第一篇：數(shù)字信號處理教學(xué)大綱-研究生

數(shù)字信號處理教學(xué)大綱

1．課程名稱：數(shù)字信號處理 編號： 2．任課教師姓名：張俊華 職稱：副教授 3．開課學(xué)期：1 4．授課學(xué)時(shí)、總學(xué)時(shí)數(shù)：4/54 5．課程學(xué)分：3 6．內(nèi)容提要：

本大綱是為“機(jī)械設(shè)計(jì)、制造與自動(dòng)化”專業(yè)研究生必修棵制定的。本課程的先修課程是“信號與系統(tǒng)”，“信號分析”，“自動(dòng)控制理論”，“MATLAB語言”。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程后應(yīng)達(dá)到以下要求：

（1）掌握離散時(shí)間信號的基本分析方法；（2）

能夠設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器；

（3）

能夠應(yīng)用數(shù)字信號處理的基本理論和方法,解決一些實(shí)際問題；

（4）

了解數(shù)字信號處理技術(shù)的最新進(jìn)展，為今后從事該領(lǐng)域的工作 打下良好的基礎(chǔ)。學(xué)時(shí)分配（共54學(xué)時(shí)）第一章

信號與系統(tǒng)概論

離散信號、連續(xù)信號、模擬信號、數(shù)字信號的概念。離散時(shí)間系統(tǒng)的概念，LSI系統(tǒng)的定義，輸入輸出關(guān)系和頻率響應(yīng)。第二章

離散時(shí)間系統(tǒng)與信號

掌握序列的概念及其幾種典型序列的定義,掌握序列的基本運(yùn)算，并會(huì)判斷序列的周期性。掌握線性/移不變/因果/穩(wěn)定的離散時(shí)間系統(tǒng)的概念并會(huì)判斷，掌握線性移不變系統(tǒng)及其因果性/穩(wěn)定性判斷的充要條件。理解常系數(shù)線性差分方程及其用迭代法求解單位抽樣響應(yīng)。了解對連續(xù)時(shí)間信號的時(shí)域抽樣，掌握奈奎斯特抽樣定理，了解抽樣的恢復(fù)過程。第三章 Z變換

掌握z變換及其收斂域，掌握因果序列的概念及判斷方法，會(huì)運(yùn)用任意方法求z反變換，理解z變換的主要性質(zhì)，理解z變換與Laplace/Fourier變換的關(guān)系，掌握序列的Fourier變換并理解其對稱性質(zhì)，掌握離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)和頻率響應(yīng)，系統(tǒng)函數(shù)與差分方程的互求，因果/穩(wěn)定系統(tǒng)的收斂域。第四章

離散傅里葉變換

理解傅里葉變換的幾種形式，了解周期序列的傅里葉級數(shù)及性質(zhì)，掌握周期卷積過程，理解離散傅里葉變換及性質(zhì)，掌握圓周移位、共軛對稱性，掌握圓周卷積、線性卷積及兩者之間的關(guān)系，了解頻域抽樣理論，理解頻譜分析過程，了解序列的抽取與插值過程。第五章

快速傅里葉變換

理解按時(shí)間抽選的基-2FFT算法的算法原理、運(yùn)算流圖、所需計(jì)算量和算法特點(diǎn)，理解按頻率抽選的基-2FFT算法的算法原理、運(yùn)算流圖、所需計(jì)算量和算法特點(diǎn)，理解IFFT算法，了解混合基、分裂基和基-4FFT算法，了解CZT算法，理解線性卷積的FFT算法及分段卷積方法。

第六章

數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)

理解數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的表示方法，掌握IIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)，掌握FIR濾波器的直接型、級聯(lián)型、線性相位結(jié)構(gòu)，理解頻率抽樣型結(jié)構(gòu)，了解數(shù)字濾波器的格型結(jié)構(gòu)。第七章 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法

理解數(shù)字濾波器的基本概念，了解最小相位延時(shí)系統(tǒng)，理解全通系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用，掌握沖激響應(yīng)不變法，掌握雙線性變換法，掌握Butterworth、Chebyshev低通濾波器的特點(diǎn)，了解利用模擬濾波器設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)過程，了解利用頻帶變換法設(shè)計(jì)各種類型數(shù)字濾波器的方法。

第八章

FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法

掌握線性相位FIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)，掌握窗函數(shù)設(shè)計(jì)法，理解頻率抽樣設(shè)計(jì)法，了解設(shè)計(jì)FIR濾波器的最優(yōu)化方法，理解IIR與FIR數(shù)字濾波器的比較。第九章

數(shù)字信號處理的實(shí)現(xiàn)

掌握在通用微機(jī)上，用軟件實(shí)現(xiàn)，掌握用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，了解專用數(shù)字信號處理芯片DSP。教學(xué)方式和考核方式、授課、考試 8 指定教材與參考書目

