数字信号处理课程设计(西安科技大学通信学院)

通信与信息工程学院

数字信号处理课程设计(综合实验)

班级：电信XX班

姓名：XX

学号：XX

指导教师：李远征

设计时间：2013~2014学年第18~19周

成绩：

评

通信与信息工程学院

二〇一三年

设计一 正余弦信号的谱分析

【一】 设计目的

1. 用DFT 实现对正余弦信号的谱分析；

2. 观察DFT 长度和窗函数长度对频谱的影响；

3. 对DFT 进行谱分析中的误差现象获得感性认识。

【二】 设计原理

数字信号处理方法的一个重要用途是在离散时间域中确定一个连续时间信号的频谱，通常称为频谱分析，更具体地说，它也包括确定能量谱和功率谱。基于表征正余弦信号的基本参数，如振幅、频率和相位不随时间改变，则此信号的傅立叶变换)(ω

j e G 可以用计算

它的DTFT 得到

∑∞

-∞

=-=

n n

j j e

n g e G ωω

)()(

实际上无限长序列)(n g 首先乘以一个长度为M 的窗函数)(n w ，使它变成一个长为M 的有限长序列，)()()(1n w n g n g =，对)(1n g 求出的DTFT )(1ω

j e G 应该可以作为原连续

模拟信号)(t g a 的频谱估计，然后求出)(1ω

j e

G 在πω20≤≤区间等分为N 点的离散傅立

叶变换DFT 。为保证足够的分辨率，DFT 的长度N 选的比窗长度M 大，其方法是在截断了的序列后面补上N －M 个零。计算采用FFT 算法。

【三】 设计内容

1.

图1.1 设计内容1的运行结果

程序：

N=input('输入谱分析的长度');

n=0:N-1;

x1=cos(pi*20*n/64);

x2=cos(pi*22*n/64);

subplot(2,2,1),stem(n,x1)

xlabel('n');ylabel('x1(n)');

title('余弦序列');

subplot(2,2,2),stem(n,x2)

xlabel('n');ylabel('x2(n)');

title('余弦序列');

X1=abs(fft(x1,N));

subplot(2,2,3)

k=0:N-1;

stem(k,X1) %绘制序列的幅

xlabel('k');ylabel('X1(k)');

string=[num2str(N),'点FFT幅频曲线'];

X2=abs(fft(x2,N)); %求x2余弦序

subplot(2,2,4)

k=0:N-1;

stem(k,X2)

xlabel('k');ylabel('X2(k)');

string=[num2str(N),'点FFT幅频曲线'];

泄漏的原因:通过图可看出：频率为10Hz的余弦曲线DFT只有两个点不等于零，位于k=5和

k=27处，k=5对应于频率10Hz，k=27对应于频率54Hz(也就是-10Hz)。这样DFT确实正确的分辨了余弦信号的频率。但是这样的理想结果是恰巧得到的，此时我们借去了五个完整的余弦周期（f*N/Fs=5）. 将频率改为11Hz，采样频率和窗长度依然为32点，计算图像可看出：频谱图上k=5和k=27处都有较大的峰值，而其它的点上幅度不再为零。这两个峰值对应的频率为10Hz和12Hz，所以，信号的峰值位于两者之间，本来是单一的11Hz频率的能量会分不到许多DFT频率上，这种现象叫频率泄露，来源于截断效应。

2.

图1.2 设计内容2的运行结果

程序：

N1=input('输入谱分析的长度');

N2=input('输入谱分析的长度');

N3=input('输入谱分析的长度');

N4=input('输入谱分析的长度');

n=0:16;

x=0.5*sin(pi*2*0.22*n)+sin (pi*2*0.34*n);

X1=abs(fft(x,N1)); %求余弦序列的N1点FFT

subplot(2,2,1)

k=0:N1-1;

stem(k,X1) %绘制序列的幅频特性曲线

xlabel('k');ylabel('X1(k)');

string=[num2str(N1),'点FFT幅频曲线'];

X2=abs(fft(x,N2)); %求余弦序列的N2点FFT

subplot(2,2,2)

k=0:N2-1;

stem(k,X2) %绘制序列的幅频特性曲线

xlabel('k');ylabel('X2(k)');

string=[num2str(N2),'点FFT幅频曲线'];

X3=abs(fft(x,N3)); %求余弦序列的N3点FFT

subplot(2,2,3)

k=0:N3-1;

stem(k,X3) %绘制序列的幅频特性曲线

xlabel('k');ylabel('X3(k)');

string=[num2str(N3),'点FFT幅频曲线'];

X4=abs(fft(x,N4)); %求余弦序列的N4点FFT

subplot(2,2,4)

k=0:N4-1;

stem(k,X4) %绘制序列的幅频特性曲线

xlabel('k');ylabel('X4(k)');

string=[num2str(N4),'点FFT幅频曲线'];

DFT长度对频谱分辨率的影响:DFT样本值就是其DTFT在相应位置的采样。在图中很难看出两个峰值，因此要提高它的分辨率，故把R增大，逐渐可以看出它有两个峰值，将k换算成数字频率f=w/2*pi=k/R.这样可确定峰值的位置大体在f=0.21和0.35之附近，与信号的给定频率有一定的误差，这也是截断和泄露带来的问题，在这图上还可以看到一些较小的峰，这是很难判断是输入信号固有的，还是由泄露引起的。这说明了增加DFT长度R减小了相邻样本间的频率间距，提高频谱的视在分辨率，因而可以提高样本未知的测定精度。

3.要能分清两个频率，分辨率至少应达到f=0.03.因为此处的数字频率是对采样频率Fs

进行归一化后的，几fr最大为1，因此总的样本数至少要达到1/0.03=33. 加窗以后可以使频谱函数更加光滑，便于分辨峰值位置和准确的数值，为了提高实际分辨率，应该尽量增加信号的长度N及DF长度R,当受到条件限制不能提高N，则单独提高R可以提高视在分辨率.

说明：①图形输出结果应清楚美观，可以排版，缩放，建议充分利用子图分割显示的方式，将多幅图形显示在一个窗口中，便于比较和说明。

②代码只需给出核心部分，中间添加必要的注释（可以手写）。

③写清题号，不用抄题目，直接给出设计内容结果图形和代码即可。

【四】结果分析与体会

回答内容包括以下几点：

1.分析输出结果，说明设计是否正确，或是否达到了设计要求；

2.设计有哪些不足和可以改进之处；

3.通过本设计有哪些体会和建议。

注：回答的内容应简明扼要，要求手写完成；

内容①必答，内容②和③可根据自己对设计的了解和体会选答；

若两份报告回答内容雷同，取消两份报告的成绩。

设计二数字滤波器的设计及实现

【一】设计目的

1.熟悉IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的设计原理和方法；

2.学会调用MATLAB信号处理工具箱中的滤波器设计函数设计各种IIR和FIR数字滤

波器，学会根据滤波要求确定滤波器指标参数；

3.掌握用IIR 和FIR 数字滤波器的MATLAB 实现方法，并能绘制滤波器的幅频特性、相频特性；

4.通过观察滤波器的输入、输出信号的时域波形及其频谱，建立数字滤波的概念。

【二】 设计原理

抑制载波单频调幅信号的数学表达式为

[]))(2c o s ())(2c o s (2

1

)2c o s ()2c o s ()(000t f f t f f t f t f t s c c c ++-=

=ππππ （2.1）

其中，)2cos(t f c π称为载波，c f 为载波频率，)2cos(0t f π称为单频调制信号，0f 为调制正弦波信号频率，且满足c f >0f 。由（2.1）式可见，所谓抑制载波单频调制信号，就是两个正弦信号相乘，它有2个频率成分：和频c f +0f ，差频c f -0f ，这两个频率成分关于载波频率c f 对称。所以，1路抑制载波单频调幅信号的频谱图是关于载波频率c f 对称的两根谱线。

显然，当调制频率0f 和（或）载波频率c f 不同时，可以得到包含不同频率成分的单频调幅信号，将几路不同频率成分的单频调幅信号相加后形成混合信号，产生复合信号。

【三】 设计内容 1.

