1、數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱一、課程基本信息（黑體小四號(hào)）中文名稱(chēng)數(shù)字信號(hào)處理英文名稱(chēng)Digital Signal Processing適用專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（嵌入式方向）先修課程高等數(shù)學(xué)、信號(hào)與系統(tǒng)課程類(lèi)別專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課修讀性質(zhì)必修學(xué)分/學(xué)時(shí)1學(xué)分/1學(xué)時(shí)考核方式考查二、教學(xué)目標(biāo)數(shù)字信號(hào)處理課程實(shí)驗(yàn)是數(shù)字信號(hào)處理課程的有效的補(bǔ)充部分，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中了解數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)方法和流程，從而對(duì)數(shù)字信號(hào)處理理論有更深入的認(rèn)識(shí)。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生鞏固和加深數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、綜合設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為今后工作打下良好的基礎(chǔ)。三、

2、教學(xué)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一：MATLAB語(yǔ)言的基本使用方法（4學(xué)時(shí)）1.實(shí)驗(yàn)屬性：演示實(shí)驗(yàn)2.修讀性質(zhì)：必開(kāi)3.教學(xué)目標(biāo)了解MATLAB程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的基本特點(diǎn)，熟悉MATLAB軟件運(yùn)行環(huán)境；掌握創(chuàng)建、保存、打開(kāi)文件及數(shù)據(jù)的方法，掌握設(shè)置文件路徑的方法；掌握變量、函數(shù)等有關(guān)概念，具備初步的將一般數(shù)學(xué)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)模型并進(jìn)行處理的能力。4.實(shí)驗(yàn)方法上機(jī)操作5實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備PC一臺(tái)，MATLAB軟件6.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容打開(kāi)MATLAB，熟悉MATLAB環(huán)境，學(xué)習(xí)m文件的建立、保存、打開(kāi)、運(yùn)行方法。在文件中產(chǎn)生常見(jiàn)的信號(hào)程序（單位沖激信號(hào)、矩形信號(hào)、正弦信號(hào)，復(fù)指數(shù)信號(hào)等），運(yùn)行并觀(guān)察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在命令窗口中分別產(chǎn)

3、生3*3全零矩陣，單位矩陣，全一矩陣。編制實(shí)現(xiàn)信號(hào)延遲反轉(zhuǎn)功能的函數(shù)，并調(diào)用該函數(shù)。學(xué)習(xí)如何利用MATLAB幫助信息，繪制信號(hào)的幅頻特性曲線(xiàn)。7.成績(jī)?cè)u(píng)定實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占本課程總成績(jī)10%，對(duì)無(wú)故缺實(shí)驗(yàn)者，本門(mén)課程實(shí)驗(yàn)成績(jī)以零分計(jì)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二：常用離散時(shí)間信號(hào)的實(shí)現(xiàn)（2學(xué)時(shí)）1.實(shí)驗(yàn)屬性：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)2.修讀性質(zhì)：必開(kāi)3.教學(xué)目標(biāo)了解離散時(shí)間信號(hào)的特點(diǎn)；掌握離散時(shí)間信號(hào)表示的向量法和符號(hào)法；會(huì)用MATLAB語(yǔ)言表示常用基本離散信號(hào)。4.實(shí)驗(yàn)方法上機(jī)操作5實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備PC一臺(tái)，MATLAB軟件6.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容常用的離散信號(hào)有正弦序列，單位階躍序列，矩形序列，單位沖激序列，單邊指數(shù)衰減序列等。參考給出的程序，

