数字信号处理专业课程设计报告书.docx

1、数字信号处理专业课程设计报告书实验报告 实验五：DTMF信号的生成是通过将两个有限长数字序列相加而实现；而对DTMF信号的检测是通过计算DTMF信号的DFT；然后测量在给定8个频率上的能量而实现。已知采样频率为8KHz，DTMF信号点数N205，对DTMF信号进行205点DFT。右表为DTMF数字。 1209Hz1336Hz1447Hz1663Hz1697Hz123A2770Hz456B3852Hz789C4941Hz*0#D要求： 通过键盘任意输入16个键之一，生成DTMF信号。 试实现对该输入信号的检测，并在屏幕上显示。试从计算量角度考虑为什么采用DFT而不用FFT进行DTMF信号检测。

2、判断出每个频率对应的DFT的频率采样点。提示：各键对应的ASCII码为09对应4857，AD对应6568，#对应35，*对应42。1 实验目的实现两个数字序列信号的叠加，实现对DTMF信号进行DFT变换2 实验原理 FFT是DFT快速算法，如果用算法执行这个DFT的计算,计算的次数是Nlog2N.在这种情况下，如果仅想计算DFT中的M个点,Mlog2N,那么直接计算DFT更有效，利用DFT对输入信号进行检测。3 实验步骤简述生成两个信号，同时将两个进行叠加生成DTMF。将十六个键符转换成ASCII码值，将8个频率对应的采样点数算出。利用两重循环判断输入的键符是否为十六个键符之一，同时确定其对应

3、的两个频率和采样点数。调用自定义的gfft函数进行DFT变换。调用绘图子程序进行绘图。4 程序框图5 实验源程序function XF=gfft(x,N,k)if length(x)l2;break,endendfor r=1:4; if va(r)l1;break,endenddisp(=,setstr(pm(r,s-4)6 实验结果及图表输入数字=7ASCII码值AM=55拨号符号=77.实验总结：本题做起来有些难度，特别是实现16个符号的输入以及对应频率，码值等，但是源程序中巧妙运用MATLAB数据的矩阵存储形式。将字符和信号对应起来，在结合循环程序结构，使得程序简单化。程序中在进行20

4、5点DFT变幻时，由于不能用快速FFT，而采用较快的算法来做DFT变化。这都是该程序中的优点。题目中的八个频率样值点是通过W=k*2*pi/N以及W=2*pi*f/fs联力求得的整数解。通过这个试验，对DFT变涣及其作用有了 新的认识，对数字信号的实际运用有了新的了解，同时，也体会到巧妙的构思对MATILAB仿真也有重要的作用。在这个试验中，老师和同学的帮助与讲解，使得自己的理论知识有了更深的见解第六题:一：实验题目：（提取淹没在噪声中的周期信号）提取淹没在噪声中的周期信号要求自相关（以判断周期）和互相关（以恢复信号自身）。（1）生成信号x(n)=sin(0.1*n*pi),0n499.增加一

5、些均匀分布的随机噪声（其噪声幅度为2，平均植为0）以得到噪声信号s(n).作出每个信号随参数n变化的图形。是否能够从所画的x(n)中判断出任何的周期性？如果可以，求周期N 。能否由所画的s(n)判断出任何周期性？（2）求x(n)的周期自相关rpx(n)并作图。能否由所作的rpx(n)判断出任何周期性？如果可以，求周期N。这个N是否与x(n)的周期相同？（）利用上面所求的N值(如果没有，则由x(n)判断)生成一个500样本的冲击串i(n)=(n-kN),0n499. 求出s(n)和x(n)的周期互相关。二：实验目的.提取淹没在噪声中的周期信号三：实验原理已知生成的正弦信号x(n)是周期信号，可以

6、确定其周期，当加上噪声信号h(n)以后它不再具有周期性。函数的自相关函数y(n)和互相关函数c(n)的波形也具有周期性，通过波形也可以判断其周期。四：实验步骤简述1. 生成正弦信号x(n)，并判断其周期性2. 生成均匀分布的随机噪声信号h(n)，并叠加生成信号s(n)=x(n)+h(n)3. 运用自相关函数的调用得到输入信号的自相关函数y(n)4. 输出冲击串函数，运用互相关函数的调用得到i(n)和s(n)的互相关函数c(n)五：程序框图 两次调用绘图子程序，分别绘制x(n),s(n) 的图形 close allclear allA=10n=0:499Fs=0.05Lag=10x_n=A*si

