数字信号处理课程设计.doc

长 沙 学 院数字信号处理课程设计课程设计说明书系 (部) 电子与通信工程系 专业(班级) 姓 名 学 号 指导教师 王路露、刘光灿、黄飞江、陈威兵、冯璐、张刚林 起止日期 2011.10.22011.10.16 19目 录摘 要3任务与要求4程序设计与实验仿真结果图7工作原理与仿真结果分析14结论与心得15参 考 文 献16摘 要随着大规模集成电路和微处理器技术的迅猛发展，信号处理逐渐发展成为一门独立的学科，成为信息科学的重要组成部分，在语音处理、图像处理、多媒体技术、通信、生物医学工程等众多领域中得到广泛应用，且其研究范围和应用领域还在不断地发展和扩大。MATLAB是一种强大的分析、计算及可视化工具。MATLAB功能强大、简单易学、编程效率高，被广泛运用于信息处理领域，同时也很方便地进行语音信号地分析、处理和设计。本课题的设计主要是用MATLAB作为工具平台，设计中涉及到数字信号波形的绘制、信号的Z变换，滤波器的设计等，通过数字信号处理课程的理论知识的综合运用。从实践上初步实现了对数字信号的处理。 关键字：MATLAB 数字信号处理 信号分析任 务 与 要 求数字信号处理课程设计任务书系(部):电信系 专业: 09通信4班 指导教师: 王路露、刘光灿、黄飞江、陈威兵、冯璐、张刚林 2011-10 课题名称数字信号处理课程设计设计内容及要求课题1（适用3,4班）1.试用MATLAB命令分别绘出单位冲激序列，单位阶跃序列，矩形序列的波形2.绘出下列序列的波形（1） （2）（3） （4）（5） （6）3.已知某LTI系统的差分方程为当激励信号为时，求（1）单位冲激响应（2）系统的零状态响应。4.利用MALAB的conv命令求5.求下列函数的z变换（1）； （2）。6.求下列函数的z反变换。（1） （2）7.已知一离散因果LTI系统的系统函数为，试用MATLAB命令求该系统的零极点。8、设计一个7阶chebyshevII型数字低通滤波器，截止频率为3000Hz，Rs30dB。设采样频率为1000Hz。 考核要求（1）课程考核成绩构成课程设计报告，考查报告撰写规范、资料齐备，侧重点是代码是否整齐，规范、调试与测试结果、创新点、总结内容。包括学生学习态度，纪律情况。（2） 评分办法和评分标准分为优、良、中、及格和不及格五个等级。优秀：能得到正确的实验结果，独立分析、解决实际问题，能熟练调试实验，分析实验结果，课程设计期间无违纪行为，圆满完成所规定的任务；良好：能较好地完成课程设计任务，能正确回答问题，课程设计态度端正，期间无违纪行为；中等：能完成基本功能和一半以上的扩展功能，考核时能正确回答主要问题，课程设计期间无违纪行为；及格：能完成基本功能，内容基本正确，但任务不够完整、系统。课程设计期间无违纪行为；不及格：不能实现基本任务的一半以上。进度安排起止日期（或时间）设计内容（或预期目标）备注11.10.211.10.16得到正确的仿真结果并进行分析教研室意见年 月 日系（部）主管领导意见年 月 日长沙学院课程设计鉴定表姓 名黄显智学 号2009043429专 业通信工程班 级09通信4班设计题目数字信号处理课程设计指导教师指导教师意见：评定等级： 教师签名： 日期： 答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名： 日期：系（部）意见：系主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“中”、“及格”、“不及格”五类；程序设计与实验仿真结果图1、试用MATLAB命令分别绘出单位冲激序列，单位阶跃序列，矩形序列的波形。解：(1) 将function y=impDT(n)y=(n=0); 保存在M-FileMATLAB源程序为 n=-3:3; x=impDT(n); stem(n,x,fill),xlabel(n),grid on title(单位冲激序列) axis(-3 3 -0.1 1.1)程序运行结果如图1-1。图1-1 单位冲激序列(2) 将function y=uDT(n)y=n=0; 保存在M-FileMATLAB源程序为 n=-3:5; x=uDT(n); stem(n,x,fill),xlabel(n),grid on title(单位阶跃序列)axis(-3 5 -0.1 1.1)程序运行结果如图1-2。图1-2 单位阶跃序列(3)MATLAB源程序为 n=-3:8; x=uDT(n)-uDT(n-5); stem(n,x,fill),xlabel(n),grid on title(矩形序列) axis(-3 8 -0.1 1.1)程序运行结果如图1-3。图1-3 矩形阵列2、绘出下列序列的波形（1） （2）（3） （4）（5） （6）解：(1)(2)MATLAB源程序为 n=0:10; a1=0.6;a2=-0.6; x1=a1.n;x2=a2.n; subplot(221) stem(n,x1,fill),grid on xlabel(n),title(x(n)=0.6n) subplot(222) stem(n,x2,fill),grid on xlabel(n),title(x(n)=(-0.6)n)程序运行结果如图2-1。