数字信号课设
数字信号处理课程设计
目录一、摘要.................................................................................................................................... - 2 -1、DSP简介 ................................................................................................................... - 2 -2、系统框图...................................................................................................................... - 3 -二、概述.................................................................................................................................... - 4 -1、系统框图描述...................................................................................................................... - 4 -2、设计目的.............................................................................................................................. - 4 -三、系统设计............................................................................................................................ - 4 -1、总体方案设计 ........................................................................................................... - 4 -2、设计原理.................................................................................................................... - 4 -四、硬件设计............................................................................................................................ - 6 -1、系统硬件框图.............................................................................................................. - 6 -2、 TMS320C5402简介....................................................................................................... - 6 -3、电源设计...................................................................................................................... - 7 -4、复位电路设计.............................................................................................................. - 7 -5、时钟电路设计.............................................................................................................. - 8 -6、 D/A数据转换通道....................................................................................................... - 8 -7、独立键盘设计.............................................................................................................. - 9 -五、软件设计.......................................................................................................................... - 10 -1、正弦波形产生原理.................................................................................................... - 10 -2、设计方案.................................................................................................................... - 10 -3、中断程序流程图........................................................................................................ - 11 -4、正弦信号发生器程序清单........................................................................................ - 12 -六、实验结果.......................................................................................................................... - 18 -1、CCS工程项目的调试 ............................................................................................... - 18 -2、仿真结果...................................................................................................................... - 18 -七、总结.................................................................................................................................. - 21 -八、参考文献.......................................................................................................................... - 21 -一、摘要1、DSP简介数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。
数字信号处理教程第四版课程设计
数字信号处理教程第四版课程设计作者：未命名一、引言数字信号处理是一种广泛应用于各个领域的技术，例如音频处理、图像处理、通信等。
本文档主要介绍数字信号处理教程第四版的课程设计，着重介绍设计的目的、设计思路以及实现方法。
二、设计目的本次课程设计的目的在于帮助学生通过实际操作加深对数字信号处理的理解，提高对数字信号处理算法实现的掌握能力。
通过该课程设计，学生将能够掌握以下内容：1.数字信号的常见基本概念2.数字滤波器设计与实现3.傅里叶变换理论及其应用三、设计思路为了达到设计目的，本次课程设计将按照以下流程进行：1.熟悉数字信号处理的基本概念及相关算法理论知识2.学习数字信号处理工具箱的使用方法3.实现基于离散傅里叶变换的数字信号滤波器设计与实现四、实现方法1. 数字信号处理基本概念数字信号是现实世界的模拟信号经过模数转换器，重新离散化波形而得到的。
数字信号可以用离散函数的形式表示，具有很多优异的性质，例如可以进行数字滤波、傅里叶变换等操作。
在该部分，学生需要了解数字信号的基本概念，例如采样频率、量化精度等。
2. 数字信号处理工具箱的使用方法MATLAB是一个十分流行的数字信号处理工具，是本次课程设计中的主要工具。
学生需要使用MATLAB进行数字信号处理工具箱相关程序的调用与使用，例如数字滤波器设计与实现。
3. 基于离散傅里叶变换的数字信号滤波器设计与实现在实现数字信号滤波器时，学生需要掌握采样定理、滤波器的设计原理以及滤波器的相关参数（例如滤波器的阶数、采样率等）。
通过这些基本知识的掌握，学生将能够实现基于离散傅里叶变换的数字信号滤波器。
五、结论通过数字信号处理教程第四版的课程设计，学生将能够理解数字信号处理基础的相关算法理论，了解数字信号处理工具箱的使用方法，掌握数字信号滤波器设计与实现的基本知识。
这将有助于学生更深入地理解数字信号处理的应用场景，提高数字信号处理能力，为今后从事相关领域的研究或工作奠定基础。
数字信号处理教程第二版课程设计
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。
数字信号处理课程设计
数字信号处理课程设计
一、概述
