1、數(shù)字信號處理實驗教學(xué)大綱（課程代碼：08121013）一、課程基本情況（一）課程名稱:（中文）：數(shù)字信號處理 （英文）：Digital Signal Processing （二）課程類別：專業(yè)課 必修（三）課程性質(zhì)：獨立設(shè)課數(shù)字信號處理是一門理論和實踐密切結(jié)合的課程，它是采用數(shù)值計算的方法實現(xiàn)信號的處理，其實現(xiàn)方法有軟件實現(xiàn)和硬件實現(xiàn)兩種，軟件實現(xiàn)方法指的是用戶按照數(shù)字信號處理的原理和算法編寫程序在通用計算機上實現(xiàn)，硬件實現(xiàn)是根據(jù)數(shù)字信號處理的原理和算法設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)圖，用乘法器、加法器、延時器、存儲器以及接口實現(xiàn)。（四）學(xué)時、學(xué)分1.課程總學(xué)時與學(xué)分：學(xué)時數(shù):84 學(xué)分?jǐn)?shù):42.實驗學(xué)時與學(xué)分

2、：學(xué)時數(shù):12 學(xué)分?jǐn)?shù):0.5（五）適用專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)、通信工程、物理學(xué)、應(yīng)用電子技術(shù)、物理教育（六）大綱執(zhí)筆：李衛(wèi)兵（七）大綱審批： （八）制定（修訂）時間： 二、實驗教學(xué)目的與基本要求 通過實驗，使得學(xué)生在實驗過程中了解簡單但是完整的數(shù)字信號處理的工程實現(xiàn)方法和流程，從而對數(shù)字信號處理理論有更深入的認(rèn)識。有關(guān)數(shù)字信號處理的應(yīng)用越來越廣泛，作為相關(guān)專業(yè)的理工科大學(xué)生必須掌握數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)理論知識。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生鞏固和加深數(shù)字信號處理的理論知識，通過實踐進一步加強學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力、綜合設(shè)計及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，同時注意培養(yǎng)學(xué)生實事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和良

3、好的實驗習(xí)慣，為今后工作打下良好的基礎(chǔ)。三、實驗內(nèi)容與基本要求（一）實驗項目一覽序號實驗項目名稱學(xué)時實驗類型實驗類別每組人數(shù)備注1MATLAB簡單應(yīng)用3驗證型選做2人2常見離散信號產(chǎn)生和實現(xiàn)3驗證型選做2人3信號、系統(tǒng)及系統(tǒng)響應(yīng)3驗證型必做2人4應(yīng)用FFT對信號進行頻譜分析3設(shè)計型必做2人5離散系統(tǒng)的變換域分析3設(shè)計型必做2人6有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器設(shè)計3設(shè)計型選做2人7無限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器設(shè)計3設(shè)計型必做2人8數(shù)字信號處理綜合設(shè)計 6綜合型選做2人 注：1.實驗類別分必做和選做兩種；實驗類型為演示型、驗證型、綜合型、設(shè)計型、研究型、創(chuàng)新型等。2.獨立設(shè)課的實驗不需填寫“課程總學(xué)時

4、”與“課程總學(xué)分”。3.課程類別分基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課。4.課程性質(zhì)分獨立設(shè)課和非獨立設(shè)課。（二）實驗內(nèi)容及要求實驗一 內(nèi)容：1.數(shù)字和數(shù)據(jù)表示、算術(shù)運算 2.關(guān)系、邏輯運算符3.流程控制4.繪圖與顯示5.診斷和幫助工具要求：1.理解 MATLAB 的基本原理2.學(xué)習(xí) MATLAB 的一些常用函數(shù)儀器：計算機、MATLAB軟件實驗二 常見離散信號產(chǎn)生和實現(xiàn)內(nèi)容：1.通過MATLAB實現(xiàn)常用基本函數(shù)2.分析離散信號的特性要求：1.加深對常用離散信號的理解；2.掌握matlab中一些基本函數(shù)的建立方法。儀器：計算機、MATLAB軟件實驗三 信號、系統(tǒng)及系統(tǒng)響應(yīng)內(nèi)容：1.編寫理想采