图2.1 设计内容1的运行结果

程序：

function st=mstg

%产生信号序列st ，并显示st 的时域波形和频谱

%st=mstg 返回三路调幅信号相加形成的混合信号，长度N=800 N=800; %信号长度N 为800

Fs=10000;T=1/Fs;Tp=N*T; %采样频率Fs=10kHz ，Tp 为采样时间 t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp;

fc1=Fs/10; %第1路调幅信号载波频率fc1=1000Hz

fm1=fc1/10; %第1路调幅信号的调制信号频率fm1=100Hz

fc2=Fs/20; %第2路调幅信号载波频率fc2=500Hz

fm2=fc2/10; %第2路调幅信号的调制信号频率fm2=50Hz

fc3=Fs/40; %第3路调幅信号载波频率fc3=250Hz

fm3=fc3/10; %第3路调幅信号的调制信号频率fm3=25Hz

xt1=cos(2*pi*fm1*t).*cos(2*pi*fc1*t); %产生第1路调幅信号

xt2=cos(2*pi*fm2*t).*cos(2*pi*fc2*t); %产生第2路调幅信号

xt3=cos(2*pi*fm3*t).*cos(2*pi*fc3*t); %产生第3路调幅信号

st=xt1+xt2+xt3; %三路信号相加，得到复合信号

fxt=fft(st,N); %计算信号st的频谱

%以下为绘图命令

subplot(2,1,1);

plot(t,st);grid;xlabel('t/s');ylabel('s(t)');

axis([0,Tp,min(st),max(st)]);title('(a)s(t)的波形')

subplot(2,1,2);

stem(f,abs(fxt)/max(abs(fxt)),'.');grid;title('(b)s(t)的频谱')

axis([0,Fs/8,0,1.2]);

xlabel('f/Hz');ylabel('幅度');

（注意：将函数mstg保存在M文件里面，保存名为st。在程序输入中输入文件名st.即得波形图与频谱图如上。）

2.通过观察st的频谱图，看出

（1）低通滤波器的通带截止频率应大于275HZ（故选300HZ），阻带截止频率应小于450HZ （故选400HZ）；

低通滤波器程序与幅频特性图：（要求：通带截止300HZ，最大衰减0.1dB；通带截止400HZ，最小衰减60dB）

程序：

wp=300*2*pi;ws=400*2*pi;

rp=0.1;rs=60;

[N,wpo]=ellipord(wp,ws,rp,rs,'s') ; %最小阶数和截止频率

[B,A]=ellip(N,rp,rs,wpo,'low','s') ; %求传递函数的分子分母系数

fk=linspace(0,1000,200) ; %等分段

w=2*pi*fk;

h=freqs(B,A,w) ;

magh=abs(h) ;

plot(fk,magh)

title('低通幅频响应')

图2.2 设计内容2的运行结果

（2）带通滤波器的通带截止频率应包含450 HZ ~550 HZ（故选400 HZ~600 HZ），阻带截止频率应包含275 HZ和900 HZ（故选300 HZ ~800HZ）；

带通滤波器程序与幅频特性图：（要求：通带截止400HZ和600HZ，最大衰减0.1dB;

阻带截止300HZ和800HZ，最小衰减60dB）

程序：

wp=[400*2*pi, 600*2*pi]; ws=[300*2*pi,800*2*pi];

rp=0.1;rs=60;

[N,wpo]=ellipord(wp,ws,rp,rs,'s');

[B,A]=ellip(N,rp,rs,wpo,'s');

fk=linspace(0,1000,200) ; %等分段

w=2*pi*fk;

h=freqs(B,A,w) ;

magh=abs(h) ;

plot(fk,magh)

title('带通幅频响应')

图2.2 设计内容2的运行结果

（3）高通滤波器的通带截止频率应小于900 HZ（故选800 HZ），阻带截止频率应大于550 HZ （故选600 HZ）；

高通滤波器程序与幅频特性图：（要求：通带截止800HZ，最大衰减0.1dB;阻带截止600HZ，最小衰减60dB）

程序：

wp=800*2*pi; ws=600*2*pi;

rp=0.1;rs=60;

[N,wpo]=ellipord(wp,ws,rp,rs,'s');

[B,A]=ellip(N,rp,rs,wpo,'high','s');

fk=linspace(0,1000,200) ; %等分段

w=2*pi*fk;

h=freqs(B,A,w) ;

magh=abs(h) ;

plot(fk,magh)

title('高通幅频响应')

图2.2 设计内容2的运行结果

3.低通滤波器效果：

程序：将函数mstg保存在M文件里面，保存名为st。在程序输入中输入文件名st. function st=mstg

N=800

Fs=10000;T=1/Fs;Tp=N*T

t=0:T:(N-1)*T;k=0:N-1;f=k/Tp

fc1=Fs/10

fm1=fc1/10

fc2=Fs/20

fm2=fc2/10

fc3=Fs/40

fm3=fc3/10

xt1=cos(2*pi*fm1*t).*cos(2*pi*fc1*t)

xt2=cos(2*pi*fm2*t).*cos(2*pi*fc2*t)

xt3=cos(2*pi*fm3*t).*cos(2*pi*fc3*t)

st=xt1+xt2+xt3

fxt=fft(st,N)

subplot(2,1,1)

plot(t,st);grid;xlabel('t/s');ylabel('s(t)')

axis([0,Tp,min(st),max(st)]);title('(a)s(t)的波形')

subplot(2,1,2)

stem(f,abs(fxt)/max(abs(fxt)),'.');grid;title('(b)s(t)')

axis([0,Fs/8,0,1.2])

xlabel('f/Hz');ylabel('幅度')

figure

wp=400*2*pi;ws=300*2*pi

rp=0.1;rs=60

[n,wn]=ellipord(wp,ws,rp,rs,'s')

[b,a]=ellip(n,rp,rs,wn,'low','s')

fk=linspace(1,3000,100)

w=2*pi*fk

h=freqs(b,a,w)

magh=abs(h)

subplot(2,1,1);plot(fk,magh);title('低通幅频响应')

phah=unwrap(angle(h))

subplot(2,1,2);plot(fk,phah);title('低通相频响应')

figure;

H=[tf(b,a)]

[y,t1]=lsim(H,st,t)

subplot(3,1,1);plot(t,st),title('滤波前序列')

subplot(3,1,2);plot(t1,y),title('滤波后序列')

subplot(3,1,3)

fyt=fft(y,N)

stem(f,abs(fyt)/max(abs(fyt)),'.');title('滤波后频域图'),grid; axis([0,Fs/8,0,1.2])

图2.3 设计内容3的运行结果

带通滤波器效果：

程序：

figure;

fp1=400;fpu=600;fs1=300;fsu=700;

wp=[2*fp1*pi,2*fpu*pi];ws=[2*fs1*pi,2*fsu*pi];

rp=0.1;rs=60

[n,wn]=ellipord(wp,ws,rp,rs,'s')

[B,A]=ellip(n,rp,rs,wn,'s')

fk=linspace(1,1000,500)

w=2*pi*fk

h=freqs(B,A,w)

magh=abs(h)

subplot(2,1,1);plot(fk,magh);title('带通幅频响应')

figure;

H=[tf(A,B)]

[y,t1]=lsim(H,st,t)

subplot(3,1,1);plot(t,st),title('滤波前序列')

subplot(3,1,2);plot(t1,y),title('滤波后序列')

subplot(3,1,3)

fyt=fft(y,N)

stem(f,abs(fyt)/max(abs(fyt)),'.');title('滤波后频域图'),grid; axis([0,Fs/8,0,1.2])

图2.3 设计内容3的运行结果

高通滤波器效果：

程序：

figure

wp=900*2*pi;ws=800*2*pi

rp=0.1;rs=60

[n,wn]=ellipord(wp,ws,rp,rs,'s')

[b,a]=ellip(n,rp,rs,wn,'high','s')

fk=linspace(1,1000,100)

w=2*pi*fk

h=freqs(b,a,w)

magh=abs(h)

subplot(3,1,1);plot(fk,magh);title('高通幅频响应')

phah=unwrap(angle(h))

subplot(3,1,2);plot(fk,phah);title('高通相频响应')

figure;

