基于NIPXI_6624的多通道高频率信号采集测试系统设计_黄丽敏

科技信息

在实验过程中，经常要对一个或多个连续的脉冲波频率进行测量。在实际应用中，对于转速，位移、速度、流量等物理量的测量，一般也是由传感器转换成脉冲电信号，采用测量频率的手段实现。使用数据采集卡测量频率或周期，通常是利用采集卡的定时计数器来完成，测量的基本方法和原理主要有两种：测频法和测周法。测频法在限定的时间内检测脉冲的个数。测周法测试限定的脉冲个数之间的时间。这两种方法尽管原理是相同的，但在实际使用时，需要根据待测频率的范围、系统的时钟周期、计数器的长度以及所要求的测量精度等因素进行全面和具体的考虑，寻找和设计出适合具体要求的测量方法。本文利用NI PXI-6624进行多通道高频率信号的采集。

1.多通道频率采集硬件系统

为了实现对多路频率信号的准确采集和传送，利用NI 公司的硬件设备和LabVIEW 虚拟仪器开发平台构建了基于PXI-6624的多通道频率信号采集测试系统，其基本结构如图1所示。多通道频率采集测试系统主要由NI PXI-1042Q 机箱、NI PXI-6624采集卡、SH100-100-F Cable 屏蔽线缆及SCB-100接线盒4部分组成。

图1基于PXI6624频率信号采集系统的基本构成

PXI 机箱及控制器采用NI PXI-1042Q 。NI PXI-1042系列机箱可满足各种测试和测量应用的需求，具有最新PXI 规范的所有特性，包括内置10MHz 参考时钟、PXI 触发总线、星型触发和局部总线。

NIPXI-6624数据采集卡是用于PXI 系统的定时和数字I/O 模块[1]。该模块包括8个32位计数器/定时器，并带有通道间有光学隔离，可支持高达48VDC 的输入和输出信号。可运用NI PXI-6624来执行多种计数器/定时器的测量任务，包括事件计数，周期/频率测量，正交编码器定位测量，脉冲宽度测量，脉冲生成以及脉冲序列生成。其他应用包括：可再触发脉冲的生成、双信号边缘分离测量，连续缓冲事件计数，以及连续缓冲脉冲序列测量。PXI-6624为大量应用提供了性能可靠的高端特性，其行业覆盖了汽车/航天、工业/运动控制和制造测试。

SH100-100-F Cable 屏蔽线缆通过100针连接器或DAQPad-6508，连接至NI 6528、NI 6509、NI 651x ；其终端的100针0.050系列D 型连接器直接与100针附件相连。

SCB-100是一款屏蔽式I/O 接线盒，使用100针连接器将I/O 信号连往插入式DAQ 设备。与屏蔽式电缆配合使用，SCB-100可提供坚固且噪音极低的信号终端。

图2PXI-6624高频采集接线图

在利用PXI-6624采集卡测高频时，需要用两个计数器采集一路信号，因为PXI-6624采集卡有8个计数器，因此可以实现4路高频率信号

的同时采集。以计数器0和1构建CTR0通道高频率信号采集接线为例，计数器0的SOURCE +（1引脚）接待测信号正端，计数器0的SOURCE-（2引脚）接待测信号负端，计数器0的OUT （9引脚）接计数器

1的GATE+（13引脚）。同理以计数器2和计数器3构建CTR2通道、以计数器4和计数器5构建CTR4通道、以计数器6和计数器7构建CTR6通道实现多通道高频信号的同时采集，接线图如图2所示。

2.软件设计

软件分为两个部分：频率采集程序和监控程序。图形化编程语言LabVIEW 的独特优势为系统软件的开发提供了极大的推动力[2]。其提供的丰富图形控件以及图形化编程方法，使开发过程更加形象生动[3]。安装了驱动NI-DAQmx 后，丰富的范例程序极具参考价值，易于实现所需的数据采集和数据输出功能，确保了PXI 平台和驱动器的可靠数据交换。监控程序主要监测测试过程，保存、分析和显示测试结果。电流采集程序主要负责电流信号的输入输出以及滤波处理。频率信号采集软件图形化设计图如图3所示，其中设计了数据处理、存储系统以及显示功能，该程序可实现对单通道频率信号的采集。为了实现多通道频率信号的采集，可采用多个如上所述的程序同时运行而实现。

图3双计数器高频率采集程序框图

3.测试验证

为了验证测试系统的可行性，采用两个信号发生器作为信号源，信号发生器1生成173913Hz 的方波信号，信号发生器2生成9574Hz 的方波信号，信号1与CTR0连接，信号2与CTR2连接。利用上节所设计的两个频率信号采集通道，对两个频率信号进行采集测试。两路频率信号同时采集所得到的测试曲线如图4所示。通过观察分析，可以证明该频率信号采集测试系统能够实现多通道高频率信号的同时采集，且其所采集信号数据能够达到很好的精度。

图4双路频率信号同时采集曲线

4.结论

使用虚拟仪器软件LabVIEW ，结合先进的PXI 硬件平台及数据采集设备，在很短的时间内快速构建了基于PXI-6624的多通道频率信号采集测试系统。该系统实现了多通道频率信号的采集、显示、分析和存储，且能对多通道频率信号进行准确采集。参考文献

［1］NI PCI-6624,NI PXI-6624说明书.［2］杨乐平.LabVIEW 程序设计与应用［M ］.北京：电子工业出版社，2004年.

［3］岂兴明.LabVIEW 8.2中文版入门与典型实例［M ］.北京：人民邮电出版社，2008.