（1）胡廣書，數(shù)字信號處理——理論、算法與實(shí)現(xiàn)（第二版），清華大學(xué)出版社，2003年8月

（2）程佩青，數(shù)字信號處理教程，清華大學(xué)出版社（3）俞卞章，數(shù)字信號處理（第2版），西北工業(yè)大學(xué)出版社

（4）V.奧本海姆，R.W.謝弗著，黃建國等譯，離散時(shí)間信號處理，科學(xué)出版社

第二篇：數(shù)字信號處理課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱1213261

數(shù)字信號處理課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

課程設(shè)計(jì)編碼：1213261 周數(shù)：1 學(xué)分：1 適用專業(yè)：通信工程、電子信息工程

一、課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)與任務(wù)

1.課程性質(zhì)：

《數(shù)字信號處理》是電子信息工程專業(yè)本科學(xué)生的集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一。主要在掌握數(shù)字信號基本概念、性質(zhì)以及數(shù)字信號處理的基本方法的基礎(chǔ)上，利用自己在數(shù)字信號處理課程中所學(xué)的知識進(jìn)行數(shù)字濾波器的綜合設(shè)計(jì)。2.課程設(shè)計(jì)的目的

通過對常用數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，掌握數(shù)字信號處理的工作原理及設(shè)計(jì)方法；掌握利用數(shù)字濾波器對信號進(jìn)行濾波的方法。并能夠?qū)υO(shè)計(jì)結(jié)果加以分析。3.課程任務(wù)：

通過對本門課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生深刻掌握數(shù)字信號處理的基本原理和基本實(shí)現(xiàn)方法；要讓學(xué)生能夠通過動(dòng)手設(shè)計(jì)掌握數(shù)字信號處理基本實(shí)現(xiàn)方法，能夠作到舉一反三，觸類旁通，并為將來的畢業(yè)設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備。

二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及其要求

課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：

1、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字濾波器（低通、高通、帶通、帶阻均可）。

2、將待處理信號送入數(shù)字濾波器。

3、觀察濾波結(jié)果。

4、將濾波結(jié)果與預(yù)期結(jié)果比較。

5、分析結(jié)果與預(yù)期有差異的原因并提出解決方法。本次課程設(shè)計(jì)的具體求為：

1、根據(jù)具體任務(wù)確定自己要設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器的類別；

2、根據(jù)具體任務(wù)確定所設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器的具體參數(shù)指標(biāo)；

3、根據(jù)擬定的濾波器類別和指標(biāo)設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器；

4、利用所設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器對濾波對象進(jìn)行濾波并檢驗(yàn)濾波結(jié)果；

設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)課題需要，要求學(xué)生獨(dú)立完成或分組完成設(shè)計(jì)任務(wù)，至少完成上述內(nèi)容中的前四項(xiàng)的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)、調(diào)試。要求數(shù)字濾波器必需能夠?qū)Υ幚硇盘栠M(jìn)行相應(yīng)的處理，其整個(gè)處理過程要能夠正確演示，并提交包括下述內(nèi)容的課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告：

1、用戶手冊：說明如何設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器；

2、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)及工作過程、結(jié)果分析總結(jié)（需指出所遇到問題，可行的解決途徑）。

三、課程設(shè)計(jì)的時(shí)間安排

日期 內(nèi)容安排

星期一 課程設(shè)計(jì)動(dòng)員，按照設(shè)計(jì)要求分析設(shè)計(jì)參數(shù)和基本思路 星期二 濾波器設(shè)計(jì)的理論部分

星期三 濾波器設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)（編程調(diào)試等）星期四 濾波器設(shè)計(jì)結(jié)果分析，撰寫課程設(shè)計(jì)說明書 星期五 最后定稿，上交設(shè)計(jì)結(jié)果和說明書

四、主要參考文獻(xiàn)

《數(shù)字信號處理——基于計(jì)算機(jī)的方法》電子工業(yè)出版社.Sanjit K.Mitral 《數(shù)字信號處理——原理與實(shí)踐》清華大學(xué)出版社.方勇 《數(shù)字信號處理教程》清華大學(xué)出版社.程佩青

五、課程設(shè)計(jì)的成績評定

成績考核時(shí)，根據(jù)學(xué)生在設(shè)計(jì)中的表現(xiàn)和設(shè)計(jì)結(jié)果（包括演示和設(shè)計(jì)報(bào)告），綜合考核，成績分為5級分制，優(yōu)、良、中、及格、不及格。

六、有關(guān)說明

本門課程的先修課程主要包括：高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、模擬電子、數(shù)字電子、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理等。

