数字信号处理课设报告

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1、燕山大学课程设计说明书题目：虚拟电子琴设计学院（系）：电气工程学院年级专业：学号：学生姓名：指导教师：职称：26电气工程学院《课程设计》任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：自动化仪表系学号学生姓名（专业）班级设计题目虚拟电子琴设计设计技术参数(a)利用Matlab设计基于虚拟琴键的信号发生器。(b)基于单片机对按键输入操作的识别，通过串口发送请求指令给上位机，启动相应琴键发声。在发出不同琴键声音的同时，同时控制单片机系统的LED显示琴键音节数字及波形参数(如幅度、频率等)。(c)扩展：也可编制程序自动生成一

2、节旋律，或进行组合和弦声音输出。设计要求要求至少输出7个音符的信号并实现相应信号的频谱分析，对比不同信号的时域波形和频谱特性。其中可调参数包括幅值、相位、频率、采样频率等。设计软件分析界面。工作量两周的课程设计时间，独立完成了一份课程设计报告书，包括设计的基本原理、设计思路与设计的基本思想、设计体会以及相关的程序代码和软件界面的设计。参考资料1）《微型计算机控制系统》赖寿宏，机械工业出版社（教材）2）《单片机及应用》李大友，高等教育出版社（教材）3）《信号处理原理及应用》谢平等机械工业出版社（教材）4)《Matl

3、ab程序设计及其在信号处理中的应用》聂祥飞等西南交通大学出版社5）自选其他有关资料周次第一周第二周应完成内容熟悉伟福单片机编程环境，调试单片机各基本功能模块；熟悉matlab信号处理工具箱，信号处理系统基本功能模块学习和调试单片机系统与信号处理系统综合进行硬件调试，撰写课程设计报告指导教师签字基层教学单位主任签字说明：1、此表一式四份，系、指导教师、学生各一份，报送院教务科一份。2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。26目录目录………………………………………………………2第一章摘要………………………………

4、…………………3第二章系统总体设计方案………………………………4第三章信号处理模块基本原理…………………………5第四章matlab软件实现…………………………………74.1图形界面设计………………………………………74.2matlab编程…………………………………………84.3存在的问题…………………………………………13第五章课设心得及总结……………………………………14参考文献………………………………………………………15附录………………………………………………………………1626第一章摘要目前，音频信号处理

5、技术发展迅猛，其中数字信号处理已成为主流。数字信号适合计算机处理，数字信号的处理速度非常快，发展前景非常广阔。Matlab是矩阵实验室的简称，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级计数计算语言和交互式环境。本次“单片机原理及其应用——数字信号处理”课程设计的题目为虚拟电子琴设计。要求上位机和下位机通过串行通讯技术共同控制并实现。本文着重介绍了上位机利用matlab产生虚拟信号发生器，产生不同频率的信号对应不用琴键的音调，通过串行口传给下位机实现功能。在matlab中利用GUI界面设计软件分析界面，对

6、产生的虚拟信号做时域和频域的分析。关键词：matlab，虚拟电子琴，数字信号26第二章系统总体设计方案根据课程设计任务书要求，设计7个音符信号，利用matlab设计对应7个虚拟琴键，没按下一次琴键，通过串口通讯技术，对单片机传送，单片机对接收到的信号进行识别，启动蜂鸣器发出相应频率的音调，同时控制LED显示琴键音节数字和16*16LED点阵显示琴键音节字符。扩展部分：编制一段简单旋律自动输出。下面具体介绍上位机控制实现部分。下位机控制和实现部分见单片机课程设计报告。在matlab中主要涉及的问题是：第一，设计7种

7、不同频率的信号发生器对应七种不同的音调；第二，对这七种不同频率的信号进行时域和频域分析，计算一些参数值进行对比；第三，学会使用GUI界面，设计虚拟电子琴界面，其中包括时域和频域图形显示模块，频率，幅值等参数显示模块，虚拟琴键模块等。时域分析频域分析信号发生器单片机蜂鸣器LED八段数码管16*16LED点阵26第三章信号处理模块基本原理一、常用的虚拟信号发生器一般可产生正弦信号，方波新号，三角波信号，锯齿波信号，脉冲信号，阶跃信号，斜坡信号等。对应的数字信号又可称为离散信号，即时间为离散变量的信号。它只是在离散时间

8、上给出的函数值，是时间上不连续的序列。离散时间的间隔是均匀的，以表示。的值是由信号的采样频率决定。为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息，信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成份为2倍。这是采样的基本法则，成为采样定理。Matlab程序提供了常用的各种基本信号的生成函数。本设计中主要应用正弦信号，直接调用matlab提供的函数。二、正弦信号的实现正弦信号的数学表达