［4］武小花,张承宁,李司光,胡志敏.基于LabVIEW 的蓄电池充放电电流采集系统［J ］.电力电子技术,2010,44(6):80-81.

基于NI PXI-6624的多通道高频率信号采集测试系统设计

广西工学院电子与信息与控制工程系黄丽敏

［摘要］在实际应用中，对于转速、位移、速度、流量等物理量的测量，传感器通常输出脉冲电信号，因此需要采用测量频率的手段实现。本文构建了基于NI PXI-6624的多通道频率信号采集测试系统，给出了系统设计框图以及软件程序设计框图，并利用信号发生器产生方波频率信号对系统进行了测试，经测试验证，该系统能够实现多通道频率信号的采集与显示，且具有良好精度。［关键词］LabVIEW 频率采集PXI-6624

基金项目：本文系广西工学院自然科学基金项目（1166201）。作者简介：黄丽敏(1982-)，女，广西人，助教，工学学士，

主要从事测试系统研究。

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基于Ucos的多通道数据采集系统(DOC)(可编辑修改word版)

课程设计(论文)任务书信息工程学院物联网专业2014-2 班一、课程设计(论文)题目基于Ucos 的多通道数据采集系统二、课程设计(论文)工作自2017 年06 月26 日起至2017 年06 月30 日止。三、课程设计(论文) 地点:嵌入式系统实验室四、课程设计(论文)内容要求： 1.本课程设计的目的（1）使学生掌握嵌入式开发板（实验箱）各功能模块的基本工作原理；（2）培养嵌入式系统的应用能力及嵌入式软件的开发能力；（3）使学生较熟练地应用嵌入式操作系统及其API 开发嵌入式应用软件；（4）培养学生分析、解决问题的能力；（5）提高学生的科技论文写作能力。 2.课程设计的任务及要求 1）基本要求：（1）分析所设计嵌入式软件系统中各功能模块的实现机制；（2）选用合适嵌入式操作系统及其API；（3）编码实现最终的嵌入式软件系统；（4）在实验箱上调试、测试并获得最终结果。 2）创新要求：在基本要求达到后，可进行创新设计，如改善嵌入式软件实时性能；扩展嵌入式软件功能及改善其图形用户界面。 3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文。（2）论文包括目录、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（以上可作微调）。（3）课程设计论文装订按学校的统一要求完成。 4)课程设计评分标准：（1）学习态度：20 分；（2）回答问题及系统演示：30 分（3）课程设计报告书论文质量：50 分。成绩评定实行优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级。不及格者需重做。 5）参考文献：（1）罗蕾.《嵌入式实时操作系统及应用开发》北京航空航天大学出版社（2）Jean https://www.360docs.net/doc/6f6068849.html,brosse. 《嵌入式实时操作系统uC/OS-II》北京航空航天大学出版社（3）王田苗.《嵌入式设计与开发实例》.北京航空航天大学出版社（4）北京博创科技公司. 《嵌入式系统实验指导书》

语音信号采集与处理系统的设计

音频信号采样及处理系统方案设计姓名：杨宁学号：专业：电子信息工程学院：电子工程学院指导老师：那彦

目录第1章理论依据2 1.1音频信号的介绍2 1.2采样频率2 1.1 TMS320VC5402介绍2 1.2 TLC320AD50介绍 6 第2章系统方案设计8 2.1 DSP核心模块的设计8 2.2 A/D转换模块9 第3章硬件设计10 3.1 DSP芯片10 3.2 电源设计10 3.3复位电路设计11 3.4 时钟电路设计12 3.5 程序存储器扩展设计12 3.6数据存储器扩展设计13 3.7 JTAG接口设计13 3.8 A/D接口电路设计14 第4章软件设计15 第5章总结17 参考文献18 致谢19 附录20

摘要在研究数字信号处理的基础上，提出了一个基于DSP TMS320VC5402和A/D转换芯片TLC320AD50的音频信号采集系统的设计。给出了该系统的总体设计方案，具体硬件电路,包括系统电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、A/D接口电路设计、JTAG接口设计、DSP及A/D芯片的连接等，以及软件流程图。关键词：音频信号数据采集DSP TLC320AD50 ABSTRACT On the basis of studying digital signal processing, The design of A audio signal acquisition system based on DSP TMS320VC5402 and A/D conversion chip TLC320AD50 is proposed. Overall design scheme of the system is given, and the specific hardware circuit, including the system power supply design, design of reset circuit, clock circuit design, design of memory, A/D interface circuit, JTAG interface, DSP and the connection of A/D chip, and software flow chart. Key words: audio signal data collection DSP TLC320AD50

matlab语音信号采集与初步处理要点

《matlab与信号系统》实验报告学院：学号：姓名：考核实验——语音信号采集与处理初步一、课题要求 1．语音信号的采集 2．语音信号的频谱分析 3．设计数字滤波器和画出频率响应 4．用滤波器对信号进行滤波 5．比较滤波前后语音信号的波形及频谱 6．回放和存储语音信号（第5、第6步我放到一起做了）二、语音信号的采集本段音频文件为胡夏演唱的“那些年”的前奏（采用Audition音频软件进行剪切，时长17秒）。运行matlab软件，在当前目录中打开原音频文件所在的位置，采用wavread函数对其进行采样，并用sound函数可进行试听，程序运行之后记下采样频率和采样点。利用函数wavread对语音信号的采集的程序如下： clear; [y,fs,bits]=wavread('music.wav'); %x：语音数据；fs：采样频率；bits：采样点数sound(y,fs,bits); %话音回放程序运行之后，在工作区间中可以看到采样频率fs=44100Hz，采样点bits=16

