù)。</p><p>　　方法：利用windows下的錄音機（開始—程序—附件—娛樂—錄音機，文件—屬性—立即轉(zhuǎn)換—8000KHz，8位，單聲道）或其他軟件，錄制一段自己的話音。</p>

9、<p>　　MATLAB下實現(xiàn)：</p><p>　　fs=8000；％語音信號采樣頻率為8000</p><p>　　x1=wavread('C:\dell\1.wav'); ％讀取語音信號的數(shù)據(jù)，賦給變量x1</p><p>　　2.程序設(shè)計與實驗仿真結(jié)果</p><p>　　2.1原始信號和加噪信號時域跟頻

10、率分析</p><p><b>　　fs=8000;</b></p><p>　　x1=wavread('C:\dell\1.wav');</p><p>　　[y,fs,nbits]=wavread ('C:\dell\1.wav');</p><p>　　n = length (y)

11、; %求出語音信號的長度</p><p>　　t=0:1/8000:1.2624; %備注：1.2624=(n—1)/8000</p><p>　　noise=0.04*sin(2*pi*5000*t)'; %sin函數(shù)產(chǎn)生噪聲</p><p>　　x2= x1+noise;</p><p>　　Subplot(2,

12、2,1);</p><p>　　plot(x1);</p><p>　　title('原始語音時域信號');</p><p>　　xlabel('時間 n');</p><p>　　ylabel('音量 n');</p><p>　　Subplot(2,2,2);<

13、;/p><p><b>　　plot(x2);</b></p><p>　　title('加噪聲之后時域語音信號');</p><p>　　xlabel('時間 n');</p><p>　　ylabel('音量 n');</p><p>　　y1=ff

14、t(x1,1024); %對x1做1024點傅里葉變換</p><p>　　Subplot(2,2,3);</p><p>　　plot(abs(y1));</p><p>　　title('原始信號傅里葉變換后波形');</p><p>　　y2=fft(x2,1024); %對x2做1024點傅里葉變換</p&g

15、t;<p>　　Subplot(2,2,4);</p><p>　　plot(abs(y2));</p><p>　　title('加噪聲信號傅里葉變換波形');</p><p>　　2.2用雙線性變化法設(shè)計濾波器：</p><p>　　2.2.1帶通濾波器設(shè)計：</p><p><

16、b>　　clc;</b></p><p><b>　　fs=8000;</b></p><p>　　x1=wavread('C:\dell\1.wav'); </p><p>　　[y,fs,nbits]=wavread ('C:\dell\1.wav');</p><p&g

17、t;　　n = length (y) ; %求出語音信號的長度</p><p>　　t=0:1/8000:1.2624; </p><p>　　noise=0.04*sin(2*pi*5000*t)'; %sin函數(shù)產(chǎn)生噪聲</p><p>　　x2= x1+noise;</p><p>　　sound(x2,fs,nbi

18、ts);</p><p>　　Y=fft(x2,2048);</p><p><b>　　fp1=1200;</b></p><p><b>　　fp2=3000;</b></p><p><b>　　fc1=1000;</b></p><p><

19、b>　　fc2=3200;</b></p><p><b>　　As=100;</b></p><p><b>　　Ap=1;</b></p><p><b>　　fs=8000;</b></p><p>　　wc1=2*fc1/fs;</p>

20、<p>　　wc2=2*fc2/fs; </p><p>　　wp1=2*fp1/fs;</p><p>　　wp2=2*fp2/fs;</p><p>　　wp=[wp1,wp2];</p><p>　　wc=[wc1,wc2];</p><p>　　[N,wn]=buttord(wc,wp,Ap,As);

21、</p><p>　　[b,a]=butter(N,wn);</p><p>　　figure(1);</p><p>　　freqz(b,a,512,fs);</p><p>　　x=filter(b,a,x2);</p><p>　　X=fft(x,2048);</p><p>　　figu

22、re(2);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(abs(Y(1:1024)));</p><p>　　axis([0,1000,0,3]);</p><p>　　title('濾波前信號頻譜');</p><p>　　subplot(2,1,2);<

23、/p><p>　　plot(abs(X(1:1024)));</p><p>　　axis([0,1000,0,3]);</p><p>　　title('濾波后信號頻譜');</p><p>　　sound(x,8000,nbits); </p><p>　　2.2.2低通濾波器設(shè)計：</p>

