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1、工学院数字信号处理课程设计说明书设计题目语音信号的处理与滤波系别计算机工程系专业班级通信061学生姓名学号指导教师日期日摘要：本文主要利用MATLAB工具采用双线性法和窗函数法设计IIR滤波器和FIR数字滤波器，并通过所设计的滤波器进行语音信号滤波分析，初步学会信号处理的过程和分析问题的能力。关键词：MATLAB滤波器设计一．引言随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为今一门极其重要的学科和技术领域。数字信号处理在通信语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。在数字信号处理应
2、用中，数字滤波器十分重要并已获得广泛应用。二．MATLAB工具简介1．MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）之意，现已发展成为适合多学科，多种工作平台的功能强大的大型软件，已经成为线性代数，自动控制理论，数理统计，数字信号处理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；2．MATLAB的语言特点（1）。语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。MATLAB程序书写形式自由，利用起丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作。由于库函数都由本领域的专家编写，用户不必担心函数
3、的可靠性。（2）运算符丰富。由于MATLAB是用C语言编写的，MATLAB提供了和C语言几乎一样多的运算符，灵活使用MATLAB的运算符将使程序变得极为简短。（3）MATLAB既具有结构化的控制语句（如for循环，while循环，break语句和if语句），又有面向对象编程的特性。（4）程序限制不严格，程序设计自由度大。例如，在MATLAB里，用户无需对矩阵预定义就可使用。（5）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可在各种型号的计算机和操作系统上运行。（6）MATLAB的图形功能强大。在FORTRAN和C语言里，绘图都很不容易
4、，但在MATLAB里，数据的可视化非常简单。MATLAB还具有较强的编辑图形界面的能力。（7）MATLAB的缺点是，它和其他高级程序相比，程序的执行速度较慢。由于MATLAB的程序不用编译等预处理，也不生成可执行文件，程序为解释执行，所以速度较慢。（8）功能强大的工具箱是MATLAB的另一特色。MATLAB包含两个部分：核心部分和各种可选的工具箱。核心部分中有数百个核心内部函数。其工具箱又分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能，图示建模仿真功能，文字处理功能以及与硬件实时交互功能。功能性工
5、具箱用于多种学科。而学科性工具箱是专业性比较强的，如control,toolbox,signl proceessing toolbox,commumnication toolbox等。（9）源程序的开放性。开放性也许是MATLAB最受人们欢迎的特点。除内部函数以外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件，用户可通过对源文件的修改以及加入自己的文件构成新的工具箱。三．设计目的通过对课程设计，对信号的采集，处理，传输，显示，存储和分析等有一个系统的掌握和理解。巩固和运用在数字信号处理课程中所学的理论知识和实验技
6、能，掌握最基本的数字信号处理的理论和方法，培养发现问题，分析问题和解决问题的能力。四．设计理论依据采样频率，采样位数的概念，采样定理；时域信号的DFT，FFT及频谱分析；数字滤波器的设计原理和方法。五．设计过程（设计步骤）1．语音信号的采集及频谱分析用WINDOWS下的录音机，用单声道录制一段音乐或声音，时间在5S内。然后MATLAB软件平台下，利用函数WAVREAD对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。对语音信号进行快速傅立叶变换，在一个窗口同时画出信号的时域波形图和频谱图，分析语音信号的频谱特点。程序如下：[y,fs
7、,bits]=wavread('music.wav',[102461500]);sound(y,fs,bits);Y=fft(y);plot(y);figure(1);title('语音信号的时域波形');gridfigure(2);plot(abs(Y));title('语音信号的频谱特性');grid图形如下：2：设计数字滤波器给出个滤波器的性能指标：（1）低通滤波器性能指标fb=1000HZ,fc=1200HZ,As=100dB,Ap=1dB（2)高通滤波器性能指标fb=2800HZ,fc=3000HZ,As=100dB
8、,Ap=1dB（3）带通滤波器性能指标fb1=1200HZ,fc1=1000HZ,fb2=2800HZ,fc2=3000HZAs=100dB,Ap=1dB用窗函数法和双线性变换法设计以上要求的3种数字滤波器绘制个滤波器的频率响应。IIR低通滤波器，程序如下：Ap=1;As=1