三、语音信号的频谱分析先画出语音信号的时域波形，然后对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。语音信号的FFT频谱分析的完整程序如下： clear; [y,fs,bits]=wavread('music.wav'); %x：语音数据；fs：采样频率；bits：采样点数sound(y,fs,bits); %话音回放 n = length (y) ; %求出语音信号的长度 Y=fft(y,n); %傅里叶变换 subplot(2,1,1); plot(y); title('原始信号波形'); subplot(2,1,2); plot(abs(Y)); title('原始信号频谱'); 程序结果如下图：四、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 Hz As=100dB，Ap=1dB。

基于LabVIEW的多通道数据采集系统信号处理

目：基于LabVIEW的多通道数据采集系统 2010 年 03 月 20 日互联网会议PPT资料大全技术大会产品经理大会网络营销大会交互体验大会毕业设计开题报告 1．结合毕业论文课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述 1. 本课题的研究背景及意义近年来，以计算机为中心、以网络为核心的网络化测控技术与网络化测控得到越来越多的应用，尤其是在航空航天等国防科技领域。网络化的测控系统大体上由两部分组成：测控终端与传输介质，随着个人计算机的高速发展，测控终端的位置原来越多的被个人计算机所占据。其中，软件系统是计算机系统的核心，设置是整个测控系统的灵魂，应用于测控领域的软件系统成为监控软件。传输介质组成的通信网络主要完成数据的通信与采集，这种数据采集系统是整个测控系统的主体，是完成测控任务的主力。因此，这种“监控软件-数据采集系统”构架的测控系统在很多领域得到了广泛的应用，并形成了一套完整的理论。 2. 本课题国内外研究现状早期的测控系统采用大型仪表集中对各个重要设备的状态进行监控，通过操作盘进行集中式操作；而计算机系统是以计算机为主体，加上检测装置、执行机构与被控对象共同构成的整体。系统中的计算机实现生产过程的检测、监督和控制功能。由于通信协议的不开放，因此这种测控系统是一个自封闭系统，一般只能完成单一的测控功能，一般通过接口，如RS-232或GPIB接口可与本地计算机或其他仪器设备进行简单互联。随着科学技术的发展，在我国国防、通信、航空、气象、环境监测、制造等领域，要求测控和处理的信息量越来越大、速度越来越快。同时测控对象的空间位置日益分散，测控任务日益复杂，测控系统日益庞大，因此提出了测控现场化、远程化、网络化的要求。传统的单机仪器已远远不能适应大数量、高质量的信息采集要求，产生由计算机控制的测控系统，系统内单元通过各种总线互联，进行信息的传输。网络化的测控技术兴起于国外，是在计算机网络技术、通信技术高速发展，以及对大容量分布的测控的大量需求背景下发展起来，主要分为以下几个阶段：第一阶段：起始于20世纪70年代通用仪器总线的出现，GPIB实现了计算机与测控系统的首次结合，使得测量仪器从独立的手工操作单台仪器开始总线计算机控制的多台仪器的测控系统。此阶段是网络化测控系统的雏形与起始阶段。第二阶段：

基于MATLAB的语音信号处理系统设计(程序+仿真图)--毕业设计

语音信号处理系统设计摘要：语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科。语音信号处理的目的是得到某些参数以便高效传输或存储,或者是用于某种应用，如人工合成出语音、辨识出讲话者、识别出讲话内容、进行语音增强等。本文简要介绍了语音信号采集与分析以及语音信号的特征、采集与分析方法，并在采集语音信号后，在MATLAB 软件平台上进行频谱分析,并对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。利用MATLAB来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量，再将该向量看作一个普通的信号，对其进行FFT变换实现频谱分析，再依据实际情况对它进行滤波，然后我们还可以通过sound命令来对语音信号进行回放，以便在听觉上来感受声音的变化。关键词：Matlab，语音信号，傅里叶变换，滤波器 1课程设计的目的和意义本设计课题主要研究语音信号初步分析的软件实现方法、滤波器的设计及应用。通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的： 1.1．了解Matlab软件的特点和使用方法。 1.2．掌握利用Matlab分析信号和系统的时域、频域特性的方法； 1.3．掌握数字滤波器的设计方法及应用。 1.4．了解语音信号的特性及分析方法。 1.5．通过本课题的设计，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 2 设计任务及技术指标设计一个简单的语音信号分析系统，实现对语音信号时域波形显示、进行频谱分析，

利用滤波器滤除噪声、对语音信号的参数进行提取分析等功能。采用Matlab设计语言信号分析相关程序，并且利用GUI设计图形用户界面。具体任务是： 2.1．采集语音信号。 2.2．对原始语音信号加入干扰噪声，对原始语音信号及带噪语音信号进行时频域分析。 2.3．针对语音信号频谱及噪声频率，设计合适的数字滤波器滤除噪声。 2.4．对噪声滤除前后的语音进行时频域分析。 2.5.对语音信号进行重采样，回放并与原始信号进行比较。 2.6．对语音信号部分时域参数进行提取。 2.7．设计图形用户界面（包含以上功能）。 3 设计方案论证 3.1语音信号的采集使用电脑的声卡设备采集一段语音信号，并将其保存在电脑中。 3.2语音信号的处理语音信号的处理主要包括信号的提取播放、信号的重采样、信号加入噪声、信号的傅里叶变换和滤波等，以及GUI图形用户界面设计。 Ⅰ.语音信号的时域分析语音信号是一种非平稳的时变信号，它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。语音信号分析的目的就在与方便有效的提取并表示语音信号所携带的信息。语音信号分析可以分为时域和变换域等处理方法，其中时域分析是最简单的方法。 Ⅱ.语音信号的频域分析信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说，可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外，傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更