7、n(0.1*n*pi)n0=2*rand(1,500)s_n=x_n+n0Rpx,lags=xcorr(x_n,Lag,unbiased) k=1:24;i_n=zeros(1,500)i_n(1,k*20)=1i_n(1,1)=1c,lags=xcorr(x_n,i_n,Lag,unbiased) figure(1)subplot(2,1,1)stem(n,x_n)axis(0 500 -50 50)hold ontitle(生成信号x_n的波形)xlabel(n)subplot(2,1,2)stem(n,s_n)axis(0 500 -50 50)hold ontitle(生成噪声信号s_

8、n的波形)xlabel(n)figure(2)subplot(1,1,1)stem(lags/Fs,Rpx)xlabel(n)ylabel(Rpxn)hold ontitle(生成信号y_n的波形)xlabel(n)figure(3)subplot(2,1,1)stem(n,i_n)hold ontitle(生成信号i_n的波形)xlabel(n)subplot(2,1,2)stem(lags/Fs,c)hold ontitle(生成信号c的波形)xlabel(n)ylabel(c)七 程序结果及图表（1）信号X(n)及加噪声后的信号S(n)的波形 （2）生成自相关信号y(n)的波形（3）信号

9、i(n)j及互相关信号c(n)的波形 八 实验总结 本题通过图形判断周期N验证了正弦信号的周期性，函数自相关函数和互相关函数的周期性。通过学习，进一步复习了周期信号的周期性的判断，知道了函数自相关和互相关的内涵，以及它们所实现的算法实质。作为初次使用Matlab实现信号处理的题目，在实验过程中，我还是遇到了许多问题，例如对某些Matlab函数的功能不够清晰，对数字信号处理的一些相关知识也有些遗忘，所以在复习数字信号处理后，我积极的向同学和老师请教，在他们的帮助下，我顺利完成了题目要求，并对后续学习Matlab产生了更加浓厚的兴趣。第九题:一：实验题目：设有一个序列x(n):x(n)=n/5,0

10、n50;x(n)=20-n/5,50=2*length(h)-1Lenx=length(x)M=length(h)Block_Nums=floor(Lenx)/(N)x=x,zeros(1,(Block_Nums+1)*N-Lenx)Y=zeros(Block_Nums+1,N+M-1) for k=0:Block_Numsxk=x(k*N+1:k*N+N) Y(k+1,:)=conv(xk,h)endfor k=1:Block_Nums for m=1:M-1 Y(k+1,m)=Y(k+1,m)+Y(k,m+N-1) end end XY=Y(1:Block_Nums,1:N) yy=Y(B

11、lock_Nums+1,:)y=(XY(:),yyy=y(1:Lenx+M-1)%主程序：close allclear allN=4 n=0:50； xn1=n/5 n=51:99； xn2=20-n/5xn=xn1 xn2 n=0:99figure(1)stem(n,xn)xlabel(n)；ylabel(x(n)； /*输入信号x(n)*/h=1 0.5 0.25n=0:2figure(2)stem(n,h)xlabel(n)；ylabel(h(n)；/*系统函数信号h(n)*/M=length(xn)L=length(h)+M-1xe=fft(xn,L)he=fft(h,L)y1=iff

12、t(xe.*he)y2=hsolpsav(xn,h,N) y3=ovrlpadd(xn,h,N)figure(3)stem(y1)xlabel(n)；ylabel(y1)；/*快速卷积后的输出y1*/figure(4)stem(y2)xlabel(n)；ylabel(h(n)；/*用重叠保留法后的输出y2*/figure(5)stem(y3)xlabel(n)；ylabel(h(n)；/*运用重叠相加法后的输出y3*/七 程序结果及图表（1）输入信号x(n) （2）系统函数信号h(n) （3）快速卷积后的输出y1（4）运用重叠保留法后的输出y2（5）运用重叠相加法后的输出y3 八 实验总结 本

13、题实现了用重叠保留法重叠相加法和快速卷积法，通过计算循环卷积，而计算出线性卷积的过程。通过运行结果的图形可以知道，用快速卷积，重叠保留法和重叠相加法计算后，输出的波形相同，即尽管运算方法不同，但是线性卷积的结果是相同的，“殊途同归”。由于实现本题时，我已经比较熟练的掌握了Matlab函数的功能及其一些基本的用法，因此在应用方面没有遇到大的问题，关键在于重叠保留法和重叠相加法的学习，并将这两种方法的子程序编写出来。在这个过程中，指导老师给了我很大帮助，并且纠正了我原先学习数字信号处理的一些错误认识，收获很多。我不仅认真的复习掌握了数字信号处理所学的知识，而切对循环卷积和线性卷积有了更深刻的理解，相信这是很有益的。