基于fir语音信号的滤波_毕业论文（设计）.docVIP

1.课程设计目的、内容和要求 一、课程设计目的： 通过本次课程设计，要求学生对DSP这门课程所学的基础知识、理论加以理解，学以致用。初步培养学生对工程设计的独立工作能力，掌握电子系统设计的一般方法。培养学生的动手能力，以及团队合作能力。 二、课程设计内容： 通过DSP处理器通过A/D采集音频信号，在CCS软件中分析音频信号的频谱图，使用Matlab设计相应的FIR数字滤波器（低通）并得到滤波器H z 的系数，然后根据这些系数，编写DSP程序（C语言或汇编）对已采集信号进行处理，最后在CCS软件中得到处理后音频信号的频谱图，比较滤波前后信号的频谱图。 三、课程设计要求： 1、 使用Matlab对FIR滤波器的设计； 2、 编写FIR滤波处理的DSP程序，查看并记录处理后的信号频谱； 3、 通过D/A实现数字量到模拟量的转换，回放处理后的声音； 4、 正确阐述设计和实验结果DSP处理器通过A/D采集音频信号，在CCS软件中分析音频信号的频谱图，使用Matlab设计相应的FIR数字滤波器（低通）并得到滤波器H z 的系数，然后根据这些系数，编写DSP程序（C语言或汇编）对已采集信号进行处理，最后在CCS软件中得到处理后音频信号的频谱图，比较滤波前后信号的频谱图。其中语音信号的采集与回放是采用TLV320AIC23芯片，对语音信号进行A/D，D/ADSP芯片主要是将转化成数字信号的语音信号用DSP算法对其进行处理，并将处理后的信号传送到输出端。如下图1所示为本题目的系统总体设计框图。 图1 系统总体设计框图 2.2 FIR滤波器的原理及特点 数字滤波器有两类：IIR数字滤波器和FIR数字滤波器。FIR滤波器是有限长单位冲激响应滤波器,在结构上是非递归型的。它可以在幅度特性随意设计的同时,保证精确严格的线性相位。FIR滤波器是有限长单位冲激响应滤波器，它具有以下独特的优点：可以在幅度特性随意设计的同时，保证精确、严格的线性相位；避免被处理的信号产生相位失真，这一特点在宽频带信号处理、阵列信号处理、数据传输等系统中非常重要； 由于FIR滤波器的单位脉冲响应h n 是有限长序列，因此FIR滤波器没有不稳定的问题； 由于FIR滤波器一般为非递归的结构，因此在有限精度运算下，不会出现递归结构中极性震荡等不稳定现象，误差较小。FIR滤波器的数学表达式为： （2-1） 式中：N为FIR滤波器的抽头数；x n 为第n时刻的输入样本；h i 为FIR滤波器第i抽头系数。 　　其相应的z变换为z-i为N-1阶多项式 　普通的直接型FIR滤波器结构如图所示 图2 FIR滤波器的直接型结构 2.3 窗函数的设计原理 FIR滤波器通常采用窗函数方法来设计。窗设计的基本思想是，首先选择一个适当的理想选频滤波器（它总是具有一个非因果，无限持续时间脉冲响应），然后街区（加窗）它的脉冲响应得到线性相位和因果FIR滤波器。我们用表示理想的选频滤波器，它在通带上具有单位增益和线性相位，在阻带上具有零响应。 为了从hd n 得到一个FIR滤波器，必须同时在两边截取hd n 。而要得到一个因果的线性相位滤波器，它的hd n 长度为N，必须满足公式2-3 （2-3） h n 可以看做是hd n 与窗函数w n 的乘积，如公式2-4所示 h n hd n w n （2-4） 这种操作叫做加窗，其中根据w n 的不同定义，可以得到不同的窗结构在频域中，因果FIR滤波器响应由和窗响应的周期卷积得到，公式如下: （2-5） 常用的窗函数有矩形窗、三角形（Bartlett）（Hanning）（Hamming）（Blackman）（Kaiser） 2.4 设计软件简介： 1、MATLAB介绍：MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB应用非常之广泛MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户直接进行下载就可以用。CCS功能十分强大，其主要功能如下：1、具有集成可视化代码编程界面，用户可通过其界面编写C、汇编、CMD文件等；2、含有集成代码生成工具包括汇编器，和链接器等将代码的编辑、编译、链接、和调试等诸多功能集成到一个软件