H=[tf(a,b)]

[y,t1]=lsim(H,st,t)

subplot(3,1,1);plot(t,st),title('滤波前序列')

subplot(3,1,2);plot(t1,y),title('滤波后序列')

subplot(3,1,3)

fyt=fft(y,N)

stem(f,abs(fyt)/max(abs(fyt)),'.');title('滤波后频域图'),grid;

axis([0,Fs/8,0,1.2])

图2.3 设计内容3的运行结果

说明：①图形输出结果应清楚美观，可以排版，缩放，建议充分利用子图分割显示的方式，将多幅图形显示在一个窗口中，便于比较和说明。

②代码只需给出核心部分，中间添加必要的注释（可以手写）。

③写清题号，不用抄题目，直接给出设计内容结果图形和代码即可。

【四】结果分析与体会

回答内容包括以下几点：

1.分析输出结果，说明设计是否正确，或是否达到了设计要求；

2.设计有哪些不足和可以改进之处；

3.通过本设计有哪些体会和建议。

注：回答的内容应简明扼要，要求手写完成；

内容①必答，内容②和③可根据自己对设计的了解和体会选答；

若两份报告回答内容雷同，取消两份报告的成绩。

设计三语音信号滤波处理

【一】设计目的

1.了解语音信号的产生、采集，能绘制语音信号的频率响应曲线及频谱图；

2学会用MATLAB对语音信号进行分析和处理；

3.掌握用滤波器去除语音信号噪声的方法，观察去噪前后的语音信号。

【二】设计原理

1.语音信号的采集

在MATLAB软件平台下，利用函数wavread（）对语音信号采集，并记录采样频率和采样点数。将语音信号转换成计算机能够运算的有限长序列。

2. 用FFT作谱分析

步骤如下：

图3.1 连续信号谱分析过程

3.设计滤波器去除语音信号的噪声

通过wavread（）函数将语音信号读入，通过频率采样及fft ( )产生信号，并对之加噪，通过窗函数法设计滤波器滤掉该语音信号的噪声，对比滤波前后的语音波形和频谱。

【三】设计内容

1.

图

3.1 设计内容1的运行结果

程序：

Fs=8000; % 给出抽样频率

x=wavread('C:\bird.wav' );

[x,fs]=wavread('C:\bird.wav' ); % 把语音信号进行加载入Matlab 仿真软件平台中

sound(x,fs); % 对加载的语音信号进行回放

stem(x);

title('语音信号的时域波形')

2.语音信号的时域波形如下：

加入正弦噪声时域波形如下：

加入白噪声时域波形如下：

Fs=8000; % 给出抽样频率

x=wavread('C:\bird.wav' );

[x,fs,nbits]=wavread('C:\bird.wav' ); % 把语音信号进行加载入Matlab 仿真软件平台中

sound(x,fs,nbits);

n = length (x) ; %求出语音信号的长度

X=fft(x,n); %傅里叶变换

subplot(3,2,1);plot(x);title('原始信号时域波形');

subplot(3,2,2);plot(abs(X));title('原始域波形')

[x,fs,nbits]=wavread ('C:\bird.wav');

n = length (x) ; %求出语音信号的长度

noise=0.04*sin(10000*pi*x);%sin函数产生正弦噪声

s=x+noise; %语音信号加入正弦噪声

sound(s);

subplot(3,2,3);plot(s);title('加正弦噪语音信号的时域波形');

S=fft(s); %傅里叶变换

subplot(3,2,4);plot(abs(S));title('加正弦噪语音信号的频域波形')

[x,fs,nbits]=wavread ('C:\bird.wav');

n = length (x) ; %求出语音信号的长度

noise=rand(size(x/5));%产生白噪声

s=x+noise; %语音信号加入白噪声

sound(s);

subplot(3,2,5);plot(s);title('加白噪声语音信号的时域波形');

S=fft(s); %傅里叶变换

subplot(3,2,6);plot(abs(S));title('加白噪声语音信号的频域波形')

图3.2 设计内容2的运行结果

3.根据对加噪语音信号谱的分析得滤除噪声所需的滤波器应为低通滤波器，技术指标如下：

Fp=1000HZ;Fs=1200HZ; rp=0.1;rs=60

程序：

Fp=1000;

Fs=1200;

wp=2*pi*Fp;

ws=2*pi*Fs;

rp=0.1;rs=60

[n,wn]=ellipord(wp,ws,rp,rs,'s')

[b,a]=ellip(n,rp,rs,wn,'low','s')

fk=linspace(1,3000,100)

w=2*pi*fk

h=freqs(b,a,w)

magh=abs(h)

subplot(2,1,1);plot(fk,magh);title('低通幅频响应')

phah=unwrap(angle(h))

subplot(2,1,2);plot(fk,phah);title('低通相频响应')

图3.3 设计内容3的运行结果

4.

程序：

Ft=8000;

Fp=1000;

Fs=1200;

wp=2*pi*Fp/Ft;

ws=2*pi*Fs/Ft;

fp=2*Ft*tan(wp/2);

fs=2*Fs*tan(wp/2);

[n11,wn11]=buttord(wp,ws,1,50,'s'); %求低通滤波器的阶数和截止频率

[b11,a11]=butter(n11,wn11,'s'); %求S域的频率响应的参数

[num11,den11]=bilinear(b11,a11,0.5); %利用双线性变换实现频率响应S域到Z域的变换

[x,fs,nbits]=wavread ('C:\bird.wav');

n = length (x) ; %求出语音信号的长度

noise=0.04*sin(10000*pi*x);%sin函数产生正弦噪声

s=x+noise; %语音信号加入正弦噪声

z11=filter(num11,den11,s);

sound(z11);

m11=fft(z11); %求滤波后的信号

subplot(2,2,1);plot(z11);title('加入正弦噪声滤波后的时域波形');

subplot(2,2,2);plot(abs(m11),'r');title('加入正弦噪声滤波后的频域波形');

[x,fs,nbits]=wavread ('C:\bird.wav');

n = length (x) ; %求出语音信号的长度

noise=rand(size(x/5));%产生白噪声

s=x+noise; %语音信号加入白噪声

z11=filter(num11,den11,s);

sound(z11);

m11=fft(z11); %求滤波后的信号

subplot(2,2,3);plot(z11);title('加入白噪声滤波后的时域波形');

subplot(2,2,4);plot(abs(m11),'r');title('加入白噪声滤波后的频域波形');

图3.4 设计内容4的运行结果

说明：①图形输出结果应清楚美观，可以排版，缩放，建议充分利用子图分割显示的方式，将多幅图形显示在一个窗口中，便于比较和说明。

②代码只需给出核心部分，中间添加必要的注释（可以手写）。

③写清题号，不用抄题目，直接给出设计内容结果图形和代码即可。

【四】结果分析与体会

回答内容包括以下几点：

①分析输出结果，说明设计是否正确，或是否达到了设计要求；

②设计有哪些不足和可以改进之处；

②通过本设计有哪些体会和建议。

注：回答的内容应简明扼要，要求手写完成；

内容①必答，内容②和③可根据自己对设计的了解和体会选答；

若两份报告回答内容雷同，取消两份报告的成绩。

设计五倒频系统的软件仿真实现及应用

【一】设计目的

1.掌握用调制器和滤波器设计倒频系统的原理和方法；

2.在掌握相关知识的基础上，学会自己设计实验，分析验证倒频系统用于话音加密的性能和效果，提高进行信号分析和处理的能力。

【二】设计原理

为了通信保密，对讲机大都具有话音加密功能。话音保密就是对通话信息进行伪装，使未经授权者不能听懂其通话内容。未被伪装处理的话音称为明话，对话音信息进行伪装处理过程称语音加密，加密后的话音信息称为密话，用与加密相反的算法将密话恢复成能听懂的明话，这个过程称为解密或脱密。

倒频是目前对讲机大都采用的话音保密技术。倒频顾名思义就是将信号的高频和低频进行交换，即将信号的高频部分搬到低频段，而将低频部分搬到高频段。倒频后的信号和原始信号具有相同的频带范围。由于原始话音信号的频率成分被置乱从而降低了可懂度，起到话音保密作用。在接收端用同样的倒频器再将信号恢复。

倒频系统的工作原理如图5.1所示，输入信号的最高角频率为m ω。图中HP 是理想高

通滤波器，其截止角频率为b ω，即?