本次信号处理课程设计主要对常见的数字信号处理算法进行实现。
主要内容包括数字信号滤波器、傅立叶变换和数字信号检测算法。
通过实验，学生将学习主要处理手段；同时了解数字信号处理的基本原理和应用。
二、主要内容
（1）数字信号滤波器：实现简单的数字滤波器，同时计算滤波器的频率响应；
（2）傅立叶变换：实现常用的傅立叶变换，并利用变换后的信号图像进行频率分析；
（3）数字信号检测算法：实现基本的一阶和二阶差分算法，并利用此算法进行实时信号检测；
三、实验步骤
（1）准备实验材料：将数字信号的原始信号数据以文件的形式存储，使用MATLAB等软件进行处理；
（2）实现数字滤波器：实现一阶以及多阶低通、高通和带通滤波器，
并计算响应的频谱；
（3）实现傅立叶变换：实现Fourier变换后的信号图像处理，如二维DFT等；
（4）实现数字信号检测算法：实现一阶和二阶差分算法，并利用此算法进行实时信号检测；
（5）数字信号处理综合应用实验：针对实际的数字信号，分析信号的特征，并基于实验结果进行信号处理算法的比较。
四、实验结果
完成本次实验后，可以实现对不同数字信号的处理，掌握其中滤波器、傅立叶变换等数字信号处理理论，并掌握常规的算法，学会运用算法实现实际信号处理工程。
数字信号教案高中生物
数字信号教案高中生物
教学目标：
1. 了解数字信号的定义和特点。
2. 能够区分模拟信号和数字信号。
3. 掌握数字信号的传输方式和原理。
4. 能够应用数字信号在生活中的具体示例。
教学重点和难点：
重点：数字信号的特点和传输方式。
难点：区分模拟信号和数字信号的差异。
教学准备：
1. 准备幻灯片和课件。
2. 准备数字信号和模拟信号的示例。
3. 准备实物展示数字信号的设备。
4. 检查教室的设备是否齐全。
教学步骤：
一、导入新课
1. 利用实物展示数字信号的设备，引起学生的兴趣和好奇心。
2. 提出问题：你知道数字信号和模拟信号有什么区别吗？
二、讲解数字信号的概念和特点
1. 通过幻灯片介绍数字信号的定义和特点。
2. 分析数字信号和模拟信号的区别，包括精确度、传输方式等方面。
三、讲解数字信号的传输方式和原理
1. 通过实例说明数字信号的传输方式和传输原理。
2. 解释数字信号的编码和解码过程。
四、数字信号在生活中的应用
1. 展示数字信号在通讯、计算机等领域的应用案例。
2. 与学生一起讨论数字信号在生活中的重要性和作用。
五、巩固与拓展
1. 组织学生讨论数字信号和模拟信号的应用场景。
2. 布置作业：寻找生活中的数字信号和模拟信号的例子，并总结它们的特点。
教学反思：
通过本节课的学习，学生应该对数字信号有较为清晰的认识，并能够应用这些知识解决实际问题。
同时，教师需要引导学生积极思考和探索数字信号在生活中的广泛应用，以激发学生对科技的兴趣和热情。
数字信号处理-基于计算机的方法第三版下册课程设计
数字信号处理-基于计算机的方法第三版下册课程设计1. 课程设计描述本次数字信号处理课程设计主题为基于计算机的方法第三版下册。
该课程设计旨在使学生掌握信号处理基础、数字滤波器、功率谱估计和信号模拟等方面的知识，强化学生的理论与实践能力。
课程设计内容包括以下方面：•熟悉数字信号处理的基本知识和基础概念；•掌握数字信号的采样与量化方法；•研究离散时间信号的表示方法；•学习离散时间信号的线性时间不变系统和差分方程；•掌握数字信号的离散时间傅立叶变换；•研究数字滤波器及其设计方法；•掌握数字信号的功率谱估计方法；•学习信号模拟以及在MATLAB和Python平台下的实现。
本次课程设计采用MATLAB和Python语言完成。
学生需完成课程设计中的实验实践部分，并提交实验报告。
2. 课程设计流程本课程设计共分为三个阶段，每个阶段的任务如下：阶段一：任务一：学习数字信号处理和离散时间信号的表示方法。
学生需实现离散时间信号及其线性时间不变系统，并用MATLAB和Python对其进行模拟，掌握信号模拟的基本方法。
任务二：学习离散时间傅立叶变换及其实现方法，掌握离散时间傅立叶变换的理论知识和编程实现。
学生需用MATLAB和Python分别实现离散时间傅立叶变换，并对其进行分析比较，加深对该变换的理解。
阶段二：任务一：学习数字滤波器的基础知识和设计方法，学生需实现IIR数字滤波器和FIR数字滤波器，并分析两种滤波器的性能指标。
采用MATLAB和Python实现该任务。
任务二：学习数字信号的功率谱估计方法，掌握各种估计方法的原理和实现步骤，采用MATLAB和Python对某一信号的功率谱进行估计和分析。
阶段三：任务一：实现数字信号处理的实际应用。
学生根据所学的知识，选择一个实际应用场景进行信号处理实践，并完成报告展示。
实践内容可以涉及语音处理、图像处理、雷达信号处理等。
3. 课程设计要求•学生需按时完成各个阶段的任务，并提交实验报告；•实验报告格式为Markdown文本格式，严格遵循实验报告模板，包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果以及思考问题等内容；•实验报告需在规定时间内提交；•实验成绩占本科总成绩的20%。
中南大学数字信号处理课程设计
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。
数字信号处理-基于计算机的方法课程设计