语音信号采集与处理课程设计

河南科技大学课程设计说明书课程名称微机应用技术课程设计题目语音信号采集与处理课程设计学院医学技术与工程学院班级生物医学工程1201班学生姓名指导教师杨晓利日期 2014年3月29日

课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称微机应用技术课程设计学生姓名专业班级生物医学工程1201班设计题目语音信号采集与处理课程设计课程设计目的 1．学会MATLAB的使用，掌握MATLAB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．掌握信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； 4．学会用MATLAB对信号进行分析和处理。设计内容、技术条件和要求 1．语音信号的采集用windows自带的录音机（开始—程序—附件—娱乐—录音机，文件—属性—立即转换—8000KHz，8位，单声道）或其他软件，录制一段语音信号，时间控制在2秒左右。然后在MATLAB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，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MATLAB中，可以利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。时间进度安排第1周：查阅资料；第2周：实现设计内容第3周：整理资料，撰写课程设计任务书 1

振动信号的采集与预处理

振动信号的采集与预处理几乎所有的物理现象都可看作是信号，但这里我们特指动态振动信号。振动信号采集与一般性模拟信号采集虽有共同之处，但存在的差异更多，因此，在采集振动信号时应注意以下几点： 1. 振动信号采集模式取决于机组当时的工作状态，如稳态、瞬态等； 2. 变转速运行设备的振动信号采集在有条件时应采取同步整周期采集； 3. 所有工作状态下振动信号采集均应符合采样定理。对信号预处理具有特定要求是振动信号本身的特性所致。信号预处理的功能在一定程度上说是影响后续信号分析的重要因素。预处理方法的选择也要注意以下条件： 1. 在涉及相位计算或显示时尽量不采用抗混滤波； 2. 在计算频谱时采用低通抗混滤波； 3. 在处理瞬态过程中1X矢量、2X矢量的快速处理时采用矢量滤波。上述第3条是保障瞬态过程符合采样定理的基本条件。在瞬态振动信号采集时，机组转速变化率较高，若依靠采集动态信号（一般需要若干周期）通过后处理获得1X和2X矢量数据，除了效率低下以外，计算机（服务器）资源利用率也不高，且无法做到高分辨分析数据。机组瞬态特征（以波德图、极坐标图和三维频谱图等型式表示）是固有的，当组成这些图谱的数据间隔过大（分辨率过低）时，除许多微小的变化无法表达出来，也会得出误差很大的分析结论，影响故障诊断的准确度。一般来说，三维频谱图要求数据的组数（△rpm分辨率）较少，太多了反而影响对图形的正确识别；但对前面两种分析图谱，则要求较高的分辨率。目前公认的方式是每采集10组静态数据采集1组动态数据，可很好地解决不同图谱对数据分辨率的要求差异。影响振动信号采集精度的因素包括采集方式、采样频率、量化精度三个因素，采样方式不同，采集信号的精度不同，其中以同步整周期采集为最佳方式；采样频率受制于信号最高频率；量化精度取决于A/D转换的位数，一般采用12位，部分系统采用16位甚至24位。振动信号的采样过程，严格来说应包含几个方面： 1. 信号适调由于目前采用的数据采集系统是一种数字化系统，所采用的A/D芯片对信号输入量程有严格限制，为了保证信号转换具有较高的信噪比，信号进入A/D以前，均需进行信号适调。适调包括大信号的衰减处理和弱信号的放大处理，或者对一些直流信号进行偏置处理，使其满足A/D输入量程要求。 2. A/D转换

基于MATLAB的语音信号采集与处理

工程设计论文题目：基于MATLAB的语音信号采集与处理姓名：班级：学号：指导老师：

一.选题背景 1、实践意义：语音信号是一种非平稳的时变信号，它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。语音信号分析的目的就在于方便有效地提取并表示语音信号所携带的信息。所以理解并掌握语音信号的时域和频域特性是非常重要的。通过语音相互传递信息是人类最重要的基本功能之一.语言是人类特有的功能.声音是人类常用工具,是相互传递信息的最重要的手段.虽然,人可以通过多种手段获得外界信息,但最重要,最精细的信息源只有语言,图像和文字三种.与用声音传递信息相比,显然用视觉和文字相互传递信息,其效果要差得多.这是因为语音中除包含实际发音容的话言信息外,还包括发音者是谁及喜怒哀乐等各种信息.所以,语音是人类最重要,最有效,最常用和最方便的交换信息的形式.另一方面,语言和语音与人的智力活动密切相关,与文化和社会的进步紧密相连,它具有最大的信息容量和最高的智能水平。语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科,处理的目的是用于得到某些参数以便高效传输或存储;或者是用于某种应用,如人工合成出语音,辨识出讲话者,识别出讲话容,进行语音增强等. 语音信号处理是一门新兴的学科,同时又是综合性的多学科领域,

