信号与系统课程设计-语音信号处理系统设计

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1、信号与系统课程设计课题三语音信号处理系统设计一、本课题的目的本设计课题主要研究语音信号抽样和恢复的软硬件实现方法、滤波器的设计及应用。通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的：1．通过硬件实验观察连续时间信号抽样及恢复的波形特点。加深理解时域抽样定理的内容。2．掌握利用MATLAB实现连续时间信号抽样及恢复的基本原理和方法。3．掌握利用MATLAB分析模拟及数字系统时域、频域特性的方法；4．了解模拟滤波器系统的设计方法、基于运算电路的模拟系统有源实现方法；通过实验平台掌握模拟系统的频率特性测试方法。5．熟

2、悉由模拟滤波器转换为数字滤波器的原理。6．掌握数字滤波器的设计方法。通过设计具体的滤波器掌握滤波器设计方法、步骤。7．了解数字滤波器的应用，了解语音信号的频率特性。8．培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。二、课题任务设计一个语音信号处理系统，实现对语音信号的抽样、滤波、频谱分析以及信号的回复。要求通过硬件实验掌握其电路工作原理、测试方法以及数据处理方法，根据系统的设计技术指标通过程序设计实现系统仿真。硬件部分：1．利用信号与系统实验箱实现信号的抽样和恢复。2．利用信号与系统实验箱熟悉四阶巴特沃思滤波

3、器（或切比雪夫滤波器）的工作原理并观察记录各型滤波器的幅频特性。软件部分：1．33信号与系统课程设计根据抽样定理及语音信号频谱范围设计一个最小3阶模拟滤波器对语音信号进行预滤波，用直接、级联或并联结构实现所设计系统，对系统的时域、频域特性进行仿真测试，对结果进行分析比较。（要求保留4000Hz以内频率的信号，可采用巴特沃斯或者切比雪夫滤波器）2.设计一个系统，要求：（1）实现连续信号的抽样。（2）针对语音信号频谱及噪声频率，设计巴特沃思数字滤波器（或切比雪夫滤波器）滤除噪声，进行频谱分析并与原始信号进行比较。

4、（3）由滤波后信号恢复出连续信号，进行谱分析并进行回放。3.利用MATLAB软件的系统仿真功能(Simulink)实现系统工作过程的仿真测试，并对其结果加以分析。注：巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器任选一种。三、主要设备和软件1．信号与系统实验箱，一台2.同步信号源模块（DYT3000-57），一块3.信号的抽样与恢复模块（DYT3000-68），一块4．四阶巴特沃斯滤波器模块（或四阶切比雪夫滤波器模块），一块5．二阶有源滤波器模块，一块5.PC机，一台6．基于PC的DSO-2090USB数字示波器，一台7．M

5、ATLAB6.5以上版本，一套8．数字示波器与MATLAB接口软件模块，一套四、设计内容、步骤和要求必做部分：1．信号的抽样和恢复（1）用本课题使用的硬件系统模块，实现给定信号的抽样和恢复1）熟悉信号的抽样与恢复的工作原理。接好电源线，将信号的抽样与恢复模块和同步信号源模块插入信号系统实验平台插槽中，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，实验箱开始正常工作。2）将同步信号源模块产生的VPP＝1V、f0＝1KHz的正弦波和f033信号与系统课程设计＝2KHz的方波分别送入待抽样信号输入点S_IN和抽样脉冲信号输

6、入点SQU_IN，用示波器分别观察抽样信号输出点PAM_OUT和恢复后的信号输出点S_OUT的波形并将实验数据记录下来（实验中低通滤波器的截止频率fC＝1kHz）。3）改变抽样脉冲信号的频率，分别将f0＝2kHz、4kHZ、8kHz、16KHz的方波送入抽样脉冲信号输入点SQU_IN，重复实验步骤2，比较在不同的抽样频率下恢复后的信号波形之间的差别并得出结论。4）将同步信号源模块产生的VPP＝1V、f0＝1KHz的三角波作为待抽样信号送入S_IN，重复上述实验步骤。5）注：使用2k正弦波作被抽样信号时效果较好

7、，可以自行比较。（2）用软件实现指导给定信号的抽样和恢复对连续信号以抽样频率fs=2Hz抽样得到，编程完成下列任务：画出信号，及其在相应范围内的抽样序列；利用抽样内插函数恢复连续时间信号。画出信号x(t)和重建信号的波形，比较这两个信号。若信号x(t)与存在较大差异，应如何改善？t1=0:0.001:0.1;t=50*pi*t1;y=cos(t);plot(t,y)33信号与系统课程设计对连续信号进行取样t=0:0.001:0.1;y=cos(50*pi*t);plot(t,y)%%%%%%%%%绘制原始信号

8、holdonFs=2000;T=0:1/Fs:0.1;x=cos(50*pi*T);stem(T,x);holdoffsubplot(2,1,1)t=0:0.001:0.1;y=cos(50*pi*t);33信号与系统课程设计plot(t,y)%%%%%%%%%绘制原始信号subplot(2,1,2)Fs=2000;T=0:1/Fs:0.1;x=cos(50*pi*T);stem(T,x);对信号进