数字信号处理 - 基于计算机的方法课程设计介绍数字信号处理是一门计算机科学与电子工程的交叉学科，关注数字信号的获取、处理和分析。
数字信号处理可以应用于音频、图像处理和通信系统等领域。
在数字信号处理中，我们可以使用基于计算机的方法来实现一些常见的信号处理技术。
在本课程设计中，我们将探索数字信号处理的基础知识和实践应用。
我们将使用MATLAB作为主要工具来完成本次课程设计。
设计目标本课程设计的目的是帮助学生理解数字信号处理的基本原理，并学习如何使用MATLAB进行数字信号处理。
具体的设计目标如下：1.理解数字信号和离散时间信号的概念2.学习使用MATLAB实现数字信号的采样、量化、编码和解码3.学习使用MATLAB实现数字滤波器和数字信号处理算法4.能够分析数字信号处理系统的性能和稳定性准备工作为了完成本课程设计，你需要以下工具和知识：1.一台装有MATLAB的计算机2.数字信号处理的基础知识，包括采样、量化、编码、解码和数字滤波器等实验内容实验一：数字信号的采样、量化、编码和解码实验目的本实验的目的是帮助你理解数字信号的采样、量化、编码和解码原理，并学习如何使用MATLAB实现。
实验步骤1.使用MATLAB生成一个正弦波信号，并通过声卡采样获得一个模拟信号。
2.使用MATLAB对模拟信号进行采样，设置不同的采样率，并记录每种采样率对应的采样点数。
3.使用MATLAB对采样得到的信号进行量化，并记录量化位数和量化噪声。
4.将量化后的数字信号编码成二进制码，并将二进制码解码还原为数字信号。
5.对比原始信号和编码解码后的信号，分析编码解码误差和量化噪声。
实验结果实验结果如下所示：采样率采样点数量化位数量化噪声1000 Hz 1000 8 bit 0.785000 Hz 5000 8 bit 0.2510000 Hz 10000 8 bit 0.13实验结论根据实验结果分析得出，采样率越高，采样点数越多，量化位数越高，量化噪声越小。
数字信号处理课设
数字信号处理及应用课程设计一、设计目的1、掌握数字滤波器的设计过程；2、了解IIR的原理和特性；3、熟悉设计IIR数字滤波器的原理和方法；4、学习II R滤波器的DSP实现原理；5、通过CCS的图形显示工具观察输入/输出信号波形以及频谱的变化。
二、设计内容用DSP汇编语言编程，实现IIR运算，对产生的合成信号，滤除信号中高频成分，观察滤波前后的波形变化。
三、设计原理（1）IIR滤波器的基本结构IIR滤波器广泛应用于数字信号处理中。
IIR滤波器差分方程的一般表达式为:式中x(n)为输入序列;y(n)为输出序列;和为滤波器系数.若所有系数等于0,则为FIR 滤波器.IIR滤波器具有无限长的单位脉冲响应,在结构上存在反馈回路,具有递归性,即IIR滤波器的输出不仅与输入有关,而且与过去的输出有关.将上式展开得出y(n)表达式为:在零初始条件下,对上式进行z变换,得到:设N=M,则传递函数为:上式可写成:该传输函数既有极点又有零点。
输出既依赖于输入又依赖于过去输出。
IIR所需计算比FIR少。
但是IIR具有稳定性问题。
对滤波系数的量化特别敏感。
上式具有N个零点和N个极点.若有极点位于单位圆外将导致系统不稳定.由于FIR滤波器所有的系数均为0,不存在极点,不会造成系数的不稳定.对于IIR滤波器,系统稳定的条件如下: 若|pi|<1,当n→时,h(n)→0,系统稳定;若|pi|>1,当n→时,h(n)→,系统不稳定.IIR滤波器具有多种形式,主要有:直接型(也称直接I型)、标准型(也称直接II型)、变换型、级联型和并联型.二阶IIR滤波器,又称为二阶基本节,分为直接型、标准型和变换型.对于一个二阶IIR滤波器,其输出可以写成:直接型(直接I型)根据上式可以得到直接二型IIR滤波器的结构图.如图1所示.共使用了4个延迟单元().图1 直接I型二阶IIR滤波器直接型二阶IIR滤波器还可以用图2的结构实现.图2 直接I型二阶IIR滤波器此时,延时变量变成了w(n).可以证明上图的结构仍满足二阶IIR滤波器输出方程.前向通道:反馈通道:将1.2式代入1.1式可得:标准型(直接II型)从图2可以看出,左右两组延迟单元可以重叠,从而得到标准二阶IIR滤波器的结构图,如图3所示.由于这种结构所使用的延迟单元最少(只有2个),得到了广泛地应用,因此称之为标准型IIR滤波器.图3 标准型二阶IIR滤波器（2）二阶IIR滤波器的DSP实现标准型二阶IIR滤波器的实现在二阶IIR滤波器结构中,标准型结构是最常见的滤波器结构,其结构如图4所示:图4 标准型二阶IIR滤波器由结构图可以写出反馈通道和前向通道的差分方程:反馈通道:前向通道:由以上两式对二阶IIR滤波器进行编程，其中乘法-累加运算可采用单操作数指令或双操作数指令,数据和系数可存放在DARAM中,如图5所示:直接型二阶IIR滤波器的实现二阶IIR滤波器可以用直接型结构来实现.在迭代运算中,先衰减后增益,系统的动态范围和鲁棒性要好些.直接型二阶IIR滤波器的结构如图6所示:图6 直接型二阶IIR滤波器直接型二阶IIR滤波器的脉冲传递函数为:差分方程为：为了实现直接型滤波,可在DARAM中开辟4个循环缓冲区,用来存放变量和系数,并采用循环缓冲区方式寻址.