執(zhí)筆人：王曉寧 審核人：周昕 教學(xué)院長： 范立南

第三篇：《數(shù)字信號處理》教學(xué)大綱

《數(shù)字信號處理》教學(xué)大綱

課程名稱：數(shù)字信號處理 課程編號：07071304 課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課

適用專業(yè)：電子信息工程、通信信息工程專業(yè) 授課學(xué)時(shí)：60+8 學(xué) 分：4

一、課程簡介

數(shù)字信號處理是用數(shù)字或符號的序列來表示信號，通過數(shù)字計(jì)算機(jī)去處理這些序列，提取其中的有用信息。例如，對信號的濾波，增強(qiáng)信號的有用分量，削弱無用分量；或是估計(jì)信號的某些特征參數(shù)等?？傊彩怯脭?shù)字方式對信號進(jìn)行濾波、變換、增強(qiáng)、壓縮、估計(jì)和識別等都是數(shù)字信號處理的研究對象。

數(shù)字信號處理課程是電子信息工程、通信工程等學(xué)科專業(yè)本科生必選的技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程介紹了數(shù)字信號處理的基本概念、基本分析方法和處理技術(shù)。主要討論離散時(shí)間信號和系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、離散傅立葉變換DFT理論及其快速算法FFT、IIR和FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)以及有限字長效應(yīng)。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握利用DFT理論進(jìn)行信號譜分析，以及數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)信息、通信等方面的課程打下良好的理論基礎(chǔ)。

二、課程內(nèi)容和基本要求

本課程是在學(xué)生學(xué)完了信號與系統(tǒng)的課程后，進(jìn)一步為學(xué)習(xí)專業(yè)知識打基礎(chǔ)的課程。本課程將通過講課、練習(xí)、實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握數(shù)字信號處理的基本理論和方法。課程內(nèi)容包括：離散時(shí)間信號與系統(tǒng)；z變換；離散傅立葉變換及其快速算法；數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)；有限字長效應(yīng)等。

1.緒論（講課2學(xué)時(shí)）介紹數(shù)字信號處理的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)相比存在哪些特點(diǎn)。數(shù)字信號處理的應(yīng)用領(lǐng)域。它的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢。

基本要求

＋理解數(shù)字信號處理在各領(lǐng)域的重要性；

＋了解數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成、它的學(xué)科概貌、特點(diǎn)、應(yīng)用以及發(fā)展方向；

2.離散時(shí)間信號與系統(tǒng)（講課8學(xué)時(shí)）復(fù)習(xí)信號與系統(tǒng)的知識，并通過習(xí)題訓(xùn)練加強(qiáng)離散信號與系統(tǒng)的基本概念。

基本要求

＋掌握離散信號與系統(tǒng)的基本概念和分析方法；

＋掌握離散信號頻域分析的基本概念；

＋掌握連續(xù)信號抽樣中的理想模型及頻譜變化規(guī)律

3.Z變換（講課6學(xué)時(shí)）

基本要求

＋了解z變換及其性質(zhì)；

＋掌握系統(tǒng)函數(shù)的求解；

＋將離散信號的傅氏變換及Z變換能有機(jī)地聯(lián)系起

4.離散傅立葉變換（講課12學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）離散傅里葉變換物理意義及特性。

基本要求

＋掌握DFT的基本性質(zhì)；

＋掌握利用循環(huán)卷積計(jì)算線性卷積的方法；

＋掌握用DFT分析確定信號頻譜的方法；

＋理解DFT應(yīng)用中出現(xiàn)的一些問題原因及解決問題的方法。5.快速傅立葉變換（講課6學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）基本要求

＋掌握基2 FFT算法的基本思想和算法推導(dǎo)；

＋了解其它基的FFT算法；

＋掌握FFT在分段卷積的應(yīng)用。

6.數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)（講課4學(xué)時(shí)）

基本要求

＋掌握IIR 及FIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)；

＋了解同一傳遞函數(shù)可用不同的運(yùn)算結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，以及這些結(jié)構(gòu)在性能上的特點(diǎn)。

7.IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法（講課10學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)）基本要求

＋掌握利用模擬低通濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的基本原理；

＋掌握頻率變換法設(shè)計(jì)高通、帶通、帶阻濾波器的方法；

＋理解沖激響應(yīng)不變法和雙線性變換法的基本原理；

＋掌握IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)基本方法。

8.FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法（講課10學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)）

基本要求

＋掌握線性相位FIR系統(tǒng)的時(shí)域及頻域特性；

＋掌握FIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的窗口法和頻率取樣法； ＋了解FIR 數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念。＋數(shù)字信號處理中的有限字長效應(yīng)（講課4學(xué)時(shí)）基本要求