??<>=b b

A j ωωωωω|| 0|| )(H 11；LP 为理想低通滤波器，

截至角频率为m ω，即??

?><=m

m

A j ωωωωω|| 0|| )(H 22；121==A A 。

图5.1倒频系统的原理框图

倒频系统的输入信号的t x 的频谱)(ωj X 和输出信号t y 的频谱)(ωj Y 如图5.2

图5.2倒频系统的输入和输出信号的频谱示意图

【三】设计内容

1.程序：

t0=0.5;

fc=50;

fs=1000;

fb=240;

ma=0.8;

N=1024;k=0:N-1; t=linspace(0,0.5,100);y=[]; for t1=t

if t1>=t0

y=[y,0];

elseif t1>=(3*t0)/4

y=[y,t1-t0];

elseif t1>t0/4

y=[y,-t1+t0/4];

elseif t1>=0

y=[y,t1];

end

end

%分段函数

subplot(3,3,1);

plot(t,y);

xlabel('t/s');

ylabel('y');

title('分段函数的波形');grid;

y1=abs(fft(y,N));

subplot(3,3,2);

stem(k,abs(y1),'.');

xlabel('f/HZ');

title('分段函数的频谱');grid;

%调制信号

y2=cos(2*pi*fb*t); %载波

y3=y.*y2;

subplot(3,3,3);

plot(t,y3);

xlabel('t/s');

ylabel('y');

title('调制信号的波形');grid;

y4=abs(fft(y3,N));

subplot(3,3,4);

stem(k,abs(y4),'.');

xlabel('f/HZ');

title('调制信号的频谱');grid;

%高通滤波器

fp=207;

Fs=200;

wp=2*fp/fs;ws=2*Fs/fs;rp=0.1;rs=60;

[N1,wpo]=ellipord(wp,ws,rp,rs);

[b,a]=ellip(N1,rp,rs,wpo,'high');

[H,w]=freqz(b,a,1024);

y5=filter(b,a,y3);

subplot(3,3,5);

plot(w*50*pi,20*log10(abs(H)/max(abs(H))));

title('高通滤波器');grid;

axis([0,500,-60,10]);

y6=abs(fft(y5,N));

subplot(3,3,6);

stem(k,abs(y6),'.');

xlabel('f/HZ');

title('高通滤波器频谱');grid;

y7=y5.*cos(2*pi*(fb+150)*t);

y8=fft(y7,N);

subplot(3,3,7);

stem(k,abs(y8),'.');

title('通过高通滤波器后的频谱搬移')

xlabel('f/HZ');

axis([0,1200,0,2]);

%低通滤波器

fp=195;Fs=200;

wp=2*fp/fs;ws=2*Fs/fs;rp=0.1;rs=60;

[N1,wpo]=ellipord(wp,ws,rp,rs);

[b,a]=ellip(N1,rp,rs,wpo,'low');

[H,w]=freqz(b,a,1024);

y9=filter(b,a,y7);

subplot(3,3,8);

plot(w*50*pi,20*log10(abs(H)/max(abs(H))));

title('低通滤波器');grid;

axis([0,500,-60,10]);

%倒频

y10=abs(fft(y9,N));

subplot(3,3,9);

stem(k,abs(y10),'.');

xlabel('f/HZ');

title('倒频后信号频谱');grid;

数字信号处理课程设计报告

抽样定理的应用 摘要 抽样定理表示为若频带宽度有限的，要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于2倍信号最高频率。抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号的频谱无混叠。 语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音 信号进行处理的新兴学科，是目前发展最为迅速的学科之一，通过语音传递信息是人类最重要，最有效，最常用和最方便的交换信息手段，所以对其的研究更显得尤为重要。 Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用 软件，它可以将声音文件变换成离散的数据文件，然后用起强大的矩阵运算能力处理数据。这为我们的本次设计提供了强大并良好的环境！ 本设计要求通过利用matlab对模拟信号和语音信号进行抽样，通过傅里叶变换转换到频域，观察波形并进行分析。 关键词：抽样Matlab

目录 一、设计目的： (2) 二、设计原理： (2) 1、抽样定理 (2) 2、MATLAB简介 (2) 3、语音信号 (3) 4、Stem函数绘图 (3) 三、设计内容： (4) 1、已知g1(t)=cos(6πt),g2(t)=cos(14πt),g3(t)=cos(26πt),以抽样频率 fsam=10Hz对上述三个信号进行抽样。在同一张图上画出g1(t)，g2(t)，g3(t)及其抽样点,对所得结果进行讨论。 (4) 2、选取三段不同的语音信号，并选取适合的同一抽样频率对其进 行抽样，画出抽样前后的图形，并进行比较，播放抽样前后的语音。 (6) 3、选取合适的点数，对抽样后的三段语音信号分别做DFT，画图 并比较。 (10) 四、总结 (12) 五、参考文献 (13)

软件工程课程设计方案报告范例

西安科技大学 软件工程课程设计报告 题目：图书馆管理系统 班级：软件工程** 学号： ********** 姓名： ******* 2013年1月

目录 1绪论 (1) 2 可行性研究报告 (1) 3 需求规格说明书 (4) 4 总体设计说明书 (7) 5 数据库设计说明书 (8) 6 详细设计说明书 (9) 7 系统实现 (11) 8测试分析报告 (23) 参考文献

1.绪论 1.1 选题目的及意义 随着计算机技术的快速发展，人们对用计算机代替手工管理信息的需求越来越强烈，越来越多的计算机软件如雨后春笋般的应用于人们生产生活的各个领域，为人们提供各种各样的便利。本图书馆管理系统应用软件可以有效地解决高等院校、中小学图书馆由于藏书量增大而带来的管理问题，图书馆管理员可以更好地管理学校图书馆藏书信息，学生可以更方便地享受借书还书的服务，为更有效地学习知识提供有利的保证。 对于我来说，选择这个题目作为课程设计的题目有以下两个原因：一是因为自从上大学以来，每当在图书馆借书的时候，我都会留心观察一下图书馆管理员的那台计算机上显示的内容，久而久之，就对本系统的基本流程越来越了解，做好一个软件的前提是必须对这个软件的功能和原理非常熟悉，相比别的题目，我对这个题目更加了解；二是本学期通过学习Java程序设计和Oracle数据库课程，我觉得这个题目虽然没有那么难（涉及算法的内容很少），但也不是轻而易举就能完成的，所以我想挑战一下自己，看看自己的实现能力到底怎么样，因此决定用面向对象方法学的思想，前台用Java程序设计语言编写界面，访问Oracle数据库中的数据，完成本系统。 1.2 系统概述 本系统通过JDBC-ODBC桥实现前后台数据的联系，基本上实现了一个图书馆管理系统所具备的基本功能，本系统把使用者分为三类：超级管理员、普通管理员、读者，对三种用户分别设计了各自的主界面，以便更好的实现信息的隐藏性，超级管理员可以进行这个系统所有操作；管理员只能执行超级管理员的基本功能，查看自己的信息；读者只能查看自己的信息，对自己当前借书进行挂失和续借两种操作，查询图书馆的藏书。 2.可行性研究报告 2.1 编写目的 本报告编写目的在于研究图书馆管理系统应用软件是否可行，指出本软件开发所使用的方法和手段，并对该软件前景进行分析。 本报告的预期读者是：高等院校、中小学图书馆管理人员、程序设计人员、以及对图书馆管理系统感兴趣的爱好者。 2.2 相关背景 工程名称：图书馆管理应用软件 工程产品名称：高校图书馆管理系统应用软件 工程的组织者：西安科技大学计算机学院软件工程系 产品用户：高校图书馆、中小学图书馆； 产品的生产者：西安科技大学计算机学院软件工程062班袁震； 产品设计者：西安科技大学计算机学院软件工程062班袁震； 2.3 可行性研究的前提 本图书管理系统在功能上要求完成以下基本功能： a).读者、管理员登陆；

