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DSP应用课程设计（学年论文）说明书课题名称：DSP应用课程设计学生学号：专业班级：通信01班学生姓名：学生成绩：指导教师：课题工作时间：2011.6.13至2011.6.24武汉工程大学教务处制2填写说明：1.一、二、三项由指导教师在课程设计（学年论文）开始前填写并交由学生保管；2.四、五两项由学生在完成课程设计后填写，并将此表与课程设计一同装订成册交给指导教师；3.成绩评定由指导教师按评定标准评分。4.此表格填写好后与正文一同装订成册。3一、课程设计的任务或学年论文的基本要求：《数字信号处理》课程是一门理论和技术都发展十分迅速、应用非常广泛和前沿性学科，它的理论性和实践性都很强，学生在学习这门课程时，普遍感到数字信号处理的概念抽象，对其中的分析方法与基本理论不能很好地理解与掌握。因此，如何帮助学生理解与掌握课程中的基本概念、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，是本课程教学中所要解决的关键问题。为了是配合《数字信号处理》专业基础课的理论教学，安排《数字信号处理》课程设计，它是针对《数字信号处理》的基础理论和算法进行实践环节的一个综合训练，以便学习巩固所学的知识，加强理论和实际结合的能力，培养学生的综合设计能力与实际工作能力。课程设计要求2—3人组成设计小组，在指定范围内选定题目，每组选一题。学生可从下列题目中任选一个作为DSP课程设计题目，也可自拟题目进行设计。一、基于MATLAB的声音信号频谱分析为了巩固所学的数字信号处理理论知识，使学生对信号的采集、处理、传输、显示和存储等有一个系统的掌握和理解，为此安排课程设计的内容。选择一个wav文件作为分析的对象，或录制一段各人自己的语音信号，对其进行频谱分析，根据信号的频谱特点重构语音信号。二、基于MATLAB的简单语音处理系统设计为了巩固所学的数字信号处理理论知识，使学生对信号的采集、处理、传输、显示和存储等有一个系统的掌握和理解，为此安排了课程设计的内容：确定一音乐语音信号并对音乐信号进行采样；画出采样后音乐信号的时域波形和频谱图；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计一组滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器组对采集的信号进行滤波；回放语音信号。三、使用FFT实现任意三个同频带信号的频分复用选择三个不同频段的信号对其进行频谱分析，根据信号的频谱特征设计三个不同的数字滤波器，将三路信号合成为一路信号，分析合成信号的时域和频域特点，然后将合成信号分别通过设计好的三个数字滤波器，分离出原来的三路信号，分析得到的4三路信号的时域波形和频谱，与原始信号进行比较说明频分复用的特点。四、基于MATLAB的语音信号简单的特技处理——延时和混响选择一个语音信号作为分析的对象，或录制一段各人自己的语音信号，对其进行频谱分析，然后在时域用数字信号处理方法将信号加入延时和混响，再分析其频谱，并与原始信号频谱进行比较。五、基于MATLAB的有噪声的语音信号的处理选择一个语音信号作为分析的对象，或录制一段各人自己的语音信号，对其进行频谱分析；利用MATLAB中的随机函数产生噪声加入到语音信号中，模仿语音信号被污染，对其进行频谱分析；设计FIR和IIR数字滤波器，并对被噪声污染的语音信号进行滤波，分析滤波后信号的时域和频域特征，回放语音信号。3、设计报告要求设计报告应提供以下内容：设计任务书、题目、摘要（中英文）、正文、参考文献（3种以上）。其中正文应包含：设计思路、原理图设计文件、程序文件、设计与调试过程、模拟仿真结果和设计结论。指导教师签字：杨述斌教研室主任签字：熊开盛2011年5月25日2011年6月02日5二、进度安排：17周（2011.6.13－2011.6.19）：周一：选择课程设计题目，明确课程设计目的和任务。周二、周三：查看参考资料。周四、周五：原理图与程序设计。18周（2011.6.20－2011.6.24）：周一、周二：上机调试原理图与程序。周三：整理所有任务资料，答辩。周四、周五：撰写课程设计报告。三、应收集资料及主要参考文献：1.邹彦，DSP原理及应用，第1版，电子工业出版社，2006；2．张雄伟，DSP集成开发与应用实例，第1版，电子工业出版社，2002；3.张洪涛等，数字信号处理，第一版，华中科技大学出版社，20074.彭启琮等，DSP技术的发展与应用，第二版，高等教育出版社，20075.杨述斌等，数字信号处理实践教程，第一版，华中科技大学出版社，2007四、课程设计（学年论文）摘要（中文）：随着信息技术的发展，现代信息处理正想着数字化、软件化方向发展。滤波器设计是信号处理的重要组成部分，而研究语音信号的滤波器设计是现代信息处理的基本内容。本设计利用计算机WINDOWS下录的一句语音信号，用MATLAB软件对其进行频谱分析，然后加一以干扰信号，利用设计好的滤波器将干扰信号去除，最后对各部分的频谱进行分析比较。关键词：语音信号；滤波器；MATLAB五、课程设计（学年论文）摘要（英文）：AbstractAlongwiththeinformationtechnologydevelopmentmodernsignalprocessingtothedigitization,thesoftwaredirectionisdeveloping.Theimportantcomponentofthesignalprocessingisthewavefilterdesign.Whilestudyingthedesignofthesignalwavefilterisfundamentalcontentofmoderninformationprocessing.InthisdesignofcomputersoundrecorderofWINDOWSisused.Firstlettherecorderremembera6soundsignal.ThenuseMATLABtoanalysisthisfrequencyspectrumandaddadisturbedsignal.Inthistimeusethedesignedwavefiltertogetridofdisturbedsignal.Atlastanalysisandcomparewitheverypartoffrequencyspectrum.Keywords:soundsignal;processing;MATLAB六、成绩评定：指导教师评语：7指导教师签字：2011年月日项目评价项目评价调查论证工作量、工作态度实践能力分析、解决问题能力质量创新得分七、答辩记录：答辩意见及答辩成绩8答辩小组教师（签字）：2011年月日总评成绩：（教师评分×75%+答辩成绩×25%）课程设计评审标准（指导教师用）评价内容具体要求权重调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。0.1实践能力能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究工作。如装置安装、调试、操作。0.2分析解决问题能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。0.2工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。0.2质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。0.2创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。0.19武武汉汉工工程程大大学学电气信息学院课程设计报告课程名称：基于MATLAB的有噪声的语音信号的处理班级：通信01班学号：0804140127姓名：叶莹莹指导教师：杨述斌完成时间：10一、课程设计目的综合运用数字信号处理的理论知识对语音信号进行时频分析和滤波器设计，通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现，从而加深对所学知识的理解，建立概念。二、课程设计要求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和IIR数字滤波器的方法。5)学会用MATLAB对信号进行分析和处理。三、详细设计过程1．原理2，过程：语音信号的采集利用计算机上的收音机和WINDOWS操作系统可以进行数字信号的采集。如果是简单的录音，可用“开始——程序——附件——娱乐——录音机”，然后再打开windowsmedia任选一首歌，进行录音。这种录音时间默认时间是1分钟，如果想录长一些的话，可在正要录到1分钟时，再点一下录音，如此反复可延长录音时间。录好以后命名保存入D:\MATLAB\work中。可以看到,文件存储器的后缀默认为.wav,这是WINDOWS操作系统规定的声音文件存的标准。数字滤波器DFT频谱分析语音信号噪声加噪语音信号的滤波原理示意图输出信号分析FIRDF(窗函数法)IIRDF(双线性变换法)滤波器设计加噪后信号滤波器系数窗口选择滤波后信号11语音信号的时频分析利用MATLAB中的“wavread”命令来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。再对其进行采样，记住采样频率和采样点数。下面介绍Wavread函数几种调用格式。（1）y=wavread（file）功能说明：读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y中。（2）[y,fs,nbits]=wavread(file)功能说明：采样值放在向量y中，fs表示采样频率（hz），nbits表示采样位数。（3）y=wavread（file，N）功能说明：读取钱N点的采样值放在向量y中。（4）y=wavread（file，[N1,N2]）功能说明：读取从N1到N2点的采样值放在向量y中。接下来，对语音信号speechoff.wav进行采样。其程序如下：[y,fs,nbits]=wavered(‘speechoff.wav’);功能说明：把语音信号加载入Matlab仿真软件平台中然后，画出语音信号的时域波形，再对语音信号进行频谱分析。MATLAB提供了快速傅里叶变换算法FFT计算DFT的函数fft,其调用格式如下：Xk=fft(xn,N)参数xn为被变换的时域序列向量，N是DFT变换区间长度，当N大于xn的长度时，fft函数自动在xn后面补零。，当N小于xn的长度时，fft函数计算xn的前N个元素，忽略其后面的元素。语音信号加噪与频谱分析MATLAB中产生高斯白噪声非常方便，有两个产生高斯白噪声的两个函数。我们可以直接应用两个函数：一个是WGN，另一个是AWGN。WGN用于产生高斯白噪声，AWGN则用于在某一信号中加入高斯白噪声。也可直接用randn函数产生高斯分布序列。在本次课程设计中，我们是利用MATLAB中的随机函数(rand或randn)产生噪声加入到语音信号中，模仿语音信号被污染，并对其频谱分析。Randn函数有两种基本调用格式：Randn(n)和Randn（m,n）,前者产生n×n服从标准高斯分布的随机数矩阵，后者产生m×n的随机数矩阵。在这里，我们选用Randn（m,n）函数。设计FIR和IIR数字滤波器IIR滤波器和FIR滤波器的设计方法完全不同。IIR滤波器设计方法有间接法和直接法，间接法是借助于模拟滤波器的设计方法进行的。其设计步骤是：先设计过渡模拟滤波器得到系统函数H（s），然后将H（s）按某种方法转换成数字滤波器的系统函数H(z)。FIR滤波器比鞥采用间接法，常用的方法有窗函数法、频率采样发和切比雪夫等波纹逼近法。对于线性相位滤波器，经常采用FIR滤波器。对于数字高通、带通滤波器的设计，通用方法为双线性变换法。可以借助于模拟滤波器的频率转换设计一个所需类型的过渡模拟滤波器，再经过双线性变换将其转换策划那个所需的数字滤波器。具体设计步骤如下：（1）确定所需类型数字滤波器