这4个循环缓冲区的结构如图7所示:四、源程序1、链接命令文件（.cmd文件）：-stack 0x0500-sysstack 0x0500-heap 0x1000-c-u _Reset-l rts55.libMEMORY{PAGE 0:RAM(RWIX): origin=0x000100, length=0x01ff00ROM(RIX): origin=0x020100, length=0x01ff00VECS(RIX): origin=0xffff00, length=0x000200PAGE 2:IOPORT(RWI):origin=0x000000, length=0x020000}SECTIONS{.text >ROM PAGE 0.data >ROM PAGE 0.bss>RAM PAGE 0.const>RAM PAGE 0.sysmem>RAM PAGE 0.stack >RAM PAGE 0.cio>RAM PAGE 0.sysstack>RAM PAGE 0.switch >RAM PAGE 0.cinit>RAM PAGE 0.pinit>RAM PAGE 0.vectors >VECS PAGE 0.ioport>IOPORT PAGE 2}2、C程序#include "math.h"#define signal_1_f 500#define signal_2_f 10000#define signal_sample_f 25000#define pi 3.1415926#define IIRNUMBER_L 2#define bufer_L 256int N_L=IIRNUMBER_L;intdata_in[bufer_L];int out[bufer_L] ;int x[IIRNUMBER_L+1];int y[IIRNUMBER_L+1];int k=0;intbufer=bufer_L;intfBn[IIRNUMBER_L]={0,0x634a};intfAn[IIRNUMBER_L]={0xe5c,0xe5c};externintiir(int *x,int *y,int *fAn,int *fBn,int N_L);externintinit(int *,int *,int);externintoutdata(int *,int,int);voidinputwave();void main(){intiirout;inputwave();init(x,y,N_L);while(1){x[0]=data_in[k];iirout=iir(x,y,fAn,fBn,N_L);outdata(out,iirout,bufer);k++;if(k>=bufer_L){k=0;}voidinputwave(){float wt1;float wt2;inti;for(i=0;i<=bufer_L;i++){wt1=2*pi*i*signal_1_f;wt1=wt1/signal_sample_f;wt2=2*pi*i*signal_2_f;wt2=wt2/signal_sample_f;data_in[i]=(cos(wt1)+cos(wt2))/2*32768;}}在CCS内编写以上程序通过加载运行等操作得到输入，输出的时域与频域波形图。
数字信号教案高中数学
数字信号教案高中数学
【教学目标】
1. 了解数字信号的概念和特点；
2. 掌握数字信号的表示方法；
3. 学会数字信号的采样、量化和编码方法；
4. 了解数字信号在通信领域的应用。
【教学重点】
1. 数字信号的概念和特点；
2. 数字信号的表示方法；
3. 数字信号的采样、量化和编码方法。
【教学难点】
1. 数字信号的采样、量化和编码方法；
2. 数字信号在通信领域的应用。
【教学过程】
一、导入新课
老师介绍数字信号的概念和特点，引导学生思考数字信号与模拟信号的区别和联系。
二、数字信号表示方法
1. 二进制表示法：介绍二进制数的表示方法，并讲解二进制数与信号之间的关系；
2. 信号的采样、量化和编码：分别介绍信号的采样、量化和编码方法，并进行示范操作。
三、数字信号应用领域
1. 通信领域：介绍数字信号在通信领域的应用，如数字通信技术和数字电视等；
2. 其他领域：讨论数字信号在其他领域的应用，如数字信号处理和数字音乐等。
四、课堂练习
老师出示几道与数字信号相关的练习题，让学生巩固所学知识。
五、总结归纳
老师对本节课的重点知识进行总结，并鼓励学生对数字信号的学习继续深入思考。
【教学反思】
通过本节课的教学，学生能够初步了解数字信号的基本概念和特点，掌握数字信号的表示方法，以及了解数字信号在通信领域的应用。
在教学过程中，老师应该注重引导学生思考和独立思考能力的培养，激发学生学习数字信号知识的兴趣。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
洛阳理工学院课程设计报告课程名称数字信号处理课程设计设计题目空气柱主频率模型测定专业通信工程班级B110508学号B11050805姓名朱照霞完成日期2014.6.20课程设计任务书设计题目：空气柱主频率模型测定_________________________________________________________ 设计内容与要求：题目3：空气柱主频率测定当我们向暖水瓶倒水时，暖水瓶中的空气柱会发生振动。
