【正文】 目 錄緒論 1正文：一、設(shè)計(jì)目的及要求 2二、設(shè)計(jì)過程 2三、調(diào)試分析 6四、結(jié)果分析與體會 11五、參考文獻(xiàn) 12六、謝辭 12緒 論數(shù)字信號處理（digital signal processing,DSP）是從20世紀(jì)60年代以來，隨著信息學(xué)科和計(jì)算機(jī)學(xué)科的高速發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。它的重要性日益在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用中表現(xiàn)出來。簡言之，數(shù)字信號處理是把信號用數(shù)字或符號表示的序列，通過計(jì)算機(jī)或通用（專用）信號處理設(shè)備，用數(shù)字的數(shù)值計(jì)算方法處理（例如濾波、變換、壓縮、增強(qiáng)、估計(jì)、識別等），以達(dá)到提取有用信息便于應(yīng)用的目的。數(shù)字信號處理的應(yīng)用包括濾波與變換、通信、語音、語言、圖像、圖形、消費(fèi)電子、儀器、工業(yè)控制與自動(dòng)化、醫(yī)療、軍事等。其發(fā)展方向也是多方面的，包括數(shù)字匯聚、遠(yuǎn)程會議系統(tǒng)、融合網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字圖書館、圖像與文本合一的信息檢索業(yè)務(wù)、多媒體通信、個(gè)人信息終端等。在本次設(shè)計(jì)中，就以設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字濾波器系統(tǒng)為目的。濾波器按頻率劃分有低通、高通、帶通、帶阻全通等類型。一個(gè)數(shù)字濾波器可以用一個(gè)系統(tǒng)函數(shù)來表示，若要得到該系統(tǒng)函數(shù)，就要得到以z^(1)升冪排列的傳輸函數(shù)的分子和分母多項(xiàng)式的系數(shù)，即向量num、den，而這兩個(gè)參數(shù)由[num den]=butter(N,Wn)、[N,Wn]=buttord(wp,ws,rp,rs)這一函數(shù)得出，這是巴特沃思濾波器的設(shè)計(jì)過程。由于頻率響應(yīng)的周期性，頻率變量以數(shù)字頻率ω來表示，ω=2π*f/fc，f為模擬域頻率，fc為抽樣頻率，所以數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中必須給出抽樣頻率。在這次設(shè)計(jì)中采用了巴特沃思和切比雪夫兩種濾波器，這兩種濾波器又分別采用了高通、低通、帶通、帶阻四種頻率特性實(shí)現(xiàn)，從橫向上和縱向上都可以進(jìn)行對比，表現(xiàn)出各種濾波器的不同特性。 一、設(shè)計(jì)目的及要求1．課程設(shè)計(jì)目的 綜合運(yùn)用數(shù)字信號處理的理論知識進(jìn)行頻譜分析和濾波器設(shè)計(jì)，通過理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，再利用 MATLAB 作為編程工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，從而加深對所學(xué)知識的理解，建立概念。2．課程設(shè)計(jì)基本要求 1） 學(xué)會 MATLAB 的使用，掌握 MATLAB 的程序設(shè)計(jì)方法。 2） 掌握在 Windows 環(huán)境下語音信號采集的方法。 3） 掌握數(shù)字信號處理的基本概念、基本理論和基本方法。 4） 掌握 MATLAB 設(shè)計(jì) FIR 和IIR 數(shù)字濾波器的方法。 5） 學(xué)會用 MATLAB 對信號進(jìn)行分析和處理。3．課程設(shè)計(jì)內(nèi)容錄制一段自己的語音信號，并對錄制的信號進(jìn)行采樣；畫出采樣后語音信號的時(shí)域波形和頻譜圖；給定濾波器的性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，并畫出濾波器的頻率響應(yīng)；然后用自己設(shè)計(jì)的濾波器對采集的語音信號進(jìn)行濾波，畫出濾波后信號的時(shí)域波形和頻譜，并對濾波前后的信號進(jìn)行對比，分析信號的變化；回放語音信號；最后，用 MATLAB 設(shè)計(jì)一信號處理系統(tǒng)界面。