是一门涉及面很广的交叉学科.虽然从事达一领域研究的人员主要来自信息处理及计算机等学科.但是它与语音学,语言学,声学,认知科学,生理学,心理学及数理统计等许多学科也有非常密切的联系. 语音信号处理是许多信息领域应用的核心技术之一,是目前发展最为迅速的信息科学研究领域中的一个.语音处理是目前极为活跃和热门的研究领域,其研究涉及一系列前沿科研课题,巳处于迅速发展之中;其研究成果具有重要的学术及应用价值. 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的。它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。具有灵活、精确、抗干扰强、度快等优点。数字滤波器, 是数字信号处理中及其重要的一部分。随着信息时代和数字技术的发展，受到人们越来越多的重视。数字滤波器可以通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。数字滤波器种类很多，根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即有限冲激响应( FIR，Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应( IIR，Infinite Impulse Response)滤波器。 FIR滤波器结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，系统函数H (z)在处收敛，极点全部在z = 0处（因果系统），因而只能

基于MATLAB的语音信号的采集与处理详解

数字信号处理课程设计题目：基于MATLAB的语音信号的采集与处理学院：皖西学院专业：通信工程班级：通信1001班学号：2010013461 2010013494 姓名：刘敏纵大庆指导教师：何富贵

摘要: 本次课程设计题目为<<基于MATLAB的语音信号的采集与处理>>。首先我们利用计算机上的录音软件获得语音信号，然后利用MATLAB对语音信号进行分析和处理，采集语音信号后，利用MATLAB软件平台进行频谱分析；并对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号！

1.背景 2. 设计目的 (2) 3. 设计原理 (2) 4. 设计过程 .......................................... ,,, 3 5. 实验代码及结果 (4) 5.1 语音信号的采集 (4) 5.2 语音信号加噪与频谱分析 ..................................... ,,,, 7 5.3 巴特沃斯滤波器的设计 .. (9) 5.4 比较滤波前后语音信号波形及频谱 (10) 6. 收获与体会 (12) 参考文献 (13)

1. 引言数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的。它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。具有灵活、精确、抗干扰强、度快等优点。数字滤波器，是数字信号处理中及其重要的一部分。随着信息时代和数字技术的发展，受到人们越来越多的重视。数字滤波器可以通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。数字滤波器种类很多，根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即有限冲激响应(FIR, Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应(IIR，Infin ite Impulse Resp on se) 滤波器。 FIR滤波器结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，系统函数H (z)在 z= R处收敛，极点全部在z = 0处(因果系统)，因而只能用较高的阶数达到高的选择性。FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低，但是线性相位，就是不同频率分量的信号经过FIR滤波器后他们的时间差不变，这是很好的性质。FIR数字滤波器是有限单位脉冲响应有利于对数字信号的处理，便于编程，用于计算的时延也小，这对实时的信号处理很重要。FIR滤波器因具有系统稳定，易实现相位控制，允许设计多通带(或多阻带)滤波器等优点收到人们的青睐[1]。 IIR滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。同时，IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果，如巴特沃斯滤波器等。

-基于Labview的多通道数据采集系统设计

第一节系统整体结构系统的整体组成结构是测量目标经过传感器模块后转换成电信号，在由信号调理模块对信号做简单的调理工作，例如，scc-sg04全桥应变调整模块，scc-td02模块，scc-rtd01热电偶热电阻制约模块等，将调理好的信号传送到数据采集模块中进行数据采集，然后在用软件进行特定的处理。在采集的过程中同时将数据保存到指定数据库里。如图4-1多通道数据采集系统硬件结构图所示。图4-1 多通道数据采集系统硬件结构图第二节数据采集系统的硬件设计一、PC机传统仪器很多情况完成某些任务必须借助复杂的硬件电路，而由于计算机数据具备极强的信号处理能力，可以替代这些复杂的硬件电路，这便是虚拟仪器最大的特点。数据采集系统能够正常运行的前提便是选择一个优良的计算机平台。由于数据采集功能器件通常工作在工业领域中，往往伴随着强烈的振动，噪声，电源线的干扰和电磁干扰等。为了保证记录仪正常的运行，设计系统时选定工业计算机。考虑到计算机平台的可靠运行工业计算机通常采取了抗干扰措施。另一方面的考虑是工业计算机通常具有很多类型的接口，这样有利于功能进一步的扩展。二、传感器传感器设备能接受到来自测量目标发来的信号，而且把接受到的讯息，通

过设定的变换比例将其改变成为电信号亦或其它形式，从而能够完成数据信号的处理、存储、显示、记录和控制等任务。传感器是系统进行检测与控制的第一步。三、信号调理经过传感器的信号大多是要经过信号调理才可以被数据采集设备所接收，调理设备能够对信号进行放大、隔离、滤波、激励、线性化等处理。由于不同类型的传感器各有不同的功能，除了考虑一些通用功能之外，还要依据不同传感器的性质和要求来实现特殊的信号调理功能。信号调理电路的通用功能由如下几个方面：（1）放大功能为了提高系统的分辨率以及降低噪声干扰，微弱信号必须要进行放大，从而使放大之后信号电压与模数转换的电压范围一致。信号在经过传感器之后便直接进入信号调理模进行调理，这样就不易受到外部环境的影响，从而使得信噪比进一步的改善。（2）隔离功能隔离是指为了避免直接的电连接，通过光线、交互电源或变压等方法，使得数据信息在系统之间进行传递。使用隔离的原因：一是为了安全考虑；二是能够保证采集到的数据不会受到其它原因的影响。（3）滤波滤波是为了保证测量的信号的纯洁性，滤去不需要的信号。大部分的信号调理模块具有一个低通滤波器是用来过滤噪声。通常还需要抗混叠滤波器，滤除信号中感兴趣的最高频率以上的所有频率的信号。（4）激励功能信号调理模块能够为某些传感器提供激励信号，而且很多信号调理模块都提供有电流源和电压源以便给传感器提供激励。（5）线性化大部分的传感器是测量信号的线性和非线性响应的结合，为了使传感器误差补偿，对输出信号的线性化是必要的。目前，该数据采集系统可以通过软件解决这个问题。四、输入信号的类型要知道信号采集到的数据集，这是因为信号的要求和系统性能的不同的测量是不同的，只有了解被测信号的性质，才可以准确地选择合适的采集系统。一个任意的信号在时间上是一个物理量的变化。在一般情况下，信号携带的信息是非常广泛的，如：状态，率，水平，形式，频率等。根据信号运载信息的不同，可以将信号分为数字信号或模拟信号。其中数字信号包括脉冲信号和开关信号两种类型。模拟信号包括直流信号、时域信号、频域信号等。（1）数字信号第一类数字信号为开关量信号，如图4-2所示。一个开关信号携带信息信

