【導(dǎo)讀】濾波器是濾波器設(shè)計(jì)的重要組成部分。Matlab功能強(qiáng)大、簡(jiǎn)單易學(xué)、編程效率。高,深受廣大科技工作者的歡迎。特別是Matlab還具有信號(hào)分析工具箱,不需具。備很強(qiáng)的編程能力,就可以很方便地進(jìn)行信號(hào)分析、處理和設(shè)計(jì)。通過理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，再利用MATLAB. 在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的過程中，使用窗函數(shù)法來設(shè)計(jì)FIR. MATLAB作為輔助工具完成設(shè)計(jì)中的計(jì)算與圖形的繪制。

　　

【正文】 如下圖： 23 0 5 10 15x 1 0401000202130004000濾波前信號(hào)的頻譜0 5 10 15x 1 0401000202130004000濾波后信號(hào)的頻譜9 . 5 9 . 6 9 . 7 9 . 8 9 . 9 10x 1 041 0 . 500 . 51濾波前信號(hào)的波形9 . 5 9 . 6 9 . 7 9 . 8 9 . 9 10x 1 041 0 . 500 . 51濾波后的信號(hào)波形 圖 42 IIR 低通濾波器 經(jīng)過以上的加噪處理后，可在 Matlab 中用函數(shù) sound 對(duì)聲音進(jìn)行回放。其調(diào)用格式： sound(y,Fs)， sound(y)和 sound(y,Fs,bits)?？梢圆煊X濾波前后的聲音有明顯的變化。 比較后可得 。低通效果較好，高通其次，帶通最差。 對(duì)原始語音信號(hào)具體程序及運(yùn)行結(jié)果如 附錄（ II） 比較濾波前后語音信號(hào)的波形及頻譜 本章小結(jié) 本章詳細(xì)介紹了怎樣通過自己設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行濾波。 24 界面 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)工具 — GUI 概述 圖形用戶界面（ graphical user interfaces ， GUI）則是由窗口、光標(biāo)、按鍵、菜單、文字說明等對(duì)象（ objects）構(gòu)成的一個(gè)用戶界面。用戶通過一定的方法（如鼠標(biāo)或鍵盤）選擇、激活這些圖形對(duì)象，使計(jì)算機(jī)產(chǎn)生某種動(dòng)作或變化，比如實(shí)現(xiàn)計(jì)算、繪圖等。 在 MATLAB 中 GUI 是一中包含多種對(duì)象的圖形窗口，并為GUI 開發(fā)提供一個(gè)方便高效的集成開發(fā)環(huán)境 GUIDE。 GUIDE 主要是一個(gè)界面設(shè)計(jì)工具集， MAYLAB 將所有 GUI 支持度控件都集成在這個(gè)環(huán)境中，并提供界面外觀、屬性和行為響應(yīng)方式的設(shè)置方法。 GUIDE 將設(shè)計(jì)好的 GUI 保存在一個(gè) FIG文件中，同時(shí)生成 M 文件框架。 FIG 文件：包括 GUI 圖形窗口 及其所有后裔的完全描述，包括所有對(duì)象屬性的屬性值。它是一個(gè)二進(jìn)制文件調(diào)用 hsave 課保存圖形窗口時(shí)將生車該文件。 M文件包括 GUI 設(shè)計(jì)、控件函數(shù)以及定義為子函數(shù)的用戶控件回調(diào)函數(shù)，主要用于控制 GUI 展開時(shí)的各種特征。 GUI 創(chuàng)建包括界面設(shè)計(jì)和控件編程兩部分，主要步驟如下。第一步：通過設(shè)置 GUIDE 應(yīng)用程序的選項(xiàng)來運(yùn)行 GUIDE；第二步：使用界面設(shè)計(jì)編輯器進(jìn)行面設(shè)計(jì)；第三步：編寫控件行為響應(yīng)控制（即回調(diào)函數(shù)）代碼。 創(chuàng)建 GUI 界面 首先我們新建一個(gè) GUI 文件： File/New/GUI , 選擇 Blank GUI(Default)。 25 圖 51 GUI 創(chuàng)建界面 選擇 Blank GUI(Default)。 創(chuàng)建開關(guān)按鈕 創(chuàng)建 4 個(gè) Button Group， 4 個(gè)靜態(tài)文本（ Static text）， 17 個(gè) Push Button，如下圖所示（屬性可雙擊更改） 26 圖 52 GUI 界面 圖 53 屬性框 保存和修改 fig 文件 大多數(shù)文件的保存和修改都可通過快捷鍵 和 來進(jìn)行，但是 fig文件是無法通過 進(jìn)行打開，其打開和修改方式應(yīng)為 圖 54 MATLAB 主界面 其中有一個(gè)按鈕 （ GUIDE），雙擊得到界面 27 圖 55 GUI 創(chuàng)建界面 選擇 Open Existing GUI,打開你開始保存的文件，如下圖所示 圖 56 GUI 打開界面 28 雙擊文件，得到如下界面 圖 57 GUI 編 輯界面 這樣，文件 (fig文件 )即可打開修改。 編寫 M 文件 編 置好各控件以后，我們就可以來為這些控件編寫程序 （ Mfile）， 29 圖 58 原始語音播放 ： function varargout=OriVoiPlayButton_Callback(hObject, eventdata, handles) 30 圖 59 FIR低通 ： function FIRLowPassButton_Callback(hObject, eventdata, handles) 31 圖 510 退出 ： function varargout=ExitButton_Callback(hObject, eventdata, handles) close(gcf) 32 圖 511雙線性變換法低通濾波器 ： function DDesignLowPassButton_Callback(hObject, eventdata, handles) 最后，使用說明。單擊相應(yīng)的按鈕，便跳出對(duì)應(yīng)的界面。 