24、<p><b>　　clear;</b></p><p><b>　　fs=8000;</b></p><p>　　x1=wavread('C:\dell\1.wav');</p><p>　　[y,fs,nbits]=wavread ('C:\dell\1.wav');<

25、;/p><p>　　n = length (y) ; %求出語音信號的長度</p><p>　　t=0:1/8000:1.2624; </p><p>　　noise=0.04*sin(2*pi*5000*t)'; %sin函數(shù)產(chǎn)生噪聲</p><p>　　x2= x1+noise;</p><p>　　

26、sound(x2,fs,nbits);</p><p>　　Y=fft(x2,2048);</p><p><b>　　fp=1000;</b></p><p><b>　　fc=1200;</b></p><p><b>　　As=100;</b></p>&l

27、t;p><b>　　Ap=1;</b></p><p><b>　　fs=6000;</b></p><p>　　wc=2*fc/fs;</p><p>　　wp=2*fp/fs;</p><p>　　[N,wn]=buttord(wc,wp,Ap,As);</p><p&

28、gt;　　[b,a]=butter(N,wn);</p><p>　　figure(1);</p><p>　　freqz(b,a,512,fs);</p><p>　　x=filter(b,a,x2);</p><p>　　X=fft(x,2048);</p><p>　　figure(2);</p>

29、<p>　　subplot(2,2,1);</p><p>　　plot(abs(Y(1:1024)));</p><p>　　axis([0,1000,0,3]);</p><p>　　title('濾波前信號頻譜');</p><p>　　subplot(2,2,2);</p><p>　

30、　plot(abs(X(1:1024)));</p><p>　　axis([0,1000,0,3]);</p><p>　　title('濾波后信號頻譜');</p><p>　　sound(x,8000,nbits)</p><p>　　2.2.3高通濾波器設(shè)計：</p><p><b>

31、　　clear;</b></p><p><b>　　fs=8000;</b></p><p>　　x1=wavread('C:\dell\1.wav');</p><p>　　[y,fs,nbits]=wavread ('C:\dell\1.wav');</p><p>　　

32、n = length (y) ; %求出語音信號的長度</p><p>　　t=0:1/8000:1.2624; </p><p>　　noise=0.04*sin(2*pi*5000*t)'; %sin函數(shù)產(chǎn)生噪聲</p><p>　　x2= x1+noise;</p><p>　　sound(x2,fs,nbits);

33、</p><p>　　Y=fft(x2,2048);</p><p><b>　　fp=3000;</b></p><p><b>　　fc=2800;</b></p><p><b>　　As=100;</b></p><p><b>　　A

34、p=1;</b></p><p><b>　　fs=6500;</b></p><p>　　wc=2*fc/fs;</p><p>　　wp=2*fp/fs;</p><p>　　[N,wn]=buttord(wc,wp,Ap,As);</p><p>　　[b,a]=butter(N

35、,wn,'high');</p><p>　　figure(1);</p><p>　　freqz(b,a,21,fs);</p><p>　　x=filter(b,a,x2);</p><p>　　X=fft(x,2048);</p><p>　　figure(2);</p><p

36、>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(abs(Y(1:1024)));</p><p>　　axis([0,1000,0,3]);</p><p>　　title('濾波前信號頻譜');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot

37、(abs(X(1:1024)));</p><p>　　axis([0,1000,0,3]);</p><p>　　title('濾波后信號頻譜');</p><p>　　sound(x,8000,nbits);</p><p>　　三、工作原理與仿真結(jié)果分析</p><p>　　IIR濾波器設(shè)計原理&

38、lt;/p><p>　　IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計有多種方法，如頻率變換法、數(shù)字域直接設(shè)計以及計算輔助</p><p>　　設(shè)計等。下面只介紹頻率變換設(shè)計法。首先考慮由模擬低通濾波器到數(shù)字低通濾波器的</p><p>　　轉(zhuǎn)換，其基本的設(shè)計過程如下: </p><p>　?。?） 將數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為模擬濾波器的技術(shù)指標(biāo)； </p&g

39、t;<p>　　（2） 設(shè)計模擬濾波器 G(S)； </p><p>　?。?） 將 G(S)轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器 H(Z)； </p><p>　　在低通濾波器的設(shè)計基礎(chǔ)上，可以得到數(shù)字高通、帶通、帶阻濾波器的設(shè)計流程如下： </p><p>　?。?） 給定數(shù)字濾波器的設(shè)計要求（高通、帶阻、帶通） ； </p><p>　?。?