4、產(chǎn)生信號(hào)并觀(guān)察信號(hào)的波形，通過(guò)改變相關(guān)參數(shù)，進(jìn)一步熟悉這些在工程實(shí)際與理論研究中常用的信號(hào)。7.成績(jī)?cè)u(píng)定實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占本課程總成績(jī)10%，對(duì)無(wú)故缺實(shí)驗(yàn)者，本門(mén)課程實(shí)驗(yàn)成績(jī)以零分計(jì)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三：離散時(shí)間信號(hào)的時(shí)域基本運(yùn)算（2學(xué)時(shí)）1.實(shí)驗(yàn)屬性：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)2.修讀性質(zhì)：必開(kāi)3.教學(xué)目標(biāo)掌握離散時(shí)間信號(hào)時(shí)域運(yùn)算的基本實(shí)現(xiàn)方法；熟悉相關(guān)函數(shù)的調(diào)用格式及作用；掌握離散信號(hào)的基本運(yùn)算。4.實(shí)驗(yàn)方法上機(jī)操作5實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備PC一臺(tái)，MATLAB軟件6.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）用Matlab編制兩個(gè)序列的相加、相乘、移位、反褶、卷積等的程序；（2）畫(huà)出畫(huà)出兩個(gè)序列運(yùn)算以后的圖形；（3）對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析；7.成績(jī)?cè)u(píng)定實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占

5、本課程總成績(jī)10%，對(duì)無(wú)故缺實(shí)驗(yàn)者，本門(mén)課程實(shí)驗(yàn)成績(jī)以零分計(jì)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目四：離散時(shí)間系統(tǒng)分析（2學(xué)時(shí)）1.實(shí)驗(yàn)屬性：演示實(shí)驗(yàn)2.修讀性質(zhì)：必開(kāi)3.教學(xué)目標(biāo)掌握利用卷積方法觀(guān)察分析系統(tǒng)的時(shí)域特性，掌握利用序列的傅里葉變換對(duì)離散信號(hào)及系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行頻域分析。4.實(shí)驗(yàn)方法上機(jī)操作5實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備PC一臺(tái)，MATLAB軟件6.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）用Matlab編制時(shí)域分析的程序；（2）用Matlab編制頻率分析的程序；（3）用Matlab畫(huà)出時(shí)域波形、頻率響應(yīng)；（4）對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析；7.成績(jī)?cè)u(píng)定實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占本課程總成績(jī)10%，對(duì)無(wú)故缺實(shí)驗(yàn)者，本門(mén)課程實(shí)驗(yàn)成績(jī)以零分計(jì)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目五：用FFT進(jìn)行譜分析（2學(xué)時(shí)）1.實(shí)

6、驗(yàn)屬性：演示實(shí)驗(yàn)2.修讀性質(zhì)：必開(kāi)3.教學(xué)目標(biāo)理解DFT算法原理和基本性質(zhì)的；熟悉FFT算法原理和FFT子程序的應(yīng)用；學(xué)習(xí)用FFT對(duì)連續(xù)信號(hào)和時(shí)域離散信號(hào)進(jìn)行譜分析的方法，以便在實(shí)際中正確應(yīng)用FFT。4.實(shí)驗(yàn)方法上機(jī)操作5實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備PC一臺(tái)，MATLAB軟件6.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）用Matlab編制信號(hào)產(chǎn)生子程序，產(chǎn)生典型信號(hào)供譜分析用；（2）對(duì)給出信號(hào)逐個(gè)進(jìn)行譜分析，繪出序列和幅頻特性曲線(xiàn)；（3）設(shè)計(jì)利用快速傅里葉變換FFT計(jì)算序列頻譜程序；（4）對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析；7.成績(jī)?cè)u(píng)定實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占本課程總成績(jī)10%，對(duì)無(wú)故缺實(shí)驗(yàn)者，本門(mén)課程實(shí)驗(yàn)成績(jī)以零分計(jì)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目六：無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波