5、樣信號序列、單位脈沖序列、矩形序列2.編寫系統(tǒng)單位沖激響應(yīng)序列、有限長序列線性卷積程序3.離散信號、系統(tǒng)和系統(tǒng)響應(yīng)的分析要求：1.熟悉理想采樣的性質(zhì)，了解信號采樣前后的頻譜變化，加深對采樣定理的理解。2.熟悉離散信號何系統(tǒng)的時域特性。3.熟悉線性卷積的計算編程方法：利用卷積的方法，觀察、分析系統(tǒng)響應(yīng)的時域特性。4.掌握序列傅氏變換的計算機實現(xiàn)方法，利用序列的傅氏變換對離散信號、系統(tǒng)及系統(tǒng)響應(yīng)進行頻域分析。儀器：計算機、MATLAB軟件實驗四 應(yīng)用FFT對信號進行頻譜分析內(nèi)容：1.用Matlab或C語言編制信號產(chǎn)生子程序， 產(chǎn)生典型信號供譜分析用2.畫對給出信號逐個進行譜分析，繪出序列和幅頻特性

6、曲線3.設(shè)計利用快速傅里葉變換FFT計算序列頻譜程序；要求：1.在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過本次實驗，加深對FFT的理解，熟悉FFT算法及其程序的編寫。2.熟悉應(yīng)用FFT對典型信號進行頻譜分析的方法。3.了解應(yīng)用FFT進行信號頻譜分析過程中可能出現(xiàn)的問題，以便在實際中正確應(yīng)用FFT。儀器：計算機、MATLAB軟件實驗五 離散系統(tǒng)的變換域分析內(nèi)容：1.系統(tǒng)傳輸函數(shù)和頻率響應(yīng) 2.系統(tǒng)傳輸函數(shù)的類型3.系統(tǒng)穩(wěn)定性測試要求：1.加深對離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)分析和零、極點分布的概念理解2.掌握系統(tǒng)的設(shè)計方法儀器：計算機、MATLAB軟件實驗六 有限沖激響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器的設(shè)計內(nèi)容：1.編制能產(chǎn)生矩形窗、

7、漢寧窗、漢明窗、三角形窗、布萊克曼窗和凱塞-貝塞爾窗的窗函數(shù)子程序。2.編寫主程序。用不同窗設(shè)計線性相位低通FIR數(shù)字濾波器。觀察3dB和20dB帶寬以及阻帶最小衰減，比較四種窗函數(shù)對濾波特性的影響。要求：1.掌握用窗函數(shù)法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的原理與方法2.熟悉線性相位FIR數(shù)字濾波器特性3.了解各種窗函數(shù)對濾波特性的影響。儀器：計算機、MATLAB軟件實驗七 無限沖激響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器的設(shè)計內(nèi)容：1.用雙線性變換法設(shè)計巴特沃斯和切比雪夫IIR數(shù)字濾波器2.繪出數(shù)字濾波器在頻率區(qū)間的幅頻響應(yīng)特性曲線；要求：1.熟悉用雙線性變換法設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的原理與方法2.掌握數(shù)字濾波器的計算機

8、仿真方法。儀器：計算機、MATLAB軟件實驗八 內(nèi)容：1.錄制一段個人自己的語音信號，并對錄制的信號進行采樣，對采樣后的語音信號進行頻譜分析；給定濾波器的性能指標(biāo)，采用窗函數(shù)法和雙線性變換設(shè)計濾波器，得出濾波器的頻率響應(yīng)；然后用自己設(shè)計的濾波器對采集的信號進行濾波，得出濾波后信號的時域波形和頻譜，并對濾波前后的信號進行對比，分析信號的變化；回放語音信號。要求：綜合運用數(shù)字信號處理課程的理論知識進行頻譜分析以及濾波器設(shè)計，通過理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，并進行計算機仿真，從而復(fù)習(xí)鞏固了課堂所學(xué)的理論知識，提高了對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力。儀器：計算機、MATLAB軟件四、考核方式與評定標(biāo)準(zhǔn)（一） 考核方式1. 平時操作和實驗報告： 占40%2. 操作考試：占60%（二）評分標(biāo)準(zhǔn)百分制五、參考教材（指導(dǎo)書）、參考書 （一） 教材1數(shù)字信號處理實驗指導(dǎo)書，自編(二) 參考書1.數(shù)字信號處理，陳后金，高等教育出版社，2004.72.數(shù)字信號處理教程，程佩青，清華大學(xué)出版社，2007.23.數(shù)字信號處理，劉益成 孫祥娥，電子工業(yè)出版社，2004.34.MATLAB6.X信號處理，鄒鯤編著，清華大學(xué)出版社，20