语音信号采集与处理系统的设计

音频信号采样与处理系统方案设计目录第1章理论依据2 1.1音频信号的介绍2 1.2采样频率2 1.1 TMS320VC5402介绍2 1.2 TLC320AD50介绍 6 第2章系统方案设计8 2.1 DSP核心模块的设计8 2.2 A/D转换模块9 第3章硬件设计10 3.1 DSP芯片10 3.2 电源设计10 3.3复位电路设计11 3.4 时钟电路设计12 3.5 程序存储器扩展设计12 3.6数据存储器扩展设计13

3.7 JTAG接口设计13 3.8 A/D接口电路设计14 第4章软件设计15 第5章总结17 参考文献18 致谢19 附录20 摘要在研究数字信号处理的基础上，提出了一个基于DSP TMS320VC5402和A/D转换芯片TLC320AD50的音频信号采集系统的设计。给出了该系统的总体设计方案，具体硬件电路,包括系统电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、A/D接口电路设计、JTAG接口设计、DSP与A/D芯片的连接等，以及软件流程图。关键词：音频信号数据采集DSP TLC320AD50 ABSTRACT On the basis of studying digital signal processing, The design of A audio signal acquisition system based on DSP TMS320VC5402 and A/D conversion chip TLC320AD50 is proposed. Overall design scheme of the system is given, and the specific hardware circuit, including the system power supply design, design of reset circuit, clock circuit design, design of memory, A/D interface circuit, JTAG interface, DSP and the connection of A/D chip, and software flow chart. Key words: audio signal data collection DSP TLC320AD50

语音信号采集与回放系统设计

语音采集与回放系统设计
l 竞赛真题 l 总体方案选择 l 具体方案设计 l 设计阶段划分
一、竞赛真题
1999 年第四届 E 题数字化语音存储与回放系统一、题目：数字化语音存储与回放系统二、任务设计并制作一个数字化语音存储与回放系统，其示意图如下：
三、要求 1．基本要求（1）放大器 1 的增益为 46dB，放大器 2 的增益为 40dB，增益均可调；（2）带通滤波器：通带为 300Hz～3.4kHz ；（3）ADC：采样频率 fs= 8kHz，字长= 8 位；（4）语音存储时间≥10 秒；（5）DAC：变换频率 fc= 8kHz，字长= 8 位；（6）回放语音质量良好。 2．发挥部分在保证语音质量的前提下：（1）减少系统噪声电平，增加自动音量控制功能；（2）语音存储时间增加至 20 秒以上；（3）提高存储器的利用率（在原有存储容量不变的前提下，提高语音存储时间）；

（4）其它（例如：四、评分意见
校正等）。
项
目
满分 50 50 15 5 15 15
基设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，本测试方法与数据，对测试结果的分析要实际制作完成情况求完成第一项发挥完成第二项部完成第三项分完成第四项五、说明不能使用单片语音专用芯片实现本系统。
训练侧重点 l 题目中给出一些提示性设计参数，设计中应予以重点理解
1. 放大器 1 的增益，放大器 1 的增益为 46dB 2. 带通滤波器的频率范围通带为 300Hz～3.4kHz（方便测试） 3. AD 采样的字长和采样频率（保证公平竞争）
l
题目中部分非技术性指标在培训中可以适当简化
1. 语音存储与回放时间≥10 秒 2. 语音存储时间增加至 20 秒以上；
二、总体方案选择
1. 控制平台选择 2. 前级放大模块 3. 带通滤波器 4. 模数、数模转换部分 5. 存储器 6. 编码方案
1. 控制平台选择
供选平台： A. B. 单片机平台 FPGA 开发平台

数字信号处理课程设计报告-语音信号的采集与处理

数字信号处理课程设计报告课设题目：语音信号的采集与处理学院：专业：班级：姓名：学号：指导教师： 2011 年7月1日

课程设计报告撰写要求 1、页面设置纸张大小设置为纵向A4，页边距设置为：上3.8厘米，下 3.5厘米，左3厘米，右3厘米，页眉设置为3厘米，页脚设置为2.7厘米，文档网络设置为指定行和字符网格，每行34字，每页34行。 2、段落及字体设置除各级标题外，首行缩进2字符；图、表及图题、表题首行不缩进，居中放置；图表不应超出版心范围；行距采用单倍行距。正文中文采用小四号宋体，英文采用新罗马字体（Times New Roman），段前0磅，断后0磅；一级标题采用小二号黑体，段前12磅，段后12磅二级标题采用小三号黑体，段前6磅，段后6磅三级标题采用四号黑体，段前6磅，段后0磅 3、装订要求采用左侧装订，订两钉。