7、器的設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）1.實(shí)驗(yàn)屬性：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2.修讀性質(zhì)：必開(kāi)3.教學(xué)目標(biāo)熟悉用雙線(xiàn)性變換法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的原理與方法；掌握數(shù)字濾波器的計(jì)算機(jī)仿真方法。4.實(shí)驗(yàn)方法上機(jī)操作5實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備PC一臺(tái)，MATLAB軟件6.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）用雙線(xiàn)性變換法設(shè)計(jì)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(xiàn)；（3）對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。7.成績(jī)?cè)u(píng)定實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占本課程總成績(jī)10%，對(duì)無(wú)故缺實(shí)驗(yàn)者，本門(mén)課程實(shí)驗(yàn)成績(jī)以零分計(jì)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目七：有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）1.實(shí)驗(yàn)屬性：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2.修讀性質(zhì)：必開(kāi)3.教學(xué)目標(biāo)掌握用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的原

8、理與方法；熟悉線(xiàn)性相位FIR數(shù)字濾波器特性；了解各種窗函數(shù)對(duì)濾波特性的影響。4.實(shí)驗(yàn)方法上機(jī)操作5實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備PC一臺(tái)，MATLAB軟件6.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）編制能產(chǎn)生矩形窗、漢寧窗、漢明窗、三角窗等窗函數(shù)子程序。（2）編寫(xiě)主程序，用不同窗設(shè)計(jì)線(xiàn)性相位低通FIR數(shù)字濾波器。觀(guān)察3dB和20dB帶寬以及阻帶最小衰減，比較四種窗函數(shù)對(duì)濾波特性的影響。（3）對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。7.成績(jī)?cè)u(píng)定實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占本課程總成績(jī)10%，對(duì)無(wú)故缺實(shí)驗(yàn)者，本門(mén)課程實(shí)驗(yàn)成績(jī)以零分計(jì)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目八：數(shù)字信號(hào)處理綜合設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）1.實(shí)驗(yàn)屬性：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2.修讀性質(zhì)：必開(kāi)3.教學(xué)目標(biāo)綜合運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理課程的理論知識(shí)進(jìn)行頻譜分析以及濾波

9、器設(shè)計(jì)，通過(guò)理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，并進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，從而復(fù)習(xí)鞏固了課堂所學(xué)的理論知識(shí)，提高了對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。4.實(shí)驗(yàn)方法上機(jī)操作5實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備PC一臺(tái)，MATLAB軟件6.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容錄制一段個(gè)人自己的語(yǔ)音信號(hào)，并對(duì)錄制的信號(hào)進(jìn)行采樣，對(duì)采樣后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)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(xiàn)性變換設(shè)計(jì)濾波器，得出濾波器的頻率響應(yīng)；然后用自己設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波，得出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，并對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變化；回放語(yǔ)音信號(hào)。7.成績(jī)?cè)u(píng)定實(shí)驗(yàn)課成績(jī)占本課程總成績(jī)10%，對(duì)無(wú)故缺實(shí)驗(yàn)者，本門(mén)課程實(shí)驗(yàn)成績(jī)以零分計(jì)。四、考核形式及成績(jī)?cè)u(píng)定（黑

10、體小四號(hào)）根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力及實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果，進(jìn)行綜合評(píng)定。五、教材與參考書(shū)（黑體小四號(hào)）教 材：數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 自編參考書(shū)：1 程佩青.數(shù)字信號(hào)處理教程.（第三版）.北京：清華大學(xué)出版社，2007 2 薛年喜. MATLAB在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用.（第二版）.北京：清華大學(xué)出版社，2008六、其他（特色、必要的說(shuō)明等）（可選項(xiàng)，黑體小四號(hào)）內(nèi)容（宋體五號(hào)，行距16磅，下同）七、課程學(xué)時(shí)分配表（黑體小四號(hào)）序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)屬性修讀性質(zhì)主要儀器設(shè)備1MATLAB語(yǔ)言的基本使用方法4演示必開(kāi)PC一臺(tái)，MATLAB軟件2常用離散時(shí)間信號(hào)的實(shí)現(xiàn)2驗(yàn)證必開(kāi)PC一臺(tái)，MATLAB軟件3離散時(shí)間信號(hào)的時(shí)域基本運(yùn)算2驗(yàn)證必開(kāi)PC一臺(tái)，MATLAB軟件4離散時(shí)間系