＋初步了解有限字長效應(yīng)對數(shù)字信號處理的影響。

三、教材與參考資料

教材：

程佩青 著、《數(shù)字信號處理教程》（第二版）、清華大學(xué)出版社出版、2001年版。

參考資料：

1.吳湘淇編著，《信號、系統(tǒng)與信號處理》，電子工業(yè)出版社，1998年；

2.鄒理和編著，《數(shù)字信號處理》，國防工業(yè)出版社，1990年；

3.奧本海姆主編，《離散時(shí)間信號處理》，科學(xué)出版社，2000年；

4.鄭南寧主編，《數(shù)字信號處理》，西安交通大學(xué)出版社，1990年

四、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工

本課程的先修課程有高等數(shù)學(xué)、信號與系統(tǒng)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等，后續(xù)課程有DSP原理及開發(fā)應(yīng)用及現(xiàn)代信號處理等。本課程是數(shù)字信號處理的入門理論課程，本課程主要是介紹信號處理的基礎(chǔ)理論和基本算法，對相應(yīng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求比較高，如級數(shù)、傅里葉變換、拉普拉斯變換等，與后續(xù)相關(guān)課程聯(lián)系緊密，如自適應(yīng)濾波、功率譜估計(jì)等。

五、說明

1． 課程采用閉卷考試形式，總評成績中平時(shí)成績占30％，其中作業(yè)和平時(shí)表現(xiàn)占10%，實(shí)驗(yàn)占20%，卷面成績占70%。

第四篇：《數(shù)字信號處理》理論教學(xué)大綱（共）

《數(shù)字信號處理》理論教學(xué)大綱

先修課程：概率論、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)、C語言程序設(shè)計(jì)、信號與系統(tǒng)。

一、課程性質(zhì)和任務(wù)

《數(shù)字信號處理》是電子信息工程、通信工程專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)必修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立 “數(shù)字信號處理”的基本概念，掌握數(shù)字信號處理基本分析方法和分析工具，為從事通信、信息或信號處理等方面的研究工作打下基礎(chǔ)。

二、教學(xué)內(nèi)容和要求

通過對本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生系統(tǒng)地掌握數(shù)字信號處理的基本原理和基本分析方法，能建立基本的數(shù)字信號處理模型。學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)字信號處理的兩個(gè)主要工具—快速傅立葉變換（FFT）與數(shù)字濾波器，為后續(xù)數(shù)字技術(shù)方面課程的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)。

課程的主要內(nèi)容如下:

1、時(shí)間離散信號與系統(tǒng)

教學(xué)內(nèi)容：理解信號數(shù)字處理的基本原理、數(shù)字信號處理的應(yīng)用及研究內(nèi)容。掌握離散信號----序列的產(chǎn)生及描述，掌握離散（數(shù)字）系統(tǒng)的表示----差分方程及系統(tǒng)時(shí)域卷積分析方法。

教學(xué)難點(diǎn)：離散系統(tǒng)的表示方法

2、Z變換 教學(xué)內(nèi)容：理解并掌握z變換及其收斂區(qū)（ROC）的概念、z變換和反z變換的計(jì)算方法。

3、離散傅立葉變換（DFT）

教學(xué)內(nèi)容：理解并掌握常用離散信號DFT變換和性質(zhì)和計(jì)算、離散傅立葉級數(shù) DFS的概念及意義和性質(zhì)、DFT的定義及性質(zhì)、周期卷積和圓周卷積以及線性卷積的關(guān)系、離散（數(shù)字）系統(tǒng)的變換分析方法、系統(tǒng)頻響和系統(tǒng)函數(shù)H（z）的概念及其計(jì)算。

教學(xué)難點(diǎn)：DFT的應(yīng)用

4、數(shù)字濾波器基本結(jié)構(gòu)

教學(xué)內(nèi)容：理解并掌握數(shù)字濾波器的常用結(jié)構(gòu)形式（IIR直接型、級聯(lián)型、并聯(lián)型，F(xiàn)IR直接型、級聯(lián)型）。

5、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法

教學(xué)內(nèi)容：主要理解并掌握沖激響應(yīng)不變法等，數(shù)字濾波器參數(shù)（通帶、阻帶、階數(shù)等）的物理概念。

教學(xué)難點(diǎn)：實(shí)際IIR濾波器的設(shè)計(jì)

FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法 教學(xué)內(nèi)容：主要理解并掌握FIR數(shù)字濾波器特點(diǎn)，理解數(shù)字濾波器（主要是低通）的雙線性變換法（IIR）和窗函數(shù)法（FIR）兩種設(shè)計(jì)方法，各種濾波器的設(shè)計(jì)。

教學(xué)難點(diǎn)：窗函數(shù)設(shè)計(jì)法

6、離散希爾伯特變換

教學(xué)內(nèi)容：了解時(shí)間連續(xù)信號的希爾伯特變換、時(shí)間離散信號的希爾伯特變換、因果序列FT下的希爾伯特變換。

7、數(shù)字信號處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn) 教學(xué)內(nèi)容：了解DSP技術(shù)概述