直流电动机调速课程设计

《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业：电气自动化 学生姓名： 班级： 09电气自动化大专 指导老师： 提交日期： 2012 年 3 月

前言 在电机的发展史上，直流电动机有着光辉的历史和经历，皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献，这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣，现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分，因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工效率。

数字信号处理课设+语音信号的数字滤波

语音信号的数字滤波 ——利用双线性变换法实现IIR数字滤波器的设计一．课程设计的目的 通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；熟悉用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器的原理与方法，掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法，掌握数字滤波器的计算机仿真方法，并能够对设计结果加以分析。 二．设计方案论证 1.IIR数字滤波器设计方法 IIR数字滤波器是一种离散时间系统，其系统函数为 假设M≤N，当M＞N时,系统函数可以看作一个IIR的子系统和一个(M-N)的FIR子系统的级联。IIR数字滤波器的设计实际上是求解滤波器的系数和，它 是数学上的一种逼近问题，即在规定意义上（通常采用最小均方误差准则）去逼近系统的特性。如果在S平面上去逼近，就得到模拟滤波器；如果在z平面上去逼近，就得到数字滤波器。 2.用双线性变换法设计IIR数字滤波器 脉冲响应不变法的主要缺点是产生频率响应的混叠失真。这是因为从S平面到Ｚ平面是多值的映射关系所造成的。为了克服这一缺点，可以采用非线性频率压缩方法，将整个频率轴上的频率范围压缩到-π/T～π/T之间，再用z=e sT转换 平面的-π/T～π到Z平面上。也就是说，第一步先将整个S平面压缩映射到S 1 /T一条横带里；第二步再通过标准变换关系z=e s1T将此横带变换到整个Z平面上去。这样就使S平面与Z平面建立了一一对应的单值关系，消除了多值变换性，也就消除了频谱混叠现象，映射关系如图1所示。 图1双线性变换的映射关系 为了将S平面的整个虚轴jΩ压缩到S1平面jΩ1轴上的-π/T到π/T段上，可以通过以下的正切变换实现

嵌入式系统课程设计报告

湖北民族学院 信息工程学院 课程设计报告书 题目 :基于A RM的数字式万年历 课程：嵌入式系统课程设计 专业：电子信息科学与技术 班级： 03114411 学号： 031441119 学生姓名：田紫龙 指导教师：易金桥 2017年6 月20 日

信息工程学院课程设计任务书 学号031441119学生姓名田紫龙专业（班级）0314411 设计题目基于 ARM 的数字式万年历 1.能测量温度并且实时显示； 2.具有时间显示功能，能够显示年月日，时分秒，并且可以手动调节时间。 设 3. 具有 12 小时制和 24 小时制切换功能。 计 技 术 参 数 对年、月、日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能。温度采集 选用 DS18B20芯片，万年历采用直观的数字显示，数据显示采用1602 液晶显 示模块，可以在LCD1602 上同时显示年、月、日、周日、时、分、秒，还具有 设 时间校准整点灯光提醒等功能。制作仿真和实物。 计 要 求 [1]苏平 . 单片机的原理与接口技术 [M]. 北京 : 电子工业出版社， 2006,1-113. [2]王忠民 . 微型计算机原理 [M]. 西安 : 西安科技大学出版社， 2003,15-55. [3]左金生 . 电子与模拟电子技术 [M]. 北京 : 电子工业出版社， 2004,105-131. [4]新编单片机原理与应用（第二版）. 西安电子科技大学出版社， 2007.2 [5]张萌 . 单片机应用系统开发综合实例 [M]. 北京：清华大学出版社， 2007.7 [6] 朱思荣． 51 单片机实现公历与农历、星期的转换[Z].当当电子网 [7]李广弟 . 单片机原理及应用 [M] 北京航空航天大学出版社 ,2004 年 参[8] 王越明 . 电子万年历的设计 [J]. 黑龙江科技信息， 2004 年 考 资 料 2017年 6 月 20 日

课程设计报告直流电机调速系统(单片机)

专业课程设计 题目三 直流电动机测速系统设计 院系： 专业班级： 小组成员： 指导教师： 日期：

前言 1.题目要求 设计题目：直流电动机测速系统设计 描述：利用单片机设计直流电机测速系统 具体要求：8051单片机作为主控制器、利用红外光传感器设计转速测量、检测直流电机速度，并显示。 元件：STC89C52、晶振（12MHz ）、小按键、ST151、数码管以及电阻电容等 2.组内分工 （1）负责软件及仿真调试：主要由完成 （2）负责电路焊接： 主要由完成 （3）撰写报告：主要由完成 3.总体设计方案 总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示: 单片机 PWM 电机驱动 数码管显示 按键控制

一、转速测量方法 转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法(如离心式转速表) 、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪) 以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。 对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种： ①测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测信号的频率fx 可表示为 f x =Nt(1) ②测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc 为时钟脉冲信号频率。 ③多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。 电子式定时计数法测量频率时, 其测量准确度主要由两项误差来决定: 一项是时基误差; 另一项是量化±1 误差。当时基误差小于量化±1 误差一个或两个数量级时,这时测量准确度主要由量化±1 误差来确定。对于测频率法,测量相对误差为： Er1 =测量误差值实际测量值×100 % =1N×100 % (2) 由此可见,被测信号频率越高, N 越大, Er1 就越小,所以测频率法适用于高频信号( 高转速信号) 的测量。对于测周期法,测量相对误差为： Er2 =测量误差值实际测量值×100 % =1m0×100 % (3) 对于给定的时钟脉冲fc , 当被测信号频率越低时,m0 越大, Er2 就越小,所以测周期法适用于低频信号( 低转速信号) 的测量。对于多周期测频法,测量相对误差为： Er3 =测量误差值实际测量值100%=1m2×100 % (4) 从上式可知,被测脉冲信号周期数m1 越大, m2 就越大,则测量精度就越高。

数字信号处理课设共18页文档

数字信号处理课程设计 姓名：刘倩 学号：201014407 专业：信息与计算科学 实验一：常见离散信号产生和实现 一、实验目的： 1、加深对常用离散信号的理解； 2、掌握matlab 中一些基本函数的建立方法。 二、实验原理： 1.单位抽样序列 在MATLAB 中可以利用zeros()函数实现。 如果)(n δ在时间轴上延迟了k 个单位，得到)(k n -δ即： 2．单位阶越序列 在MATLAB 中可以利用ones()函数实现。 3．正弦序列 在MATLAB 中 4．复指数序列 在MATLAB 中 5．指数序列 在MATLAB 中

实验内容：由周期为10的正弦函数生成周期为20的余弦函数。 实验代码： n=0:30; y=sin(0.2*pi*n+pi/2); y1=sin(0.1*pi*n+pi/2); subplot(121) stem(n,y); xlabel ('时间序列n');ylabel('振幅');title('正弦函数序列y=sin(0.2*pi*n+pi/2)'); subplot(122) stem(n,y1); xlabel ('时间序列n');ylabel('振幅'); title('正弦函数序列y=sin(0.2*pi*n+pi/2)'); 实验结果： 实验二：离散系统的时域分析 实验目的：加深对离散系统的差分方程、冲激响应和卷积分析方法的理解。实验原理：离散系统 其输入、输出关系可用以下差分方程描述： 输入信号分解为冲激信号， 记系统单位冲激响应 则系统响应为如下的卷积计算式：

当N k d k ,...2,1,0==时，h[n]是有限长度的（n ：[0，M]），称系统为FIR 系统；反之，称系统为IIR 系统。 在MATLAB 中，可以用函数y=filter(p,d,x)实现差分方程的仿真，也可以用函数 y=conv(x,h)计算卷积，用y=impz(p,d,N)求系统的冲激响应。 实验内容：用MATLAB 计算全解 当n>=0时，求用系数差分方程y[n]+y[n-1]-6y[n-2]=x[n]描述的一个离散时间系统对阶跃输入x[n]=8μ[n]的全解。 实验代码： n=0:7; >> [y,sf]=filter(1,[1 1 -6],8*ones(1,8),[-7 6]); >> y1(n+1)=-1.8*(-3).^n+4.8*(2).^n-2; >> subplot(121) >> stem(n,y); >> title('由fliter 函数计算结果'); >> subplot(122) >> stem(n,y1); >> title('准确结果'); 实验结果： 结果分析：有图可得由fliter 函数得出的结果与计算出的准确结果完全一致。 实验三FFT 算法的应用

