《数字信号处理》课程教学大纲

1、数字信号处理课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：12130129课程英文名称：DigitalSignalProcessing 课程面向专业：信息与计算科学专业课程类型：选修课 先修课程：信号与系统、微分方程、复变函数与积分变换学分：3总学时：60(其中理论学时：50 ； 实验学时：10 ) 二、课程性质与目的本课程是信息与计算科学专业本科生的专业基础课程。本课程的主要目的是学习离散信号和系统的时域分析方法和频域分析方法。时域分析方法主要采用序列和差分方程，包括序列的各种运算，差分方程的求解等。频域分析方法主要采用Z变换和离散傅里叶变换（DFT），包括Z变换、逆Z变换的原理、性质和应用；DFT

2、的原理、应用及与ZT、FT之间的关系等。掌握各种滤波器（FIR，IIR）的原理和设计方法是本课程的一个重要任务。通过本课程的学习，使得学生能熟练掌握数字信号处理的基础理论知识，并能应用所学知识，采用相应的软件和硬件，设计出几种符合要求的滤波器。三、课程教学内容与要求第一章时域离散信号和时域离散系统1、教学内容与要求要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：常用的序列和序列的各种运算；时域离散系统的线性和时不变性质；系统的因果性和稳定性；线性常系数差分方程的求解；模拟信号的数字处理方法。要求一般理解与熟练掌握的内容有：内插公式，零阶保持器2、教学难点序列运算，采样定理第二章时域离散信号和系统的频域分析

3、1、教学内容与要求要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：序列傅里叶变换的定义及性质；周期序列的傅里叶变换；序列的Z变换和逆Z变换的定义及性质；利用Z变换分析信号和系统的频域特性。要求一般理解与熟练掌握的内容有：时域离散信号傅里叶变换与模拟信号傅里叶变换之间关系。2、教学难点Z变换和逆Z变换。第三章离散傅里叶变换（DFT）1、教学内容与要求要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：DFT和Z变换的关系，离散傅里叶变换的基本性质，循环卷积过程，DFT的共轭对称性，频域采样定理，用DFT对进行谱分析。要求一般理解与熟练掌握的内容有：用DFT计算线性卷积。2、教学难点用DFT分析连续信号与序列的谱特性。第四章

4、快速傅里叶变换(FFT)1、教学内容与要求要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：直接计算DFT的特点及减少DFT的运算量的途径，FFT的算法类型，基2FFT算法。要求一般理解与熟练掌握的内容有：时域抽取法基2FFT基本原理。2、教学难点频域抽取法FFT。第五章无限脉冲响应数字滤波器的设计1、教学内容与要求要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：数字滤波器的基本概念，技术要求；模拟滤波器的设计，巴特沃斯低通滤波器的设计方法；模拟滤波器的频率变换：模拟高通、带通、带阻滤波器的设计。用脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器，用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器。要求一般理解与熟练掌握的内容有：数字高通、

5、带通、带阻滤波器的设计。2、教学难点IIR数字低通滤波器的设计方法。第六章有限脉冲响应(FIR)数字滤波器的设计1、教学内容与要求要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：FIR滤波器的线性相位条件及幅度特性，零点、网络结构的特点；利用窗函数法设计FIR滤波器。要求一般理解与熟练掌握的内容有：布莱克曼(Blackman)窗，凯塞-贝塞尔窗(Kaiser-BaselWindow)。FIR和IIR数字滤波器的比较。2、难点利用频率采样法设计FIR滤波器。实验项目实验一：CCS使用及DSP基本数学运算1、基本要求熟悉 CCS 集成开发环境，掌握工程的生成方法；熟悉 SEED-DTK5416 实验环境；掌握

6、 CCS 集成开发环境的调试方法；了解数在计算过程中的定标，掌握数的定点、浮点表示方法，定点、浮点基本运算以及定点、浮点间的相互转换。2、主要内容DSP 源文件的建立；DSP 程序工程文件的建立；编译与链接的设置，生成可执行的 DSP 文件；进行 DSP 程序的调试与改错；学习使用 CCS 集成开发工具的调试工具；观察实验结果。3、操作要点修改实验源程序，使之编译正确。4、主要仪器设备计算机，仿真器，DSP实验箱实验二：异步串口实验1、基本要求熟悉 CCS 的开发环境；熟悉 SEED-DEC5416 的硬件设计；掌握 SEED-DEC5416 的串口电路的设计；熟悉 TL16C752B 的通讯