40、） 轉(zhuǎn)換為模擬（高通、帶阻、帶通）濾波器的技術(shù)指標(biāo)； </p><p>　?。?） 轉(zhuǎn)換為模擬低通濾波器的指標(biāo)； </p><p>　?。?） 設(shè)計得到滿足第三步要求的低通濾波器傳遞函數(shù)； </p><p>　?。?） 通過頻率轉(zhuǎn)換得到模擬（高通、帶阻、帶通）濾波器； </p><p>　　（6） 變換為數(shù)字（高通、帶阻、帶通）濾波器。<

41、;/p><p><b>　　設(shè)計結(jié)果分析</b></p><p>　　原始信號采樣后時域圖和頻譜圖：</p><p>　　圖3.1 原始信號采樣后時域圖和頻譜圖</p><p>　　通過帶通濾波器前后信號的頻譜的變化情況并進行比較：</p><p>　　圖3.2 通過帶通濾波器前后信號頻譜圖比較<

42、;/p><p>　　通過低通濾波器前后信號的頻譜的變化情況并進行比較：</p><p>　　圖3.3 通過低通濾波器前后信號頻譜圖比較</p><p>　　通過高通濾波器前后信號的頻譜的變化情況并進行比較：</p><p>　　圖3.4 通過低通濾波器前后信號頻譜圖比較</p><p><b>　　四、結(jié)論與心得

43、</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，我鞏固了上學(xué)期所學(xué)的數(shù)字信號處理的課程！與此同時我也認識到了我當(dāng)初在學(xué)這門課程時所存在的不足！所以在一開始我自己感到無從下手，理不清條理，對自己做課程設(shè)計造成了一定的困難。我開始再一次的翻看書本，上網(wǎng)查資料，查閱相關(guān)的文獻，經(jīng)過自己的不斷努力，最終形成了自己設(shè)計的思路！現(xiàn)在做完了課程設(shè)計，我覺得應(yīng)該把它當(dāng)成一個項目去做，從查閱資料，學(xué)習(xí)新知識，新軟件，所

44、有的一切對自己來說都是自學(xué)能力的提升，所以在一開始自己就端正了這次課程設(shè)計的態(tài)度，將這次課程設(shè)計當(dāng)做是提高自己自學(xué)能力的一次實踐機會。</p><p>　　總結(jié)這次課程設(shè)計我學(xué)到了很多！</p><p>　　首先就是知識方面的提高和鞏固。既鞏固了原先所學(xué)的知識，也學(xué)到了其它相關(guān)的知識。主要進一步掌握了在MATLAB環(huán)境中怎樣運用相關(guān)的函數(shù)語句去實現(xiàn)相關(guān)的設(shè)計，這主要有數(shù)字濾波器的設(shè)計，在這

45、設(shè)計的過程中，也鞏固了最基礎(chǔ)的MATLAB相關(guān)語法知識，在MATLAB中得到要求的結(jié)果和圖形，并進行了分析。在這個總結(jié)分析中我進一步的學(xué)習(xí)了對濾波器的相關(guān)分析方法！加深了我對濾波器的理解！</p><p>　　其次，就是對自己思維能力的提高，我覺得做任何事情思路都是最重要的，所有的知識都是思維能力的載體，本次課程設(shè)計讓自己明白了做項目要有基本的思路，基本的流程。</p><p>　　總之這

46、次課程設(shè)計學(xué)到了很多！最重要的是學(xué)到了如何去自己學(xué)習(xí)一些自己所沒有掌握的知識，并運用到實踐中去！也學(xué)會了如何去和同學(xué)交流，在這交流中提升自己，學(xué)會了怎么更好的去查閱相關(guān)的資料。最后是做word的過程中也學(xué)到了以前沒有接觸到的項目。希望自己在以后接觸到的新的東西中能向這次課程設(shè)計一樣快速的完成任務(wù)。</p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　

47、[1] 程佩青.數(shù)字信號處理教程.北京：清華大學(xué)出版社出版，2001</p><p>　　[2] 陳后金.信號與系統(tǒng)[M].高等教育出版社，2007</p><p>　　[3] 羅軍輝.Matlab 7.0在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[4] 徐明遠 邵玉斌 MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用 西安電子科技大學(xué)出版