课程设计--直流电机报告--

河南科技大学 课程设计说明书 课程名称现代电子系统课程设计 题目＿直流电机控制设计＿＿ 学院＿电子信息工程学院 班级＿电信科081 学生姓名＿＿ 000＿＿ 指导教师＿齐晶晶、张雷鸣＿＿＿ 日期＿ 2011年12月16日＿＿＿＿ 课程设计任务书 （指导教师填写） 课程设计名称现代电子系统课程设计学生姓名袁伟伟_专业班级信科081

设计题目直流电机控制设计 一、课程设计目的 学习直流电机PWM的FPGA控制； 掌握PWM控制的工作原理； 掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法； 了解基于FPGA的电子系统的设计方法。 二、设计内容、技术条件和要求 利用PWM控制技术实现直流电机的速度控制。 （1）基本要求： a．速度调节：4档，数字显示其档位。 b．能控制电机的旋转方向。 c．通过红外光电电路测得电机的转速，设计频率计用4位10进制显示电机的转速。 （2）发挥部分 a．设计“去抖动”电路，实现直流电机转速的精确测量。 b．修改设计，实现直流电机的闭环控制，旋转速度可设置。 c．其它。 三、时间进度安排 布置课题和讲解：1天 查阅资料、设计：4天 实验：3天 撰写报告：2天 四、主要参考文献 何小艇《电子系统设计》浙江大学出版社2008.1 潘松黄继业《EDA技术实用教程》科学出版社2006.10 齐晶晶《现代电子系统设计》实验指导书电工电子实验教学中心2009.8 指导教师签字：2011年11月28日 摘要 电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装

置。电动机也俗称马达，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。21世纪，在工业化集成电路设计中，直流电机得到了广泛的应用，直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛应用于收录机、录像机、电吹风、电子表、玩具等。所以，多功能、人性化、易操作的电机设计成了一个趋势。本文对于直流电机方面的研究，是基于Quartus2软件，利用FPGA器件，通过VHDL语言编程对直流电机进行基本的自动操作控制。 本次直流电机主要有以下功能： 1.转速调节。转速调节通过档位来实现，档位为一、二、三、四档， 每个档位都设定自己的速度，随着档位的的升高速度逐渐增大，速度的改变通过改变PWM信号的占空比来是实现。 2.正反转控制。设置一个按键，调节按键时电机能够改变转动方向。 原理为档按下按键时，改变了加在电机两端电压的极性。 3.转速显示。转机转动时会有一个速度，速度能够正确的显示在数 码管上，并能用实验仪器正确测出。原理为设计一个频率计，测试电机转速。 目录 一、任务解析 (4)

数字信号处理课程规划报告

数字信号处理课程设计报告《应用Matlab对信号进行频谱分析及滤波》 专业： 班级： 姓名： 指导老师： 二0 0五年一月一日

目录 设计过程步骤（） 2.1 语音信号的采集（） 2.2 语音信号的频谱分析（） 2.3 设计数字滤波器和画出其频谱响应（） 2.4 用滤波器对信号进行滤波（） 2.5滤波器分析后的语音信号的波形及频谱（） ●心得和经验（）

设计过程步骤 2.1 语音信号的采集 我们利用Windows下的录音机，录制了一段开枪发出的声音，时间在1 s内。接着在C盘保存为WAV格式，然后在Matlab软件平台下．利用函数wavread对语音信号进行采样，并记录下了采样频率和采样点数，在这里我们还通过函数sound引入听到采样后自己所录的一段声音。通过wavread函数和sound的使用，我们完成了本次课程设计的第一步。其程序如下： [x,fs,bite]=wavread('c:\alsndmgr.wav',[1000 20000]); sound(x,fs,bite); 2.2 语音信号的频谱分析 首先我们画出语音信号的时域波形；然后对语音信号进行频谱分析，在Matlab中，我们利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性性。到此，我们完成了课程实际的第二部。 其程序如下： n=1024; subplot(2,1,1); y=plot(x(50:n/4)); grid on ; title('时域信号') X=fft(x,256); subplot(2,1,2); plot(abs(fft(X))); grid on ; title('频域信号'); 运行程序得到的图形：

控制小直流电机转速微机原理课程设计[文档在线提供]

课程设计任务书2009~2010学年第1学期 学院: 信息科学与工程学院 专业年级: 自动化075班 课程: 微机原理与应用 指导教师: 柴琳 学号：200704134117 姓名：王强

一、设计题目 8086微机应用DAC0832控制小直流电机转速的设计 二、设计目的 巩固“微机原理”课程学过的知识，加强理论与实践的联系。通过本课程设计，使学生初步了解8086系列微机系统的硬件设备，学会8086系列编程指令的基本功能。 三、设计内容与要求 1、内容 采用8086CPU构建微机系统，扩展4K EPROM和2K静态RAM作为存储系统，采用最小模式，利用DAC0832，编制程序输出双极性模拟电压驱动小直流电机，使电机能以不同转速正反向运行。 2、设计要求 （1）、查阅文献资料，了解DAC0832双极性电压输出控制原理，并在报告书中综述之。 （2）、设计系统的硬件连接原理图，对原理图加以说明。 （3）、画出程序框图，并说明。 （4）、编写应用程序，并注解程序。 （5）、提交课程设计说明书。 四、设计资料与参数 1、电机转速由8个按钮开关以补码形式给定输入，并以发光二极管形式显示出来。电机的转速变化范围为反向500 rpm～正向500rpm； 2、DAC0832双极性电压输出控制原理，控制小直流电机以不同转速运行。 3、小直流电机额定电压为5V。电源：5V由外部提供。 五、设计前准备 DAC0832双极性电压输出控制原理自学 DAC0832 是电流形式输出，当需要电压形式输出时，必须外接运算放大器。根据输出电压的极性不同，DAC0832 又可分为单极性输出和双极性输出两种输出方式。

数字信号处理课程设计

数字信号处理 课 程 设 计 院系：电子信息与电气工程学院 专业：电子信息工程专业 班级：电信班 姓名： 学号： 组员：

摘要 滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，FIR数字滤波器和IIR 滤波器是滤波器设计的重要组成部分。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。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。在设计实现的过程中，使用窗函数法来设计FIR数字滤波器，用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器，并利用MATLAB 作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析，可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器，过程简单方便，结果的各项性能指标均达到指定要求。 关键词数字滤波器 MATLAB 窗函数法巴特沃斯

目录 摘要 (1) 1 引言 (1) 1.1课程设计目的 (1) 1.2 课程设计内容及要求 (1) 1.3课程设计设备及平台 (1) 1.3.1 数字滤波器的简介及发展 (1) 1.3.2 MATLAB软件简介 (2) 2 课程设计原理及流程 (4) 3.课程设计原理过程 (4) 3.1 语音信号的采集 (4) 3.2 语音信号的时频分析 (5) 3.3合成后语音加噪声处理 (7) 3.3.1 噪声信号的时频分析 (7) 3.3.2 混合信号的时频分析 (8) 3.4滤波器设计及消噪处理 (10) 3.4.1 设计IIR和FIR数字滤波器 (10) 3.4.2 合成后语音信号的消噪处理 (13) 3.4.3 比较滤波前后语音信号的波形及频谱 (13) 3.4.4回放语音信号 (15) 3.5结果分析 (15) 4 结束语 (15) 5 参考文献 (16)

西安科技大学发电厂课程设计报告书

‘ 发电厂电气部分课程设计 （煤矸石电厂厂用电设计） 设 计 计 算 说 明 书

目录 一．煤矸石电厂基础资料----------------------------------------1 1.1电厂基本情况-----------------------------------------------1 1.2电源情况--------------------------------------------------1 1.3环境条件--------------------------------------------------1二．设计说明书------------------------------------------------1 三．设计计算书------------------------------------------------3 3.1 各车间的计算负荷-----------------------------------------------3 3.2 厂用低压变压器的选择-------------------------------------------5 3.3 发电机端分裂电抗器的选择---------------------------------------6 3.4 短路电流的计算-------------------------------------------------6 3.5 母线导体的选择-------------------------------------------------10 3.6 电动机的选择及自启动校验---------------------------------------11 3.7 设备的选型-----------------------------------------------13 参考文献-----------------------------------------------------20