三、教材和參考資料

（一）建議教材

《數(shù)字信號處理》，丁玉美，西安電子科技大學(xué)出版社，2005年。

（二）參考書目

1、《數(shù)字信號處理教程》，程佩青編著，清華大學(xué)出版社，2001年。

2、《數(shù)字信號處理》，陸光華、張林讓、謝智波，西安電子科技大學(xué)出版社，2005年。

3、《數(shù)字信號處理（第二版）學(xué)習(xí)指導(dǎo)》，高西全，丁玉美編著，西安電子科技大學(xué)出版社，2001年。

4、《離散時(shí)間信號處理（第二版）》，A.V.奧本海姆，R.W.謝弗，J.R.巴克，劉樹棠，黃建國譯，西安交通大學(xué)出版社，2001。

修訂：羅仁澤 審定：汪亞南，羅朗

《數(shù)字信號處理》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

課程編號：10103535 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí) 學(xué)分：3.5 先修課程：概率論、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)、C語言程序設(shè)計(jì)、信號與系統(tǒng)。

考核方式：平時(shí)動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)報(bào)告，占課程總分20%。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)

數(shù)字信號處理是發(fā)展迅速的一門學(xué)科，應(yīng)用極其廣泛，是電子信息工程、通信工程專業(yè)本科的必修專業(yè)課。通過本課程實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生更好地掌握數(shù)字信號處理的基本概念和基本分析方法，培養(yǎng)分析問題、解決問題的實(shí)踐能力，使學(xué)生具有初步的算法分析和運(yùn)用MATLAB編程的能力。

二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時(shí)分配

實(shí)驗(yàn)一 FFT分析信號頻譜（2學(xué)時(shí)）

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模杭由顚FT的理解，掌握FFT分析信號的方法。

2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

（１）編制FFT程序，并用于分析正弦、矩形、三角形信號的頻譜；

（２）觀察混迭泄漏，柵欄效應(yīng)；（３）加窗作用。

3、主要儀器設(shè)備：計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。實(shí)驗(yàn)二 線性卷積（２學(xué)時(shí)）

１、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆者\(yùn)用循環(huán)卷積實(shí)現(xiàn)快速線性卷積的方法。

２、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

（１）編制直接法和ＦＦＴ方法計(jì)算線性卷積的程序；

（２）比較給定輸入信號和沖激響應(yīng)下，不同的卷積方法的結(jié)果以及計(jì)算速度。

3、主要儀器設(shè)備：計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。實(shí)驗(yàn)三 IIR濾波器結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)（２學(xué)時(shí)）

１、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆誌IR濾波器三種結(jié)構(gòu)的編程方法。

２、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

（１）編制IIR濾波器三種結(jié)構(gòu)（直接型、級聯(lián)型和并聯(lián)型）的程序；

（２）對給定的三個(gè)傳遞函數(shù)選擇合適的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)之；

（３）使信號通過濾波器，觀察輸出序列及濾波器頻域響應(yīng)。

3、主要儀器設(shè)備：計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。實(shí)驗(yàn)四 FIR濾波器結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)（２學(xué)時(shí)）

１、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆誇IR濾波器二種結(jié)構(gòu)的編程方法。２、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

（１）編制FIR濾波器二種結(jié)構(gòu)（直接型和級聯(lián)型）的程序；（２）對給定二個(gè)傳遞函數(shù)選擇合適的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)之；

（３）使信號通過濾波器，觀察輸出序列及濾波器的頻域響應(yīng)。

３、主要儀器設(shè)備：計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。

實(shí)驗(yàn)五 IIR濾波器設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)，必選）

１、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆彰}沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)IIR濾波器的原理及其方法。

２、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

（１）編制脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)IIR濾波器的程序；

（２）設(shè)計(jì)給定要求的低通濾波器；

（３）觀察階數(shù)的影響。

３、主要儀器設(shè)備：計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。

實(shí)驗(yàn)六 FIR濾波器的設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)，必選）

１、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆沾昂瘮?shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器程序； ２、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

（１）編制窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器程序；

（２）設(shè)計(jì)給定要求的FIR濾波器；（３）觀察長度、窗函數(shù)對頻率特性的影響。

３、主要儀器設(shè)備：計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。

三、實(shí)驗(yàn)教材及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

（一）《數(shù)字信號處理》，陸光華、張林讓、謝智波，西安電子科技大學(xué)出版社，2005年。

（二）《數(shù)字信號處理》，丁玉美，西安電子科技大學(xué)出版社，2005年。

（三）《數(shù)字信號處理》，程佩青，清華大學(xué)出版社，2001年。

第五篇：數(shù)字信號處理課程設(shè)計(jì)