7、原理；熟悉 DSP 对 IO 空间的访问；熟悉 DSP 的 C 语言与汇编数据的共享。2、主要内容DSP 的初始化；UART 的初始化；UART 的容错处理；UART 的发送与接收程序；UART 的中断的处理。3、操作要点进行整帧通讯时，调试时应注意断点的设置。4、主要仪器设备计算机，仿真器，DSP实验箱实验三：A/D采样与D/A输出实验1、基本要求熟悉 CCS 的开发环境；熟悉 SEED-DTK5416 的系统硬件；了解 SEED-MMI 的系统硬件；熟悉 CODEC 芯片 TLV320AIC23B 作为 A/D 转换器的原理；了解同步串口 MCBSP 的基本原理；掌握 MCBSP 的设置；

8、了解 DAC811 的工作方式；了解 D/A 信号的产生过程。2、主要内容DSP 的初始化；D/A 与 CODEC 的初始化；产生不同幅度与频率的波形；将 CODEC 做一般的 A/D 采样 D/A 输出的波形；DSP 之间的 UART 通讯。3、操作要点了解采样频率的选取，D/A输出时，示波器的探针应接signal引脚。4、主要仪器设备计算机，仿真器，DSP实验箱实验四：数字滤波器1、基本要求熟悉 CCS 集成开发环境；熟悉 SEED-DTK5416 实验环境；掌握数字滤波器的设计过程；了解 FIR、IIR 的原理和特性；熟悉设计 FIR、IIR 数字滤波器的原理和方法；了解 DSP 的特殊

9、的寻址方式；掌握 Probe Points 的使用方法。2、主要内容通过 MATLAB 设计确定 FIR 与 IIR 滤波器系数；DSP 的初始化；A/D 采样；FIR、IIR 运算，观察滤波前后的波型变化；串口发送。3、操作要点了解滤波器的原理，注意对输入信号频率的选择和滤波器参数的设置4、主要仪器设备计算机，仿真器，DSP实验箱实验五：快速傅立叶变换（FFT）1、基本要求熟悉 CCS 集成开发环境；熟悉 SEED-DTK5416 实验环境；加深对 DFT 算法原理和基本性质的理解；熟悉 FFT 的算法原理和 FFT 子程序的算法流程和应用；学习用 FFT 对连续信号和时域信号进行频谱分析的

10、方法；了解 DSP 处理 FFT 算法的特殊寻址方式。2、主要内容DSP 的初始化；A/D 采样；FFT 的位倒序程序；FFT 的蝶形运算程序；求功率谱的程序；串口发送与接收。3、操作要点注意FFT参数的设置。4、主要仪器设备计算机，仿真器，DSP实验箱四、学时分配学时分配表序号教 学 内 容学 时课堂讲授实验课习题课讨论课其它1第一章时域离散信号和时域离散系统622第二章时域离散信号和的频域分析系统1023第三章离散傅里叶变换（DFT）1024第四章快速傅里叶变换(FFT)1025第五章无限脉冲响应数字滤波器的设计616第六章有限脉冲响应(FIR)数字滤波器的设计81小计5010比例83%1

11、7%合计60实验学时分配表序号实验项目名称实验学时实验类型每组实验人数说明验证性设计性综合性其它1CCS使用及DSP基本数学运算21人用DSP实验箱进行开发和设计性实验，开设DSP基本原理及其设计作为选修课。2异步串口实验21人3A/D采样与D/A输出实验21人4快速傅立叶变换（FFT）21人5数字滤波器21人小计10五、教学环节与教学要求本课程的教学环节包括课堂讲授、学生自学、习题讨论课、实验、习题、答疑和期末考试。通过上述基本教学步骤，要求学生掌握和了解离散信号和系统的时域和频域的分析方法和基本原理。掌握序列的傅里叶变换(FT)和Z变换，离散傅里叶变换(DFT)的方法以及它们之间的内在关系。了解一般的FFT算法及其原理。