数字信号处理课程设计报告.docx

1、数字信号处理课程设计报告 目 录 一课程设计目的2二 课程设计要求和描述 22.1课程设计描述22.2 课程设计要求2 三 课程设计基本原理33.1 课程设计理论基础33.2 语音信号采集33.3 滤波器的设计33.4 滤波器对信号的处理33.5 滤波器设计原理图3四课程设计报告内容44.1 matlab 实现对语音信号滤波44.2 GUI可视化界面的设计14 五 课程设计中遇到的问题及解决办法16六 课程设计心得与体会16参考文献18一 课程设计目的1、 通过对课程设计任务的完成，进一步巩固数字信号处理的基本概念、理论、分析方法和实现方法；2、 进一步扩展我们掌握的基本理论和分析方法方面的知

2、识，能有效地将理论和实际紧密结合；3、 增强学生软件编程实现能力和解决实际问题的能力。4、 练习能够熟练地用Matlab语言编程实现IIR数字滤波器和FIR数字滤 波器，进一步明确数字信号处理的工程应用。二 课程设计描述和要求 2.1 课程设计描述 a) 基于matlab的IIR滤波器的设计 1、语音信号的采集 2、语音信号叠加噪声信号 3、设计滤波器 4、回放语音信号 b) 基于matlab的FIR滤波器的设计 1、语音信号的采集 2、语音信号叠加噪声信号 3、设计滤波器 4、回放语音信号 为了比较不同滤波器的特性，分别设计出低通，高通和带通的IIR,FIR滤波器。 2.2 课程设计要求 通

3、过本次课程设计加深我对对所学数字信号处理的理解和认识，掌握基本窗函数的设计，Butterworth滤波器的设计，最终实现整个语音滤波器的设计。运用matlab软件进行一些基本的编程，提高自己动手实验能力，同时也巩固了自己数字信号处理的理论知识，通过本次课程设计基本掌握matlab软件的编程方法。同时进行相应的拓展，练习matlab GUI的编写。本次课程设计要求录制一段自己的语音信号后，格式为WAV。在MATLAB软件中采集语音信号、回放语音信号，画出语音信号的时域波形和频谱图，对所采集的信号加入干扰噪声，对加入噪声进行播放，并进行时域和频谱分析；对比早前后的时域图和频谱图即对比加噪声音信号和

4、通过低通滤波器处理的音频信号不同的时域和频域波形。三 课程设计基本原理3.1 课程设计理论基础 本次课程设计需要掌握采样频率的基本概念，采样定理，时域的FFT和FFT频谱的分析，数字和模拟滤波器的原理，FIR和IIR滤波器的区别性能比较，以及带通、低通、高通滤波器的性能比较。3.2 语音信号采集 利用Windows下的录音机录下一段2S左右的语音信号，然后在matlab平台下的wavread和sound函数对语音信号进行采样和读取，记下采样点数和间隔。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

5、放在向量y中，fs表示采样频率（Hz），nbits表示采样位数。3.3 滤波器设计不同滤波器的性能指标1）低通滤波器性能指标，fp=1000Hz，fc=1200 Hz， Rs=15dB，Rp=1dB；2）高通滤波器性能指标，fc=2800 Hz，fp=3000 Hz Rs=15dB，Rp=1dB；3）带通滤波器性能指标，fp1=1200 Hz，fp2=3000 Hz，fc1=1000 Hz，fc2=3200 Hz，Rs=100dB，Rp=1dB。3.4 滤波器对信号的处理过程 1）对采集的原始语音信号叠加一定频率正弦或余弦噪声信号。 2）利用滤波器的不同指标设计出FIR,IIR滤波器，对叠加语

6、音信号进行滤波处理。 3）将滤波器滤波前后及原始信号的时域、频域波形进行分析。回放滤波后的信号和原始信号基尼系那个对比。3.5 滤波器设计的原理图四 课程设计报告内容4.1 matlab程序实现语音信号滤波 4.1.1 语音文件的录制 利用Windows自带的录音设备录一段2S左右的声音，命名为my.wav文件，将录制文件的属性更改为8位，单声道。存在matlab安装目录下的work目录下。4.1.2 语音文件的时域和频域分析 4.1.3 噪声信号的时域和频域波形4.1.4 语音和噪声信号叠加的时域频域波形 4.1.5 butterworth滤波器的设计 a)butterworth低通滤波器（

7、IIR）及滤波前后时域频域波形分析 b) butterworth高通滤波器（IIR）及滤波前后时域频域波形分析c) butterworth带通滤波器（IIR）及滤波前后时域频域波形分析 4.1.6利用窗函数实现低通滤波器（FIR） 4.2 GUI可视化图形界面的设计 4.2.1 GUI设计原理 UIcontrol产生UI控件对象 坐标轴（Axes） 静态文本框（Text） 可编辑文本框（Edit） 弹出式菜单（PopupMenu） 滑标（Slider） 框架（Frame） 命令按钮（PushButton） 单选按钮（RadioButton） 复选框（CheckBox） 列表框（ListBox）

8、 GUI用户界面：在matlab界面点击NEW选择GUI 点击Create New GUI选择Blank GUI弹出一个空白的GUI界面4.2.2 GUI设计步骤1）在空白样板内添加控件，用鼠标右键单击控件对象，并选取Inspect Properties，以改变其属性2）在属性查看器中，左边是对象的属性，右边则是此属性所对应的值，我们可以点击右边来改变这些值 3）在CALL BACK中后台句柄中编写控件的功能代码4.2.3 GUI设计结果 五 课程设计中遇到的问题及解决办法1、 本次课程设计遇到的问题还是比较多的，由于对matlab这个软件并不是特别熟悉，刚开始编程时遇到不少的语法错误。例如，

9、在设计butterworth滤波器编程时将.m文件命名为【buter】和程序里面调用的函数【butter】 有冲突，程序调试一直提示错误，后经过上网查询和同学们的交流才将错误改正过来。2、 自己对滤波器的理论知识掌握的还不够扎实，很多知识都忘记了，在设计时FIR、IIR滤波器时还是遇到不少的问题，这个问题不是短时间内就能解决的还需要不断的学习理论和编程的知识。六 课程设计心得与体会 通过这次半个月的课程设计，我掌握了matlab软件一些基本的操作方法和编程技巧，同时也巩固了自己关于数字信号信号处理的相关知识。这半个月的课程设计让我认识到作为一个大学生仅仅掌握书上的理论知识是远远不够用的，要想真

10、正学到知识，我们还要多多实践，把理论知识用到实践中才是最重要的。 这次课程设计也让我学到了很多平时没有机会接触过的东西，开阔了视野，提高了自己的自己独立思考和动手能力，真正的做到了学以致用。同时也发现了自己不少的问题，对理论知识的掌握还不够纯熟，以至于编程时还是遇到不少的问题；编程能力还是比较差，需要自己多下功夫。 总而言之，本次课程设计学到了不少的知识，也遇到了不少的问题，不过这些问题也让我提高了自己独立解决问题的能力，提升了自己的信心。参考文献： matlab程序设计和应用 高等教育出版社 刘卫国主编数字信号处理教程 清华大学出版社 程佩青主编matlab图形与动画编程 化学工业出版社 赵书兰主编数字信号处理 高等教育出版社 陈后金主编