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张世龙 05-13 02:41 10次浏览

《数字信号处理》课程特点

《数字信号处理》课程是一门理论和技术发展非常快、应用非常广泛的前沿学科,他的理论性和实践性非常强,他的特点是:

)1)高等代数、数值分析、概率统计、随机过程等需要较多的数学知识。

)2)要求掌握的基础知识较强,网络理论、信号和系统是本课程的理论基础。

(3)与其他学科密切相关,即与通信理论、计算机、微电子技术密不可分,也是人工智能、模式识别、神经网络等新兴学科的理论基础之一。

学生在学习这门课程时,觉得数字信号处理概念抽象,不能很好地理解和掌握其中的分析方法和基本理论。 因此,如何让学生了解和掌握课堂教学中的基本概念、基本原理、基本分析方法以及综合应用所学知识解决实际问题的能力,是本课要解决的重要问题。 为了配合《数字信号处理》专业基础课的理论教学,我们为电子信息工程专业教学计划安排了为期两周的《数字信号处理》课程设计。 他对《数字信号处理》基础理论和算法进行实践环节综合训练,强化所学知识,强化理论与实际结合能力,培养学生的综合设计能力和实际工作能力。

Matlab语言是一种广泛应用于工程计算和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欢迎。 特别是Matlab还拥有信号分析工具箱,即使不具备较强的编程能力,也可以方便地进行信号分析、处理和设计。 因此,我决定在Matlab上进行课程设计。

基于Matlab的课程设计

为了巩固所学的数字信号处理理论知识,使学生系统地掌握和理解信号的采集、处理、传输、显示和存储等,精心安排了课程设计的内容。 录制个人自己的语音信号,对录制的信号进行采样; 描绘采样后语音信号的时域波形和频谱图; 给出滤波器的性能指标,用窗函数法和双线性变换设计滤波器,绘制滤波器的频率响应; 然后,用自己设计的滤波器对收集到的信号进行滤波,描绘滤波后的信号的时域波形和频谱,比较滤波前后的信号,分析信号的变化; 播放声音信号; 最后,设计信号处理系统的接口。 以下,对各步骤进行具体说明。

2.1语音信号采集

要求学生使用Windows下的录音机,在1秒内录制自己的声音。 并在Matlab软件平台下,利用函数wavread对语音信号进行采样,存储采样频率和采样点数。 通过wavread函数的使用,学生很快了解了采样频率、采样位数等概念。

2.2语音信号频谱分析

要求学生首先绘制语音信号的时域波形; 并对语音信号进行快速傅立叶变换,得到信号的频谱特性,加深学生对频谱特性的理解。 其步骤如下

2.3设计数字滤波器并绘制其频率响应

给出各滤波器的性能指标:

)1)低通滤波器性能指标FB=1,000 Hz,fc=1,200 Hz,As=100 dB,Ap=1 dB。

)2)高通滤波器性能指标fc=4,800 Hz,FB=5,000 hzas=100 db,Ap=1 dB。

)3)带通滤波器性能指标fb1=1 200 Hz,fb2=3 000 Hz,fc1=1 000 Hz,fc2=3 200 Hz,As=100 dB,Ap=1 dB。

要求学生采用窗函数法和双线性变换法设计上面要求的三种滤波器。 在Matlab中,可以利用函数FIR1设计fir滤波器,可以利用函数butte、cheby1和ellip设计IIR滤波器; 使用Matlab的函数freqz绘制了每个滤波器的频率响应。 步骤如下。

2.4用滤波器对信号进行滤波

要求学生在各自设计的滤波器中对收集到的信号进行滤波,在Matlab中,FIR滤波器使用函数fftfilt对信号进行滤波,IIR滤波器使用函数filter对信号进行滤波。

2.5比较滤波前后语音信号波形及频谱

学生要求在一个窗口中同时绘制滤波前后的波形和频谱。 其步骤如下

2.6音频信号的播放

在Matlab中,函数sound可以播放声音。 其调用格式: sound(x、fs、bits ); 我能感觉到滤镜前后的声音有变化。

2.7系统接口的设计

为了便于编写的程序的操作,要求有能力的学生设计处理系统的用户界面。 在设计的系统接口中,可以选择滤波器类型、输入滤波器参数、显示滤波器的频率响应、信号选择等等。

三结

笔者在电信97,98,99,00期学生中,采用Matlab进行了数字信号处理课程设计,实践证明。 这加深了学生对课堂抽象概念的理解,巩固了课堂上学到的理论知识,使学生能够较好地理解和掌握数字信号处理中的基本概念、基本原理和基本分析方法。 在课程设计中,让学生录制自己的声音,设计滤镜处理声音,大大激发了学生们的学习兴趣,使学生很快掌握了编程方法和解决实际问题的技术,取得了良好的教学效果。

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