单片机控制直流电机课程设计报告

课程设计报告书 姓名： 学号： 班级： 课程名称：计算机控制与接口技术

设计题目：单片机控制直流电机 1.设计思路 直流电机调速性能好,可靠性高,机械特性强,在自动控制中的应用极为广泛。直流电机的调速系统多种多样,但系统复杂,控制精度和成品价格难以兼顾。本文使用价格低廉、应用广泛的MCS - 51 系列单片机为控制芯片,以PI 调节控制算法为基础,完成对直流电机转速的调节,达到了控制性能好,成本低的目的。本文重点阐述了该系统的基本工作原理、所采用的相关技术等，进而交代了电机转速测量控制的实现方法。 硬件设计总体思路 根据本次课程设计的具体要求为，使用LCD显示出直流电机的转速，我们由题目可以分析出，这个题目实际是由多个部分组成的。 既第一个部分应该为，用单片机控制直流电机的转速，并且系统应提供直流电机驱动、测速电路，使用单片机驱动直流电机，测量直流电机的转速，控制直流电机稳定运行在一个围。 其二，可以分析出第二个部分应该为，使用LCD显示系统显示出直流电机的具体转速，并且单片机控制的电机实际转速与液晶显示器显示出的转速应该时时对应。 其三，这个硬件系统的隐含意义是，本系统应该具有数模和模数转换的部分，因为这个模数转换部分在这个系统中是不可缺少的，单片机控制的直流电机转速，在实际中无论是对电机控制的信号，还是电机输出的信号都应该是数字信号，因为只有数字信号才能被单片机所识别，而最重要的是，单片机控制的直流电机输出的转速的信号只有是数字信号时才能被液晶显示LCD模块所识别，并最终准确的显示出直流电机的转速。 设计原理方框图如图2-2 所示, 以AT89C51单片机为控制核心,包括测速电路、PWM波

课程设计实习报告

课程设计实习报告 篇一：课程设计实习报告 测绘工程08-2班 郭庆彪实习报告 07082967 课程设计（一） ——灯湖矿区设计 《灯湖矿区控制网设计任务通知书》 XX测绘队： 灯湖矿区位于广州省灯湖煤田东北域，煤藏总量为10000亿吨。本矿区已列入国家经济建设计划，准备进行重点开发。根据建设规划，首先需分别施测54 的1∶XX地形图及23 1∶1000地形图。图2-1为该矿区1∶50000地形图，其中虚线范围为1∶XX测图区，点划线范围为1∶1000测图区。 为了加快建井速度，需在竖井间进行对向掘进（石红-上村直线贯通），最大贯通距离为3km，矿井最大单翼长度5km，井深一般不超过300m。

为满足矿山设计，建井、生产三阶段测绘各种比例尺地形图、井巷贯通以及工业场地施工测量的需要，应在全矿区建立统一的具有足够精度密度的平面控制网与高程控制网。另外，为贯通工程需布设一专用控制网，要求两近井点横向相对中误差小于30mm。要求你队在任务通知书下达后二个月内完成技术设计和准备工作，一年内完成建网任务。 《灯湖矿区控制测量技术设计说明书》 （一）作业任务及测区概况 1．作业目的及任务范围 灯湖矿区位于广州市灯湖煤田东北域，煤藏量为10000亿吨。要求于XX年XX月之前，完成建网任务和提交阳春一矿的54 的1：XX和23 1∶1000地形图。。在全矿区建立统一的具有足够精度密度的平面控制网与高程控制网。另外，为贯通工程需布设一个专用控制网，要求两近井点横向相对中误差小于30mm。灯湖矿区的测图总面积为77km2。 2．测区概况 测区地处华东近海地区，玉山东南方向；大牛山以北的地区。面积约为77平方千米，行政律属广州市。测区内的主要的城镇有马林，史庄，白马村，小刘庄，广兴镇，广平庄，五店，王家屯，大北望，小北望等分散列式的农庄。灯湖地区有海拔在80米到300米的玉山，大广山，太山，广

基于单片机的直流电机调速系统的课程设计

一、总体设计概述 本设计基于8051单片机为主控芯片，霍尔元件为测速元件， L298N为直流伺服电机的驱动芯片，利用 PWM调速方式控制直流电机转动的速度，同时可通过矩 阵键盘控制电机的启动、加速、减速、反转、制动等操作，并由LCD显示速度的变化值。 二、直流电机调速原理 根据直流电动机根据励磁方式不同，分为自励和它励两种类型，其机械特性曲线有所不同。但是对于直流电动机的转速，总满足下式： 式中U——电压； Ra——励磁绕组本身的内阻； ——每极磁通（wb ）; Ce——电势常数； Ct——转矩常数。 由上式可知，直流电机的速度控制既可以采用电枢控制法也可以采用磁场控制法。磁场控制法控制磁通，其控制功率虽然较小，但是低速时受到磁场和磁极饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。 电枢控制法在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上来控制电机的转速。传统的改变电压方法是在电枢回路中串连一个电阻，通过调节电阻改变电枢电压，达到调速的目的，这种方法效率低，平滑度差，由于串联电阻上要消耗电功率，因而经济效益低，而且转速越慢，能耗越大。随着电力电子的发展，出现了许多新的电枢电压控制法。如：由交流电源供电，使用晶闸管整流器进行相控调压；脉宽调制（PWM）调压等。调压调速法具有平滑度高、能耗低、精度高等优点，在工业生产中广泛使用，其中PWM应用更广泛。脉宽调速利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，即改变直流电机电枢上的电压的“占空比”来改变平均电． 压的大小，从而控制电动机的转速，因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。如 果电机始终接通电源是，电机转速最大为Vmax，占空比为D=t1/t，则电机的平均转速：Vd=Vmax*D，可见只要改变占空比D，就可以调整电机的速度。平均转 速Vd与占空比的函数曲线近似为直线。 三、系统硬件设计

数字信号处理课程设计(西安科技大学通信学院)

通信与信息工程学院 数字信号处理课程设计(综合实验) 班级：电信XX班 姓名：XX 学号：XX 指导教师：李远征 设计时间：2013~2014学年第18~19周 成绩： 评 通信与信息工程学院 二〇一三年

设计一 正余弦信号的谱分析 【一】 设计目的 1. 用DFT 实现对正余弦信号的谱分析； 2. 观察DFT 长度和窗函数长度对频谱的影响； 3. 对DFT 进行谱分析中的误差现象获得感性认识。 【二】 设计原理 数字信号处理方法的一个重要用途是在离散时间域中确定一个连续时间信号的频谱，通常称为频谱分析，更具体地说，它也包括确定能量谱和功率谱。基于表征正余弦信号的基本参数，如振幅、频率和相位不随时间改变，则此信号的傅立叶变换)(ω j e G 可以用计算 它的DTFT 得到 ∑∞ -∞ =-= n n j j e n g e G ωω )()( 实际上无限长序列)(n g 首先乘以一个长度为M 的窗函数)(n w ，使它变成一个长为M 的有限长序列，)()()(1n w n g n g =，对)(1n g 求出的DTFT )(1ω j e G 应该可以作为原连续 模拟信号)(t g a 的频谱估计，然后求出)(1ω j e G 在πω20≤≤区间等分为N 点的离散傅立 叶变换DFT 。为保证足够的分辨率，DFT 的长度N 选的比窗长度M 大，其方法是在截断了的序列后面补上N －M 个零。计算采用FFT 算法。 【三】 设计内容 1. 图1.1 设计内容1的运行结果