随着水位的升高,空气柱越来越短，空气柱振动的频率越来越大，音调就越来越高，所以根据声音音调的高低就能知道水是否灌满。
甚至我们可以量化这个过程，根据倒水声音音调的高低来反算水位的高低。
笔者对倒水的过程进行了采集试验，选用标准暖水瓶一个，用近似匀速的水流在43秒时间内将水瓶贮满，声音文件的STFT频谱图如下图所示：题目的基本要求如下：（1）建立水位高度H和振动频率f的数学模型；（2）自行设计一个倒水的过程，采集倒水过程的音频信号；（3）用试验五的STFT程序对倒水声音进行分析；（4）分离信号基本频率和水位高度的函数曲线；（5）用函数曲线来验证数学模型的正确性。
指导教师：年月日课程设计评语成绩：指导教师：年月日摘要《数字信号处理》课程是通信专业的一门重要专业基础课，是信息的数字化处理、存储和应用的基础。
数字信号处理的主要研究对象是数字信号，且是采用运算的方法达到处理的目的的，因此，其实现方法，基本上分成两种实现方法，即软件和硬件实现方法。
软件实现方法指的是按照原理和算法，自己编写程序或者采用现成的程序在通用计算机上实现，硬件实现指的是按照具体的要求和算法，设计硬件结构图，用乘法器加法器延时器、控制器、存储器以及输入输出接口部件实现的一种方法。
Matlab语言是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，Matlab功能强大、简单易学、编程效率高，深受广大科技工作者的喜爱。
特别是Matlab还具有信号分析工具箱，不需具备很强的编程能力，就可以很方便地进行语音信号分析、处理和设计。
语音信号的处理与滤波是数字信号处理课程中常出现的课题，也是现代科学中值得深入究研的一个课题。
语音信号的处理与滤波的设计主要是用Matlab作为工具平台，设计中涉及到声音的录制、播放、存储和读取，语音信号的抽样、频谱分析，滤波器的设计及语音信号的滤波，通过数字信号处理课程的理论知识的综合运用。
从实践上初步实现对数字信号的处理。
数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。
根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。
关键词：滤波器；采样率；频谱分析；数学建模目录摘要 (1)第1章课程设计的目的 (3)第2章系统运行环境及理论基础 (3)2.1 系统运行的软件环境 (3)2.2 数字滤波器的简介及发展 (4)2.3 FIR数字滤波器的特点 (4)2.4 FIR滤波器具有的优点 (4)第3章课程设计报告内容 (5)3.1总体设计方案 (5)3.2 原始信号时域波形 (5)3.2.1.时域波形显示源代码清单： (5)3.2.2.时域波形效果 (6)3.3.原始信号频域波形 (7)3.3.1.频域波形显示源代码清单： (7)3.3.2.频域波形效果 (7)3.4 原始信号时频谱显示 (8)3.4.1.时频谱显示源代码清单 (8)3.4.2.时频谱显示效果 (9)3.4.3 ShowSound函数 (10)3.5 原始信号进行切割 (11)3.6 对切割后信号分别进行滤波 (11)3.6.1 对切割后声音信号分别进行滤波源代码 (11)3.6.2.滤波器幅频特性和相频特性 (13)3.7 对滤波后的信号进行合成 (15)3.7.1 对滤波后声音信号进行合成源代码 (15)3.7.2.对滤波后声音信号进行合成后显示效果 (15)3.8 对图像进行处理 (16)第4章课程设计总结 (18)参考文献 (19)第1章课程设计的目的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滤波器；5 学会用MATLAB对信号进行分析和处理。
6学会用MATLAB的工具箱进行数学建模，解决一些实际问题。
第2章系统运行环境及理论基础2.1 系统运行的软件环境MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)之意。
除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学，工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包。
功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算，可视化建模仿真，文字处理及实时控制等功能。
学科工具包是专业性比较强的工具包，控制工具包，信号处理工具包，通信工具包等都属于此类。
MATLAB具有许多的优点比如：语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富；MATLAB既具有结构化的控制语句(如for循环，while循环，break语句和if语句)，又有面向对象编程的特性;程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行，等等优点。
MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB 函数集）扩展了MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