目录一. 课程设计任务 (1) 二. 课程设计原理及设计方案 (2) 三. 课程设计的步骤和结果 (6) 四. 课程设计总结 (39) 五. 设计体会 (40) 六. 参考文献 (41)

一. 课程设计任务 1、语音信号的采集利用Windows下的录音机，录制一段自己的话音，时间在1s内，然后在Matlab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。 2、语音信号的频谱分析在Matlab中，可以利用函数fft对信号进行快速傅立叶变换，得到信号的频谱特性，要求学生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。 3、设计数字滤波器和画出其频率响应给出各滤波器的性能指标；给定滤波器的性能指标如下： (1)低通滤波器的性能指标：fb=1000Hz,fc=1200Hz,As=100dB,Ap=1dB. (2)高通滤波器的性能指标：fc=4800Hz,fb=5000Hz,As=100dB,Ap=1dB. (3)带通滤波器的性能指标：fb1=1200Hz, fb2=3000Hz,fc1=1000Hz, fc2=3200Hz,As=100dB,Ap=1dB. 采用窗函数法和双线性变换法设计上面要求的3种滤波器，并画出滤波器的频率响应； 4、用滤波器对信号进行滤波然后用自己设计的滤波器对采集到的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形及频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化； 5、回放语音信号，分析滤波前后的语音变化； 6、设计系统界面为了使编制的程序操作方便，设计处理系统的用户界面，在所设计的系统界面上可以选择滤波器的类型，输入滤波器的参数、显示滤波器的频率响应，选择信号等。 - 1 -

多通道动态信号采集系统技术参数

多通道动态信号采集系统技术参数一、设备名称：多通道动态信号采集系统二、技术参数 *2. 1、通道数：≥32通道；要求系统具备无线采集功能，能远程控制系统的采集开始、结束以及设置参数等； 2. 2、采样频率（所有传感器同步采集）：≥100KS/S； *2.3、采集模块：单个采集模块16通道，±75V模拟量输入，16位A/D,通过前端信号调理模块可同时支持应变，ICP类型传感器； 2.4、最高测量精度：0.1%F.S； *2. 5、信号带宽：≥25KHz； 2.6、主机技术要求：供电：10…55VDC,标准内存：256MB,1G内部存储卡，通信接口：TCP/IP,串口，带10个数字I/O和8个脉冲计数输入 *2.7、系统工作温度范围：-20°c~ +65°c * 2.8、系统振动冲击指标：振动20g，冲击60g 2.9、桥盒模块尺寸：不大于32*77*20mm（W*D*H)； 2.10、桥盒工作温度范围：-20°c~ +65°c 2.11、通讯接口：以太网； *2. 12、加速度传感器：可充电锂电池，嵌入式数据记录器最大记录不小于800万条数据事件，IP67防护等级，量程8g，三轴向。（打*项为必须满足项）三、采集及分析软件。 3.1 带有可扩展的传感器数据库，内置的TEDS 编辑器，可以读写TEDS 数据。软件拥有图形界面，在线计算无需编程，测试数据可以以多种格式保存，例如BIN, RPCIII, MAT, ASCII 或XLS ，并可以再任何时间分析. 3.2 可以让用户采用.NET API (C++, C#, https://www.360docs.net/doc/6f6068849.html,) 使LabVIEWTM等软件。 3.3 web 服务器集成到每个模块中，测试数据可视化，通过浏览器进行浏览，无需安装其他软件. 四、售后服务及其他。 4.1 最好在武汉本地有技术支持中心；

单片机多通道数据采集系统

目录 1.功能描述 (3) 2 方案设计 (3) 2.1 系统分析 (3) 2.2 器件选择 (4) 2.2.1 微处理器 (4) 2.2.2 显示器 (4) 2.2.3 按键 (4) 2.2.4 闹铃 (4) 3、硬件电路设计 (5) 3.1 最小系统设计 (5) 3.2 显示电路设计 (6) 3.3 按键电路设计 (7) 3.4 声音报警电路设计 (6) 3.5多通道数据采集电路设计 (8) 4、软件设计 (9) 4.1 操作功能设计 (9) 4.2程序编制思想 (9) 4.3 主程序 (10) 5 程序调试 (17) 6 技术小结 (18) 7多通道数据采集系统的使用说明 (19) 8心得体会 (20) 9参考文献 (21) 附录1：电路原理图 (22) 附录2：程序参考清单 (23)

设计报告 1.功能描述利用单片机控制A/D转换器实现多通道数据采集系统。具有如下功能： 1.基本功能（1）采集的数据为0-5V电压信号；（2）通过按键选择任意通道的数据显示或轮流显示；（3）可以设定报警上下限。 2.扩展功能自行扩展功能，如音乐铃声，通讯功能等。 2 方案设计 2.1 系统分析根据系统功能要求，可将系统组成结构分成五大部分：单片机控制中心、按键接口、多通道数据采集、数码管显示和报警播放音乐，如下图为系统的组成结构图。其中，单片机控制中心是核心。MCU根据按键输入，可切换不同的模式或设置不同的参数，从而实现多通道数据的采集。报警播放音乐可设置最高或最低温度报警值。图2.1 系统总体结构图

