基于dsp的TMS320vc5509的语音采集系统毕业设计论文word格式.docx
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基于dsp的TMS320vc5509的语音采集系统毕业设计论文word格式
西南科技大学
电工学,电子技术学生课程设计报告
课程名称DSP技术
实验名称基于TMS320vc5509的语音采集系统
姓名邓彪
学号20095885
班级电子0902
指导老师朱玉玉
评分
2012年5月6日
1.设计要求:
1.设计硬件电路包括最小系统,语音采集接口电路,存储器扩展电路等。
2.设计一低通滤波器截止频率8khz,给出设计的滤波器指标,并仿真(可用MATLAB仿真),画出流程图,编写程序。
3.(拓展部分)实现对语音信号的频谱分析。
2.硬件设计:
1.根据设计原理,采用芯片TMS320C5509.
TMS320VC5509简介:
TMS320VC5509是美国德州仪器公司(TI)推出的新一代数字信号处理器,其CPU在结构上包含一个32×16位指令缓存队列、2个17位×17位乘累16位算术逻辑单元(MAC)、一个40位算术逻辑单元(ALU)、一个16位算术逻辑单元(ALU)、一个40位桶形移位器和4个40位加法器。
TMS320VC5509支持多种工业标准的串行口,如:
多通道缓冲串行口(McBSPs)、多媒体卡/安全数据串行口(MMC/SD)、USB和I2C总线接口等。
还具有增强型主机接口(EHPI)、通用I/O口、可编程数字锁相环(DPLL)、计时器和多个DMA控制器等片上外设。
TMS320VC5509高度并行的结构与优化的指令集合在一起,使得每个操作所需的时钟周期数在减少,而代码密度则在增加,进而提供了一个代码长度小、耗能低、高性能的数字信号处理引擎。
2.总体设计:
3.下面是系统设计的子模块:
1.A/D接口示意图:
2.电源模块:
3.复位电路:
4.时钟模块:
5.程序存储器:
6.数据存储器:
7.JTAG接口
4.低通数字滤波器设计:
FIR设计原理:
数字滤波是将输入的信号序列,按规定的算法进行处理,从而得到所期望的输出序列。
一个线性位移不变系统的输出序列y(n)和输入序列x(n)之间的关系,应满足常系数线性差分方程:
X(n):
输入序列,y(n):
输出序列,ai,bi:
滤波系数,N:
滤波器阶数
在式
(1)中,若所有的ai均为0,则得FIR滤波器的差分方程:
对式
(2)进行Z变换,可得FIR滤波器的传递函数:
FIR滤波器的结构:
设计流程:
设计指标:
通带截止频率fp=7000hz,阻带下限截止频率fs=8000hz,采样频率FS=22050hz;
通带最大衰减rp=1db,阻带最小衰减rs=20db;
程序如下:
fp=7000;fs=8000;Fs=22050;
rp=1,rs=20;
wp=2*pi*fp/Fs;
ws=2*pi*fs/Fs;
Fs1=1;
wap=2*tan(wp/2);
was=2*tan(ws/2);
[N,wc]=buttord(wap,was,rp,rs,'s');
[B,A]=butter(N,wc,'s');
[Bz,Az]=bilinear(B,A,Fs1);
figure
(1);
[h,w]=freqz(Bz,Az,512,Fs1*22050);
plot(w,abs(h));
title('巴特沃斯低通滤波器');
xlabel('频率HZ');ylabel('耗损dB');
gridon;
对语音信号滤波频谱分析:
设计指标:
通带最大衰减rp=1db,阻带最小衰减rs=100db;
程序如下:
fs=22050;
x1=wavread('how.wav');
wp=2*pi*7000/fs;
ws=2*pi*8000/fs;
Rp=1;
Rs=100;
wdelta=ws-wp;
N=ceil(8*pi/wdelta);%取整
wn=(wp+ws)/2;
[b,a]=fir1(N,wn/pi,hamming(N+1));%选择窗函数,并归一化截止频率
figure
(1)
freqz(b,a,512);
title('FIR低通滤波器');
f2=filter(b,a,x1);
figure
(2)
subplot(2,1,1)
plot(x1)
title('FIR低通滤波器滤波前的时域波形');
subplot(2,1,2)
plot(f2);
title('FIR低通滤波器滤波后的时域波形');
sound(f2,44100);%播放滤波后的语音信号
F0=fft(f2,1024);
f=fs*(0:
511)/1024;
figure(3)
y2=fft(x1,1024);
subplot(2,1,1);
plot(f,abs(y2(1:
512)));
title('FIR低通滤波器滤波前的频谱')
xlabel('频率/Hz');
ylabel('幅值');
subplot(2,1,2)
F2=plot(f,abs(F0(1:
512)));
title('FIR低通滤波器滤波后的频谱')
xlabel('频率/Hz');
ylabel('幅值');
仿真波形:
8.心的体会:
通过本次的课程设计,我明白了细节决定成败这句话的道理,在实验中,有很多注意的地方,都被我忽视了,导致我再花费时间去修改,这严重影响了我试验的进度。
同时,在实验中我了解了FIR滤波器的原理,熟练掌握了MATLAB的操作,不仅是我学到了知识,更锻炼了我的动手能力。
也进一步认识了CCStudio软件的使用,了解了各种窗函数对滤波器特性的影响。
这一学期的理论知识学习加上这次课程设计,我对DSP这门学科有了更为深刻的了解,对数字信号的处理功能,硬软件相结合,语音的压缩、去噪和编码等等方面都有了很深的了解。
相信本次课程设计,无论是对我以后的学习,还是工作等方面都有一个很大的帮助。
因此,本次课程设计我受益匪浅。