目 錄

摘要...........................................................................................................................................1 1 緒論..............................................................................................................................................2

1.1 DSP系統(tǒng)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)基本原則......................................................................................2 1.2 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài).............................................................................................................2 2系統(tǒng)設(shè)計(jì)........................................................................................................................................3 3硬件設(shè)計(jì)........................................................................................................................................5

3.1 硬件結(jié)構(gòu)...........................................................................................................................5 3.2 硬件電路設(shè)計(jì)...................................................................................................................7

3.2.1 總輸入電路...........................................................................................................7 3.2.2 總輸出電路...........................................................................................................7 3.2.3 語音輸入電路.......................................................................................................9 3.2.4 語音輸出電路.......................................................................................................9 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析.........................................................................................................................10 4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果.........................................................................................................................10 4.2 實(shí)驗(yàn)分析.........................................................................................................................12 5 總結(jié)與心得體會(huì).........................................................................................................................13 參考文獻(xiàn).........................................................................................................................................14 致謝................................................................................................................................................15

摘要

基于DSP的語音信號處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用TMS320VC5509作為主處理器，TLV320AIC23B作為音頻芯片，在此基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)硬件平臺的搭建和軟件設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對語音信號的采集、濾波和回放功能，它可作為語音信號處理的通用平臺。

語音是人類相互之間進(jìn)行交流時(shí)使用最多、最自然、最基本也是最重要的信息載體。在高度信息化的今天，語音信號處理是信息高速公路、多媒體技術(shù)、辦公自動(dòng)化、現(xiàn)代通信及智能系統(tǒng)等新興領(lǐng)域應(yīng)用的核心技術(shù)之一。通常這些信號處理的過程要滿足實(shí)時(shí)且快速高效的要求，隨著DSP技術(shù)的發(fā)展，以DSP為內(nèi)核的設(shè)備越來越多，為語音信號的處理提供了良好的平臺。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于TMS320VC5509定點(diǎn)的語音信號處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對語音信號的采集、處理與回放等功能，為今后復(fù)雜的語音信號處理算法的研究和實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)提供一個(gè)通用平臺。

關(guān)鍵詞：語音處理；DSP；TMS320VC5509;TLV320AIC23B

1 緒論

語音是人類相互間所進(jìn)行的通信的最自然和最簡潔方便的形式，語音通信是一種理想的人機(jī)通信方式。語音通信的研究涉及到人工智能、數(shù)字信號處理、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、語言聲學(xué)、語言學(xué)等許多領(lǐng)域，所以說語音的通信是一個(gè)多學(xué)科的綜合研究領(lǐng)域，其研究成果具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。另外通過語音來傳遞信息是人類最重要的、最有效、最常用的交換信息的形式。語言是人類特有的功能，聲音是人類常用的工具，是相互傳遞信息的主要手段。同時(shí)也是眾構(gòu)成思想交流和感情溝通的最主要的途徑。

1.1 DSP系統(tǒng)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)基本原則

DSP（digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號。再對數(shù)字信號進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。

1.2 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)

語音信號處理作為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，已經(jīng)有很長的研究歷史。但是它的快速發(fā)展可以說是從1940年前后Dudley的聲碼器和Potter等人的可見語音開始的；20世紀(jì)60年代中期形成的一系列數(shù)字信號處理的理念和技術(shù)基礎(chǔ)；到了80年代，由于矢量量化、隱馬爾可夫模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等相繼被應(yīng)用于語音信號處理，并經(jīng)過不斷改進(jìn)與完善，使得語音信號處理技術(shù)產(chǎn)生了突破性的進(jìn)展。一方面，對聲學(xué)語音學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的研究逐漸深入，魯棒的語音識別、基于語音段的建模方法及隱馬爾可夫模型與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合成為研究的熱點(diǎn)。另一方面，為了語音識別實(shí)用化的需要，講者自適應(yīng)、聽覺模型、快速搜索識別算法以及進(jìn)一步的語言模型的研究等課題倍受關(guān)注。