2.2 器件选择 2.2.1 微处理器市场上微处理器种类很多。这里，选取微处理器从多方面考：成本低、性能高、能够满足功能要求等等。这里，选取STC89C52芯片。因为其功能与普通51芯片相同，其价格非常低廉、程序空间大、资源较丰富、在线下载非常方便。同时，使用该芯片，编程上亦可采用所熟悉的KEIL软件，使课程设计非常简单。 2.2.2 显示器常见的显示器件LED数码管和LCD液晶器件。 LED数码管能够显示数字和部分字符，价格便宜，硬件电路、软件编程均非常简单，而且使用动态扫描技术可节省大量硬件成本。 LCD液晶显示器件，显示字迹清晰、能够显示数字、字符，本实验主要是用于显示所采集的电压与温度的显示。系统显示主要还是数字，根据这两种显示器件的特性，选取LED数码管器件。由于系统要求显示所采集的通道数据，采用四位数码管显示即可。 2.2.3 按键按键是用来变换显示模式以及设置传送上位机信息等功能的。这里采用普通按键即可，选用原则：以最少的按键，实现尽可能多的功能。所以这里，设置两个按键：模式键、传送键。 2.2.4 闹铃选用最常见，亦最常用的声音提示方式——蜂鸣器，用于报警音乐定时播放。

004-振动信号的采集与预处理

振动信号的采集与预处理 1振动信号的采集振动信号采集与一般性模拟信号采集虽有共同之处，但存在的差异更多。在采集振动信号时应注意以下几点： 1.振动信号采集模式取决于机组当时的工作状态，如稳态、瞬态等； 2.变转速运行设备的振动信号采集在有条件时应采取同步整周期采集； 3.所有工作状态下振动信号采集均应符合采样定理。 1.1 信号适调由于目前采用的数据采集系统是一种数字化系统，所采用的A/D芯片对信号输入量程有严格限制，为了保证信号转换具有较高的信噪比，信号进入A/D以前，均需进行信号适调。适调包括大信号的衰减处理和弱信号的放大处理，或者对一些直流信号进行偏置处理，使其满足A/D输入量程要求。 1.2 A/D转换 A/D转换包括采样、量化和编码三个组成部分。 1.2.1采样采样（抽样），是利用采样脉冲序列p(t)从模拟信号x(t)中抽取一系列离散样值，使之成为采样信号x(n△t)（n=0,1,2,…）的过程。△t称为采样间隔，其倒数称1/△t＝f s之为采样频率。采样频率的选择必须符合采样定理要求。 1.2.2量化由于计算机对数据位数进行了规定，采样信号x(n△t)经舍入的方法变为只有有限个有效数

字的数，这个过程称为量化。由于抽样间隔长度是固定的（对当前数据来说），当采样信号落入某一小间隔内，经舍入方法而变为有限值时，则产生量化误差。如8位二进制为28 ＝256，即量化增量为所测信号最大电压幅值的1/256。 1.2.3 编码振动信号经过采样和量化后，量化后的数据按照一定的协议进行编码，成为处理器可以处理的数据。采样定理解决的问题是确定合理的采样间隔△t 以及合理的采样长度T ，保障采样所得的数字信号能真实地代表原来的连续信号x(t)。衡量采样速度高低的指标称为采样频率f s 。一般来说，采样频率f s 越高，采样点越密，所获得的数字信号越逼近原信号。为了兼顾计算机存储量和计算工作量，一般保证信号不丢失或歪曲原信号信息就可以满足实际需要了。这个基本要求就是所谓的采样定理，是由Shannon 提出的，也称为Shannon 采样定理。 Shannon 采样定理规定了带限信号不丢失信息的最低采样频率为： 2s m f f ≥或2s m ωω≥ 式中f m 为原信号中最高频率成分的频率。采集的数据量大小N 为： T N t =? 因此，当采样长度一定时，采样频率越高，采集的数据量就越大。使用采样频率时有几个问题需要注意。一，正确估计原信号中最高频率成分的频率，对于采用电涡流传感器测振的系统来说，一

(完整版)语音信号分析与处理系统设计

语音信号分析与处理系统设计

语音信号分析与处理系统设计摘要语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴的学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。 Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件，它可以将声音文件变换为离散的数据文件，然后利用其强大的矩阵运算能力处理数据，如数字滤波、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等，它的信号处理与分析工具箱为语音信号分析提供了十分丰富的功能函数，利用这些功能函数可以快捷而又方便地完成语音信号的处理和分析以及信号的可视化，使人机交互更加便捷。信号处理是Matlab重要应用的领域之一。本设计针对现在大部分语音处理软件内容繁多、操作不便等问题，采用MATLAB7.0综合运用GUI界面设计、各种函数调用等来实现语音信号的变频、变幅、傅里叶变换及滤波，程序界面简练，操作简便，具有一定的实际应用意义。最后，本文对语音信号处理的进一步发展方向提出了自己的看法。关键字：Matlab；语音信号；傅里叶变换；信号处理；

目录 1 绪论 (1) 1.1课题背景及意义 (1) 1.2国内外研究现状 (1) 1. 3本课题的研究内容和方法 (2) 1.3.1 研究内容 (2) 1.3.2 运行环境 (2) 1.3.3 开发环境 (2) 2 语音信号处理的总体方案 (3) 2.1 系统基本概述 (3) 2.2 系统基本要求 (3) 2.3 系统框架及实现 (3) 2.4系统初步流程图 (4) 3 语音信号处理基本知识 (6) 3.1语音的录入与打开 (6) 3.2采样位数和采样频率 (6) 3.3时域信号的FFT分析 (6) 3.4数字滤波器设计原理 (7) 3.5倒谱的概念 (7) 4 语音信号处理实例分析 (8) 4.1图形用户界面设计 (8) 4.2信号的采集 (8) 4.3语音信号的处理设计 (8) 4.3.1 语音信号的提取 (8) 4.3.2 语音信号的调整 (10)