33 圖 512 FIG文件界面 本章小結(jié) 本章介紹了 GUI 界面的簡(jiǎn)單設(shè)置，按 鈕的設(shè)置，編程等都充分得到了體現(xiàn) 34 總結(jié) 本次設(shè)計(jì)通過 選擇一個(gè)語音信號(hào)作為分析的對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行頻譜分析；利用MATLAB 中的隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲加入到語音信號(hào)中，模仿被噪聲干擾的語音信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行頻譜分析；運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理理論設(shè)計(jì) FIR 和 IIR 數(shù)字濾波器， 并對(duì)被噪聲污染的語音信號(hào)進(jìn)行濾波，分析濾波后信號(hào)的時(shí)域和頻域特征，回放語音信號(hào)。最后，設(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)處理系統(tǒng)界面 返回。 圓滿的完成了對(duì) 加噪聲 語音信號(hào)的讀取與打開，與課題的要求十分相符 ； 也較好的完成了對(duì) 原始 語音信號(hào) 和加噪聲后的語音 信號(hào) 的頻譜分析，通過 fft 變換，得出了語音信號(hào)的頻譜圖；在濾波這 一部分 ，課題主要是從巴特沃斯濾波器入手來設(shè)計(jì)濾波器 等入手，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的濾波效果； 完成了界面的設(shè)計(jì)，但也存在 許多 的不足，只是很勉強(qiáng)的達(dá)到了打開語音文件、顯示已定濾波前后的波形圖 ，界面沒有用到其它的一些控件，如列表框、下拉菜單等等， GUI 的界面設(shè)計(jì)功能沒能得到充分的發(fā)揮。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)還使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能 力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 總的來說，這次課程設(shè)計(jì)還是比較成功的，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，在老師和同學(xué)的細(xì)心幫助下，終于一一解決了，有點(diǎn)小小的成就感，終于覺得平時(shí)所學(xué)的知識(shí)有了實(shí)用的價(jià)值，達(dá)到了理論與實(shí)際相結(jié)合的目的，不僅學(xué)到了不少知識(shí)，而且鍛煉了自己的能力，使自己對(duì)以后的路有了更加清楚的認(rèn)識(shí)，同時(shí)，對(duì)未來有了更多的信心。 35 致 謝 感謝南京林業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院給我這次鍛煉的機(jī)會(huì)。 感謝 黃石紅老師，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)的榜樣；循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。老師多次詢問進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。無論是在 程序的編寫， 還是在 系統(tǒng)界面 的 設(shè)計(jì)上 ，我都得到了老師 們 悉心細(xì)致的教誨和無私的幫助。 他們 多次為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人 格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。在此，謹(jǐn)向 指導(dǎo)老師黃石紅 表示崇高的敬意和衷心的感謝！同時(shí)也要表達(dá)對(duì) 南京林業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 實(shí)驗(yàn)室的工作人員表達(dá)我真摯的謝意，他們?yōu)槲覀兲峁┝己玫膶W(xué)習(xí)環(huán)境，為此次我們 畢業(yè) 設(shè)計(jì)提供了很大的方便，再次對(duì)他們辛勤的工作表示感謝！ 在 畢業(yè)設(shè)計(jì) 過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議和真誠的幫助， 在此也對(duì)他們表示真誠的 感謝 ！ 在這里我要對(duì)我的老師以及我的同學(xué)真摯的說一聲：“謝謝！” 沒有你們的幫助，我可能要花費(fèi) 更多的時(shí)間與精力來完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 最后，對(duì)給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示 衷心 的感謝 ！ 36 參考文獻(xiàn) 1 高西全，丁玉美 .數(shù)字信號(hào)處理（第三版） [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2 語音信號(hào)數(shù)字處理，楊行峻等編著 [M].電子工業(yè)出版社， 1995 3 劉智 基于 MATLAB的機(jī)械噪聲分析與處理 [J]. 華中江師范學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ) 2021（ 4） 4 蔣瑞艷 振動(dòng)，噪聲處理系統(tǒng) [J]. 大連理工大學(xué) 學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ) 2021（ 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