在通信越來越發(fā)達(dá)的當(dāng)今世界，尤其最近幾十年，語音壓縮編碼技術(shù)在移動(dòng) 通信、IP電話通信、保密通信、衛(wèi)星通信以及語音存儲(chǔ)等很多方面得到了廣泛的應(yīng)用。因此，語音編碼一直是通信和信號處理的研究熱點(diǎn)，并其取得了驚人的進(jìn)展，目前在PC機(jī)上的語音編碼已經(jīng)趨于成熟，而如何在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)語音壓縮編碼則是近些年來語音信號處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在實(shí)際生活中，當(dāng)聲源遇到物體時(shí)會(huì)發(fā)生反射，反射的聲波和聲源聲波一起傳輸，聽者會(huì)發(fā)現(xiàn)反射聲波部分比聲源聲波慢一些，類似人們面對山體高聲呼喊后可以在過一會(huì)兒聽到回聲的現(xiàn)象。聲音遇到較遠(yuǎn)物體產(chǎn)生的反射會(huì)比遇到較近的反射波晚些到達(dá)聲源位置，所以回聲和原聲的延遲隨反射物體的距離大小改變。同時(shí)，反射聲音的物體對聲波的反射能力，決定了聽到的回聲的強(qiáng)弱和質(zhì)量。另外，生活中的回聲的成分比較復(fù)雜，有反射、漫反射、折射，還有回聲的多次反射、折射效果。

當(dāng)已知一個(gè)數(shù)字音源后，可以利用計(jì)算機(jī)的處理能力，用數(shù)字的方式通過計(jì)算模擬回聲效應(yīng)。簡單的講，可以在原聲音流中疊加延遲一段時(shí)間后的聲流，實(shí)現(xiàn)回聲效果。當(dāng)然通過復(fù)雜運(yùn)算，可以計(jì)算各種效應(yīng)的混響效果。如此產(chǎn)生的回聲，我們稱之為數(shù)字回聲。

本次實(shí)驗(yàn)的程序流程圖如下：

圖2.1 程序流程圖

本次實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)框圖如下：

圖2.2 系統(tǒng)框圖

3硬件設(shè)計(jì)

3.1 硬件結(jié)構(gòu)

圖3.1是系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖, 系統(tǒng)主要包括VC5509和A IC23 兩個(gè)模塊。

圖3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

利用VC5509 的片上外設(shè)I2C(Inter-Integrated Circuit, 內(nèi)部集成電路)模塊配置AIC23 的內(nèi)部寄存器;通過VC5509 的McBSP(Multi channel Buffered Serial Ports, 多通道緩存串口)接收和發(fā)送采樣的音頻數(shù)據(jù)。控制通道只在配置AIC23 的內(nèi)部寄存器時(shí)工作, 而當(dāng)傳輸音頻數(shù)據(jù)時(shí)則處于閑置狀態(tài)。

AIC23通過麥克風(fēng)輸入或者立體聲音頻輸入采集模擬信號, 并把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號, 存儲(chǔ)到DSP的內(nèi)部RAM中,以便DSP處理。

當(dāng)DSP完成對音頻數(shù)據(jù)的處理以后, AIC23再把數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號, 這樣就能夠在立體聲輸出端或者耳機(jī)輸出端聽到聲音。

AIC23能夠?qū)崿F(xiàn)與VC5509 DSP的McBSP端口的無縫連接, 使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡單。接口的原理框圖, 如下圖所示。

圖3.2 AIC23與VC5509接口原理圖

系統(tǒng)中A IC23的主時(shí)鐘12 MHz直接由外部的晶振提供。MODE接數(shù)字地, 表示利用I2 C控制接口對AIC23傳輸控制數(shù)據(jù)。CS接數(shù)字地, 定義了I2 C總線上AIC23的外設(shè)地址, 通過將CS接到高電平或低電平, 可以選擇A IC23作為從設(shè)備在I2 C總線上的地址。SCLK和SDIN是AIC23控制端口的移位時(shí)鐘和數(shù)據(jù)輸入端,分別與VC5509的I2C模塊端口SCL和SDA相連。

收發(fā)時(shí)鐘信號CLKX1和CLKR1由A IC23的串行數(shù)據(jù)輸入時(shí)鐘BCLK提供, 并由A IC23的幀同步信號LRCIN、LRCOUT啟動(dòng)串口數(shù)據(jù)傳輸。DX1和DR1分別與A IC23 的D IN 和DOUT 相連, 從而完成VC5509與AIC23間的數(shù)字信號通信。

3.2 硬件電路設(shè)計(jì)