2.2 数字滤波器的简介及发展数字滤波器是指完成信号滤波处理功能的，用有限精度算法实现的离散时间线性非时变系统，其输入是一组数字量，其输出是经过变换的另一组数字量。
因此，数字滤波器本身既可以是用数字硬件装配成的一台完成给定运算的专用的数字计算机，也可以将所需要的运算编成程序，让通用计算机来执行。
从数字滤波器的单位冲击响应来看，可以分为两大类:有限冲击响应(FIR)数字滤波器和无限冲击响应(IIR)数字滤波器。
滤波器按功能上分可以分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BSF)。
相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等，这些优势决定了数字滤波器的应用将会越来越广泛。
同时DSP处理器的出现和FPGA的迅速发展也促进了数字滤波器的发展，并为数字滤波器的硬件实现提供了更多的选择。
2.3 FIR数字滤波器的特点在数字信号处理应用中往往需要设计线性相位的滤波器，FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到严格的线性相位特性。
FIR滤波器不断地对输入样本x(n)延时后，再作乘法累加算法，将滤波结果y(n)输出，因此，FIR实际上是一种乘法累加运算。
在数字滤波器中，FIR滤波器的最主要的特点是没有反馈回路，故不存在不稳定的问题，同时，可以在幅度特性是随意设置的同时，保证精确的线性相位。
稳定和线性相位特性是FIR滤波器的突出优点。
另外，它还有以下特点：设计方式是线性的;硬件容易实现；滤波器过渡过程具有有限区间；相对IIR滤波器而言，阶次较高，其延迟也要比同样性能的IIR滤波器大得多。
2.4 FIR滤波器具有的优点可在幅度特性随意设计的同时，保证精确、严格的线性相位；由于FIR滤波器的单位脉冲h(n)是有限长序列，因此FIR滤波器没有不稳定的问题；由于FIR滤波器一般为非递归结构，因此，在有限运算下不会出现递归型结构中的极限振荡等不稳定现象误差较小；FIR滤波器可以采用FFT算法实现，从而提高了运算效率。
第3章课程设计报告内容3.1总体设计方案图3- 1 总体设计方案3.2 原始信号时域波形3.2.1.时域波形显示源代码清单：close allclear allclcfigure% 显示声音信号时域波形I1=wavread('C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\keshe\daoshui.wav')plot(I1);%添加网格，标题和坐标轴grid on;box on;title('倒水声音信号的时域波形');xlabel('时间(s)');ylabel('幅度');3.2.2.时域波形效果图3-2时域波形3.3.原始信号频域波形3.3.1.频域波形显示源代码清单：fs=8000;I1=wavread('daoshui.wav');%对信号进行谱分析spectrum=abs(fftshift(fft(I1)));%频率轴ww=linspace(-fs/2,fs/2,length(spectrum));%绘制声音信号的频谱figureplot(ww,20*log10(spectrum),'b');%添加网络、标题、坐标轴grid on;box on;title('频谱');xlabel('频率（Hz）');ylabel('幅度（dB）')3.3.2.频域波形效果图3- 3 频域波形3.4 原始信号时频谱显示3.4.1.时频谱显示源代码清单[y,fs]=wavread('daoshui.wav');%信号持续时间T=length(y)/8000;%频谱宽度MF=4000;%对信号进行时频分析[I t f]=ShowSound(y,8000,1.6);%构造时间频率轴和时频谱缓冲区t=linspace(0,T,size(I,2));f=linspace(0,MF,size(I,1));II=zeros(size(I));%显示频谱轴II(end:-1:1,:)=I(:,:);figure%mesh(t,f,II);mesh(t,f,20*log10(II));title('时频谱（原始信号）');xlabel('时间(s)');ylabel('频谱(Hz)')zlabel('幅度(dB)');axis tight%时频谱view(0,90);3.4.2.时频谱显示效果图3- 4 时频谱显示效果3.4.3 ShowSound函数function [Y,T,F] = ShowSound(s,fs,lamda)%用矩形窗的FFT将采样率为fs的一段声音s进行时频分析%Y为输出的时频图样，T是时间轴，F频率轴；%由于显示设备的限制，时间轴只能显示750个点，频率轴能显示500个点%lamda是矩形窗的交叠系数，即交叠的部分占总窗体的百分比%作者：王新新时间：2005.8.2%统一为行向量[r,c] = size(s);if(r > c)s = s';end;LS=length(s);%加750次窗，每次增加的点数SubLen = floor(LS / 750);%将序列化为750的整倍数s = s(1 : 750 * SubLen);LS = length(s);%油参数lamda计算出真实窗体的长度TrueSubLen = floor(SubLen./ (1 - lamda./ 2));%将序列扩展以便于连续加窗offset = TrueSubLen - SubLen;s = [zeros(1,offset),s];%将加窗后的全部序列暂存于tmp，用for循环生成tmptmp = zeros(TrueSubLen,750);for i = 2 : 750index = floor((i - 1) * SubLen - (TrueSubLen * (lamda./ 2)))+offset;tmp(:,i) = (s(index : (index+TrueSubLen-1)))';end;%计算FFT并将颠倒的谱倒过来，只取频谱的正半边Y = fft(tmp , 1000);Y = Y(500:end , :);Y = (real(Y).^ 2 + imag(Y).^ 2).^0.5;%计算T和FT = 0 : 1 / fs : (length(s) - 1)./ fs;F = 0 : 499;3.5 原始信号进行切割对原始声音信号进行切割源代码：% 观察时频谱，将信号分离为两个部分：% 0-18s:voice0_18% 19-30s:voice19_30% 后续信号舍弃% voice0_18经过700—1100Hz的滤波器% voice19_30经过1250_1700Hz的滤波器voice0_18 = zeros(144000,1); % 生成144000x1的全零矩阵voice19_30 = zeros(96000,1); % 生成96000x1的全零矩阵% 信号分离for i=1:240000if(i<144000||i==144000)voice0_18(i)=voice(i);elseif(i>144000&&i<(144000+96000))voice19_30(i-144000)=voice(i);elsevoice(i)=0;endend3.6 对切割后信号分别进行滤波3.6.1 对切割后声音信号分别进行滤波源代码[voice, fs]=wavread('daoshui.wav');fw = fs/2;%设计带通滤波器（700Hz-1100Hz）[B1,A1]=butter(4,[700/(fw),1100/(fw)],'bandpass'); %绘制滤波器的幅频特性和相频特性figurefreqz(B1,A1,512);%前半部分滤波voice0_18 = voice(1:18*fs);voice0_18=filter(B1,A1,voice0_18);% y = y - mean(y);[I t f] = ShowSound(voice0_18,fs,1.6);t = linspace(0,18,size(I,2));f = linspace(0,fw,size(I,1));II = zeros(size(I));II(end:-1:1,:) = I(:,:);mesh(t,f,log2(II));view(0,90)voice19_30 = voice(18*fs+1:end);%设计带通滤波器（1250Hz-1700Hz）[B2,A2]=butter(4,[1250/(fw),1700/(fw)],'bandpass'); %绘制滤波器的幅频特性和相频特性figurefreqz(B2,A2,512);%后半部分滤波voice19_30=filter(B2,A2,voice19_30);% y = y - mean(y);[I t f] = ShowSound(voice19_30,fs,1.6);t = linspace(19,30,size(I,2));f = linspace(0,fw,size(I,1));II = zeros(size(I));II(end:-1:1,:) = I(:,:);mesh(t,f,log2(II));view(0,90)3.6.2.滤波器幅频特性和相频特性图3- 5 滤波器1的幅频特性和相频特性图3- 6 滤波器2的幅频特性和相频特性图3.7 经过滤波器1的波形图3.8 经滤波器2的波形3.7 对滤波后的信号进行合成3.7.1 对滤波后声音信号进行合成源代码%新的信号缓冲区voice_new=zeros(240000,1);for i=1:240000if(i<144001)voice_new(i)=voice0_18(i);elsevoice_new(i)=voice19_30(i-144000);endend[I t f] = ShowSound(voice_new,fs,1.6);t=linspace(0,30,size(I,2));f = linspace(0,fw,size(I,1));II = zeros(size(I));II(end:-1:1,:) = I(:,:);mesh(t,f,log2(II));view(0,90)3.7.2.对滤波后声音信号进行合成后显示效果图3- 9 滤波合成后显示效果3.8 对图像进行处理图3-10 时频谱建立模型：f=b/(43-hb) a+fhb=43f选取十个点：MATLAB运算结果如下：令a=[1 fh],b=[43f]图3-11 运算结果所以f=0.0001/(43+3.3291h)。