图2-1 单边指数序列(3) MATLAB源程序为 n=0:39; x=sin(pi/8*n) x=sin(pi/8*n); stem(n,x,fill),xlabel(n),grid on title(正弦序列) axis(0,40,-1.5,1.5);程序运行结果如图2-2。图2-2 单边指数序列(4)(5)(6) MATLAB源程序为 a=0.8;N=8;n=-12:12; x=a.n.*(uDT(n)-uDT(n-N); n1=n;n2=n1-3;n4=-n1; subplot(411) stem(n1,x,fill),grid on title(x1(n),axis(-15 15 0 1) subplot(412) stem(n2,x,fill),grid on title(x2(n),axis(-15 15 0 1) subplot(414) stem(n4,x,fill),grid on title(x4(n),axis(-15 15 0 1)其波形如图2-3图2-3 离散时间信号的基本运算及波形图3、已知某LTI系统的差分方程为当激励信号为时，求（1）单位冲激响应（2）系统的零状态响应。解：(1)MATLAB源程序为 a=3,-2 2; b=2,3; n=0:30; x=impDT(n); h=filter(b,a,x); stem(n,h,fill),grid on xlabel(n),title(系统单位取样响应h(n)程序运行结果如图3-1所示。图3-1 系统的单位冲激响应(2)MATLAB源程序为 a=3,-2 2; b=2,3; n=0:30; x=(1/2).n; y=filter(b,a,x); stem(n,y,fill),grid on xlabel(n),title(系统响应y(n)运行结果如图3-2所示。图3-2 系统的零状态响应4、利用MALAB的conv命令求解：利用MATLAB的conv命令求两个长为3的矩形序列的卷积和，其结果应是长为5的三角序列。用向量1 1 1表示矩形序列，MATLAB源程序为 x1=1 1 1; x2=1 1 1; g=conv(x1,x2)g = 1 2 3 2 1 n=1:5; stem(n,g,fill),grid on,xlabel(n)运行结果如图4所示。图4 卷积结果图5、求下列函数的z变换（1）； （2）。解：z变换MATLAB源程序为6、求下列函数的z反变换。（1） （2）解：z反变换MATLAB源程序为7、已知一离散因果LTI系统的系统函数为，试用MATLAB命令求该系统的零极点。解：用tf2zp函数求系统的零极点，MATLAB源程序为因此，零点为z=0.32,极点为p1=0.8与p2=0.2。8、设计一个7阶chebyshevII型数字低通滤波器，截止频率为3000Hz，Rs30dB。设采样频率为1000Hz。解：源程序如下，产生图7波形 b,a=cheby2(7,30,300/500); z,p,k=butter(5,250/500,high); freqz(b,a,512,1000)图7 7阶chebyshevII型数字低通滤波器工作原理与仿真结果分析1、离散时间信号的波形绘制在MATLAB中一般用stem函数。Stem函数的基本用法和plot函数一样，它绘制的波形图的每个样本点上有一个小圆圈，默认是空心的。如果要实心，需要使用参数“fill”、“filled”。2、MATLAB符号数学工具箱提供了计算离散时间信号单边z变换的函数ztrans和z反变换函数iztrans，其语句格式分别为Z=ztrans(x)x=iztrans(z)上式中的x和Z分别为时域表达式和Z域表达式的符号，可通过sym函数来定义。3、MATLAB中函数filter可对差分方程在指定时间范围内的输入序列所产生的响应进行求解。函数filter 的语句格式为：y=filter(b,a,x)其中，x为输入的离散序列：y为输出的离散序列：y的长度与x的长度一样：b与a分别为差分方程右端与左端的系数向量。4、MATLAB中直接应用函数zplane可得到H(z)的零极点分布图，其语句格式为zplane(B,A)其中，B与A分别表示H(z)的分子和分母多项式的系数向量。它的作用是在Z平面上画出单位园、零点与极点。结论与心得通过此次课程设计，使我很多专业知识以及专业技能上提升，通过此次课程设计，我了解到数字滤波与模拟滤波相比，它具有精度和稳定性高、系统函数容易改变、灵活性强、便于大规模集成和可实现多维滤波等优点。我掌握了MATLAB软件的使用；以及常规数字信号处理分析方法等等。此次实验不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。实验课我们学会了很多分析的方法。理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的成为自己所学，从而提高自己的实