3.2.1 總輸入電路

圖3.3 總輸入電路

從左到右各部分電路為：

話筒，開關(guān)，語音輸入電路，UA741高增益放大電路，有源二階帶 通濾波器。

3.2.2 總輸出電路

圖3.4 總輸出電路

從左到右各部分電路為：

LM386高頻功率放大器及其外圍器件連接電路，語音輸出電路，開關(guān)，揚(yáng)聲器。

3.2.3 語音輸入電路

圖3.5語音輸入電路

3.2.4 語音輸出電路

圖3.6 語音輸出電路

語音信號通道包括模擬輸入和模擬輸出兩個(gè)部分。模擬信號的輸入輸出電路如圖所示。上圖中MICBIAS 為提供的麥克風(fēng)偏壓，通常是3/4 AVDD，MICIN為麥克風(fēng)輸入，可以根據(jù)需要調(diào)整輸入增益。下圖中LLINEOUT 為左聲道輸出，RLINEOUT為右聲道輸出。用戶可以根據(jù)電阻阻值調(diào)節(jié)增益的大小，使語音輸入輸出達(dá)到最佳效果。從而實(shí)現(xiàn)良好的模擬語音信號輸入與模擬信號的輸出。4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按“F5”鍵運(yùn)行，注意觀察窗口中的bEcho=0，表示數(shù)字回聲功能沒有激活。這時(shí)從耳機(jī)中能聽到麥克風(fēng)中的輸入語音放送。將觀察窗口中bEcho的取值改成非0值。這時(shí)可從耳機(jī)中聽到帶數(shù)字回聲道語音放送。

分別調(diào)整uDelay和uEffect的取值，使他們保持在0-1023范圍內(nèi)，同時(shí)聽聽耳機(jī)中的輸出有何變化。

當(dāng)uDelay和uEffect的數(shù)值增大時(shí)，數(shù)字回聲的效果就會(huì)越加的明顯。

圖4.1 修改前程序圖

圖4.2 修改前程序圖

圖4.3 頻譜分析

圖4.4 左聲道及右聲道波形 4.2 實(shí)驗(yàn)分析

所以，從本實(shí)驗(yàn)可知當(dāng)已知一個(gè)數(shù)字音源后，可以利用計(jì)算機(jī)的處理能力，用數(shù)字的方式通過計(jì)算模擬回聲效應(yīng)。簡單的講，可以在原聲音流中疊加延遲一段時(shí)間后的聲流，實(shí)現(xiàn)回聲效果。當(dāng)然通過復(fù)雜運(yùn)算，可以計(jì)算各種效應(yīng)的混響效果。

聲音放送可以加入數(shù)字回聲，數(shù)字回聲的強(qiáng)弱和與原聲的延遲均可在程序中設(shè)定和調(diào)整。5 總結(jié)與心得體會(huì)

通過本次課程設(shè)計(jì)，我明白了細(xì)節(jié)決定成敗這句話的道理，在實(shí)驗(yàn)中，有很多注意的地方，都被忽視了，導(dǎo)致再花費(fèi)更多的時(shí)間去修改，這嚴(yán)重影響了試驗(yàn)的進(jìn)度。同時(shí)，在本次實(shí)驗(yàn)中我了解了ICETEK – VC5509 – A板上語音codec芯片TLV320AIC23的設(shè)計(jì)和程序控制原理，并進(jìn)一步掌握了數(shù)字回聲產(chǎn)生原理、編程及其參數(shù)選擇、控制，以及了解了VC5509DSP擴(kuò)展存儲(chǔ)器的編程使用方法。

這一學(xué)期的理論知識學(xué)習(xí)加上這次課程設(shè)計(jì)，使我對DSP有了更加深刻的了解，對數(shù)字信號的處理功能，軟硬件相結(jié)合，語音信號的采集與放送等等方面都有了很深的了解，相信本次課程設(shè)計(jì)，無論是對我以后的學(xué)習(xí)，還是工作等方面都有一個(gè)很大的幫助。因此，本次課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。

參考文獻(xiàn)

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[7]江濤,朱光喜.基于TMS320VC5402的音頻信號采集與系統(tǒng)處理[J].電子技術(shù)用,2002,28(7):70~72[8]TexasInstrumentsIncorporated:TMS320VC5402Datasheet,2001

致謝

在本次課程設(shè)計(jì)的即將完成之際，筆者的心情無法平靜，本文的完成既是筆者孜孜不倦努力的結(jié)果，更是指導(dǎo)老師樊洪斌老師親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)的結(jié)果。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的選題、研究和撰寫過程中，老師都給了我精心的指導(dǎo)、熱忱的鼓勵(lì)和支持，他的精心點(diǎn)撥為我開拓了研究視野，修正了寫作思路，對課程設(shè)計(jì)的完善和質(zhì)量的提高起到了關(guān)鍵性的作用。另外，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)和高尚的人格魅力，都給了學(xué)生很大感觸，使學(xué)生終生受益。在此，學(xué)生謹(jǐn)向老師致以最真摯的感激和最崇高的敬佩之情。

另外，還要感謝這段時(shí)間來陪我一起努力同學(xué)，感謝我們這個(gè)小團(tuán)隊(duì)，感謝每一個(gè)在學(xué)習(xí)和生活中所有給予我關(guān)心、支持和幫助的老師和同學(xué)們，幾年來我們一起學(xué)習(xí)、一起玩耍，共同度過了太多的美好時(shí)光。我們始終是一個(gè)團(tuán)結(jié)、友愛、積極向上的集體。