程序： N=input('输入谱分析的长度'); n=0:N-1; x1=cos(pi*20*n/64); x2=cos(pi*22*n/64); subplot(2,2,1),stem(n,x1) xlabel('n');ylabel('x1(n)'); title('余弦序列'); subplot(2,2,2),stem(n,x2) xlabel('n');ylabel('x2(n)'); title('余弦序列'); X1=abs(fft(x1,N)); subplot(2,2,3) k=0:N-1; stem(k,X1) %绘制序列的幅 xlabel('k');ylabel('X1(k)'); string=[num2str(N),'点FFT幅频曲线']; X2=abs(fft(x2,N)); %求x2余弦序 subplot(2,2,4) k=0:N-1; stem(k,X2) xlabel('k');ylabel('X2(k)'); string=[num2str(N),'点FFT幅频曲线']; 泄漏的原因:通过图可看出：频率为10Hz的余弦曲线DFT只有两个点不等于零，位于k=5和 k=27处，k=5对应于频率10Hz，k=27对应于频率54Hz(也就是-10Hz)。这样DFT确实正确的分辨了余弦信号的频率。但是这样的理想结果是恰巧得到的，此时我们借去了五个完整的余弦周期（f*N/Fs=5）. 将频率改为11Hz，采样频率和窗长度依然为32点，计算图像可看出：频谱图上k=5和k=27处都有较大的峰值，而其它的点上幅度不再为零。这两个峰值对应的频率为10Hz和12Hz，所以，信号的峰值位于两者之间，本来是单一的11Hz频率的能量会分不到许多DFT频率上，这种现象叫频率泄露，来源于截断效应。 2. 图1.2 设计内容2的运行结果 程序： N1=input('输入谱分析的长度');

温度控制直流电动机转速的课程设计

目录 1 1引言 (1) 2设计任务及要求 (2) 2.1设计目的 (2) 2.2设计要求 (2) 3 本课程设计的意义 (2) 4使用软件介绍 (3) 4.1Proteus仿软真件的介绍 (3) 4.2 Keil软件 (3) 5电路使用元件的介绍 (4) 5.1关于AT89C51单片机的简介 (4) 5.2关于DS18B20温度传感器的简介 (4) 5.3关于L298电机驱动芯片的简介 (4) 5.4关于LM016液晶模块的简介 (5) 6部分硬件的工作原理 (5) 6.1直流电动机的工作原理 (5) 6.2转速的测量原理 (6) 6.3直流电动机的转速控制系统的工作原理 (6) 7直流电动机的转速控制系统软件设计 (7) 7.1编程思路 (7) 7.2系统流程图 (7) 8仿真程序（C语言） (10) 9结束语 (16) 1 1引言 在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。据资料统计，现在有的90%以上的动力源自于电动机，电动机和人们的生活

息息相关，密不可分。随着现代化步伐的迈进，人们对自动化的需求越来越高，使电动机控制向更复杂的控制发展。 近年来由于微型机的快速发展，国外交直流系统数字化已经达到实用阶段由于以微处理器为核心的数字控制系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响，且单片机具有功能强、体积小、可靠性好和价格便宜等优点，现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱之一。其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律。所以微机数字控制系统在各个方而的性能都远远优于模拟控制系统且使用越来越广泛。 现在市场上通用的电机控制器大多采用单片机和DSP。但是以前单片机的处理能力有限，对采用复杂的反馈控制的系统，由于需要处理的数据量大，实时性和精度要求高，往往不能满足设计要求。近年来出现了各种单片机，其性能得到了很大提高，价格却比DSP低很多。其相关的软件和开发工具越来越多，功能也越来越强，但价格却在不断降低。现在，越来越多的厂家开始采用单片机来提高产品性价比。 2设计任务及要求 2.1设计目的 设计一个基于温度的电动机转速控制电路，在相应的软件控制下可以完成要求的功能，即外部温度大于45C时，直流电动机在L298驱动下加速正转，温度大于75C全速正转，当外部温度小于10C时电动机加速反转，温度小于0C时电动机全速反转。温度回到10C-45C时电动机停止转动。在液晶显示屏1602LCD上显示当前的温度值。 2.2设计要求 一、设计一个基于温度的电动机转速控制电路，在相应的软件控制下可以完成要求的功能，即外部温度大于45C时，直流电动机在L298驱动下加速正转，温度大于75C全速正转，当外部温度小于10C时电动机加速反转，温度小于0C 时电动机全速反转。温度回到10C-45C时电动机停止转动。在液晶显示屏1602LCD 上显示当前的温度值。 二、画出基于温度的电动机转速控制电路的电路图； 三、所设计的电路需要在仿真软件Protues v7.5上能够运行，课程设计报告的最后必须附有在仿真软件Protues v7.5下设计的电路图和控制程序清单。 3 本课程设计的意义 直流电动机作为一种高效率速度控制电动机引人注目、但市场的知名度还小

数字信号处理课程设计 1

（一）用窗函数法设计FIR数字滤波器 一、设计题目用窗函数法设计FIR数字低通滤波器 二、设计目的 1. 熟悉设计线性相位数字滤波器的一般步骤。 2. 掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。 3. 熟悉各种窗函数的作用以及各种窗函数对滤波特性的影响。 4. 学会根据指标要求选取合适的窗函数。 三、设计原理 窗函数法又称为傅里叶级数法，FIR数字滤波器的设计问题就是要所设计的FIR数字滤波器的响应H(ejw)去逼近所要求的理想滤波器的响应Hd(ejw)。从单位取样响应序列来看，就是使所设计的滤波器的h(n)逼近理想单位取样响应序列hd(n)。而且Hd(ejw)=逐段恒定的，且在频带边界处有不连续点，因此序列hd(n)是无限长的，通过直接截取无限长序列以得到有限长序列的办法，可以形象的比喻为h(n)通过一个窗口所看到的一段hd(n)。因此，h(n)也可以表达为hd(n)和一个窗函数w(n)的乘积，h(n)=w(n)hd(n)。这里的窗函数就是矩形序列RN(n)。 四、实现方法 用MATLAB编程实现给定指标要求的滤波器设计 五、设计内容及要求 1、各窗函数图（假设N=67;） N=67;

n=0:N-1; wn1=ones(1,N); stem(n, wn1);矩形窗 figure; wn2=hamming(N); stem(n, wn2);海明窗 figure; wn3=BARTLETT(N); stem(n, wn3);巴特列特 figure; wn4= Hanning(N); stem(n, wn4);汉宁窗 将窗函数分别画出来 2、计算理想低通滤波器单位冲激响应的源程序function[hd]=ideal(wc,N) q=(N-1)/2; n=0:N-1; m=n-q+eps; hd=sin(wc*m)./(pi*m); 3、计算频率响应的源程序 function[H]=fr(b,a,w); m=0:length(b)-1; l=0:length(a)-1; num=b*exp(-j*m'*w); den=a*exp(-j*l'*w); H=num./den;

西安科技大学课程设计温度检测报警

电控学院 综合实验课程设计 题目：温度检测报警仪 院（系）：电气与控制工程学院 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2014年7月9日

1.项目背景意义 在日常生活及工农业生产中经常要涉及到温度的检测及控制。像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量是非常重要的。 2.方案分析 温度测量报警仪工作原理：利用PT100、OP07和STC89C52RC实现的温度测量报警仪工作原理是：在PT100为0℃时，通过调整热电阻温度测量电桥参数，使电桥达到平衡，输出电压为零。当PT100所处环境温度变化时，PT100的电阻值发生变化（在一定温度范围内，PT100电阻值与温度成近似线性关系）电桥平衡被打破，电桥输出一定的电压值，且与温度成近似线性关系。此电压通过OP07运放的放大作用后输出。当输出电压达到设定的上下限电压时，即温度达到设定的上下限温度时，电路开始驱动蜂鸣器工作即完成报警。同时将此电压作为AD转换的输入，经过AD转换后在数码管显示出来，并经过相应程序使温度数值和工作状态在1602液晶显示器上显示出来。这样就完成了温度显示、报警功能。 ② A ① 图1 EWB软件仿真测量电路 如上图，温度每上升1℃，PT100的电阻值约上升0.4欧姆，热电阻温度测量电桥①，②两点的电压差值约上升1.6mv经过后接的OP07构成的差分运算放大电路的放大作用，A点电压约上升20mv。将A点的电压接到AD转换器的AIN1口，经过AD转换将PT100所处环境温度的大小在数码管上显示出来。