二、設(shè)計(jì)過程 打開GUI窗口：File → New → GUI → Create New GUI → Blank GUI(Default) →OK 控件設(shè)計(jì)：在控件布局設(shè)計(jì)區(qū)放置四個(gè)Axes控件、六個(gè)Push Button控件、一個(gè)Button Group控件和兩個(gè)Radio Button控件、四個(gè)Static Text控件。 修改控件屬性：選中需要修改屬性的控件，雙擊打開屬性查看器，具體設(shè)置如下：1) 五個(gè)Axes控件 Tag作用axes1提供坐標(biāo)畫出原始信號波形axes2提供坐標(biāo)畫出原始信號頻譜axes3提供坐標(biāo)畫出濾波后信號波形axes4提供坐標(biāo)畫出濾波后信號頻譜axes5提供坐標(biāo)畫出濾波器頻率響應(yīng)2) 六個(gè)Push Button控件：StringTagStringTag低通pushbutton1帶阻pushbutton4高通pushbutton2原始信號pushbutton5帶通pushbutton3關(guān)閉窗口pushbutton63) 一個(gè)Button Group控件和兩個(gè)Radio Button控件： StringStyleTag請選擇濾波器種類Button Groupuipanel5巴特沃思Radio Buttonradiobutton1切比雪夫Radio Buttonradiobutton24) 五個(gè)Static Text控件（這五個(gè)Static Text控件是對坐標(biāo)軸中圖形的說明）：TagStringtext1原始信號波形text2原始信號頻譜text3濾波后信號波形text4濾波后信號頻譜text5濾波器頻率響應(yīng) 保存：設(shè)置好各個(gè)控件的屬性，回到GUI主窗口保存，給文件命名為hy。 設(shè)置回調(diào)函數(shù)：。這里，雖然GUI自動(dòng)生成了回調(diào)函數(shù)，但是回調(diào)函數(shù)是空的。該程序只需要對六個(gè)Push Button控件的回調(diào)函數(shù)進(jìn)行定義說明。六個(gè)Push Button控件的回調(diào)函數(shù)：1）“低通”按鍵的回調(diào)函數(shù)function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)[y,fs,bits]=wavread(39。e:\39。)。 %函數(shù)wavread是對語音信號進(jìn)行 采樣，格式是[y,fs,nbit]=wavread，返回采樣值放在向量y中，fs表示采樣頻率（Hz），nbit表示采樣位數(shù)。fp=1000。fs=2000。rp=。rs=40。fc=40000。%設(shè)定通帶截止頻率（fp）、阻帶截止頻率（fs）、通帶波紋系數(shù)（rp）、阻帶波紋系數(shù)（rs）、抽樣頻率（fc）。wp=2*fp/fc。ws=2*fs/fc。 %將模擬域轉(zhuǎn)化成數(shù)字域。if get(,39。value39。) %如果選擇radiobutton1，則制做巴特沃思濾波器。[N,Wc]=buttord(wp,ws,rp,rs)。 %估算巴特沃思濾波器的階數(shù)N和3dB截止頻率Wc。[num,den]=butter(N,Wc)。 %求傳輸函數(shù)的分子和分母多項(xiàng)式的系數(shù)。else %選擇radiobutton2，則制做切比雪夫Ⅰ型濾波器。[N,Wc]=cheb1ord(wp,ws,rp,rs)。 %估算切比雪夫Ⅰ型濾波器的階數(shù)N和截止頻率Wc。[num,den]=cheby1(N,rp,Wc)。 %求傳輸函數(shù)的分子和分母多項(xiàng)式的系數(shù)。endx=filter(num,den,y)。 %根據(jù)傳輸函數(shù)的分子和分母多項(xiàng)式的系數(shù)得到模擬濾波器，并將y通過該濾波器，得到x。sound(x,fc,bits)。