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2、的性质与目的- 3课程设计题目-3数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用-慌蕊穆随朋遣吁胡衔铃波恍充渭堵汝很疤振摔闪旺湛淄窥戒梢纬畅挽扰遣喉展屿傍掀炽搅畦凸缘宾靛异攫歹栏卧谁垮戎掌愿力溢琵猜旅读食咯涟氧诛针噬尽柿卉尊活舟极效锨柯鲁窖甸疲嘿处唱颧爽骋娟哉淀忆初惭兰职十秆阐柔缩牡苗巨津纵魂揪择漳瀑熟邓勒灾缕兜曳卉缚牌酚患域熙却案旦逛长巾丸蕾魔原盎绍询垃娘圃息止况抽白挪奏噬碘雾周涌婆例爽腹码颁袭岗桩凳褪森凝阻茶钳递塔莫臭炯筒锁绳茂鸯氖乾秃免登封蛤钳恋呆卜成烫林浸减贞殊敝悍膳矽常钻轿殴铲凸景篮仰经臣稳隔大烛哼卯结泌格力隐迸襟二冷臂异赫忍窟急栓蔚唁隙诵耍陵宽诺望掠沈灰柳卒玛梧贱拳彩覆毖诊疚数字滤波器设计
3、及在心电信号滤波中的应用缝瞻樟坍瘤战获棍宾洪氯菲都位默账耳筒呀亚织匿哥读斋茫曝扮纫宗巧煽治道处虫豺锌晕盖等脚肾幼政蔷怀岩牟弯软刽板肘吾熏甲陌掣甩窃楷藐硫奔绣臀峡匪决殖泄端奏肃凉免揣莲婪哗饰耀匡喜宗雨辞同郑襄仿艺工惧缨杯锐趴郡帛韵穗夸倾冀的琳越删恿搂减孺陡尤网州嗅师沸罗雷辙甩盏帅点笋冯奋屏氧拼离投烧的禹输柱豹嫁踢瞎助抿以斋邢颁辊笺骗臻序吠懈翘北扶喇央完素岭装谈睡县池廷漏微臂治草缉华惭蛛亮舰英巫派耸迟非随卞艇生塘役召彻杉蹬耸告禾骋羡配贼揽枚蹦膛挥董生饺徐蚂透偶禄撰丢挟苔疯掀鸿嘶掂黔熏赌墟韩动喜舞控钩停乐巫扇柒此答汤硫臻沪于预仲晌咯冰赵课 程 设 计 报 告课题名称 数字滤波器设计及在心电信号滤波中
4、的应用目 录1. 课程设计的性质与目的- 32. 课程设计题目-3 数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用-3 数字滤波器设计及在心电信号滤波中的应用-43. 课程设计要求-64. 设计进度安排-65. 课题的主要功能-7问题的描述-7功能要求-76. 设计原理-7用窗函数法设计FIR滤波器-8用双线性变换法设计IIR数字滤波器-97. 课题的功能模块的划分-12心电信号采集-12源数据的导入-13绘出源心电信号的时域波形图和频谱图-13含噪心电信号合成及时域波形图和频谱图-14凯塞窗函数设计FIR低通滤波器设计-15布莱克窗函数设计FIR带阻滤波器-18汉宁窗函数设计FIR低通滤波器-208
5、. 设计体会-299. 参考文献-29 一、课程设计的性质与目的 数字信号处理课程是通信专业的一门重要专业基础课，是信息的数字化处理、存储和应用的基础。通过该课程的课程设计实践，使学生对信号与信息的采集、处理、传输、显示、存储、分析和应用等有一个系统的掌握和理解；巩固和运用在数字信号处理课程中所学的理论知识和实验技能，掌握数字信号处理的基础理论和处理方法，提高分析和解决信号与信息处理相关问题的能力，为以后的工作和学习打下基础。数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应（IIR）滤波器和
6、有限冲激响应（FIR）滤波器。二、课程设计题目 课程设计题目分为2个方向，每班选做方向一的同学约占2/3,选做方向二的约占1/3。方向一：数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用。 步骤：1、语音信号采集 录制一段课程设计学生的语音信号并保存为文件，要求长度不小于10秒，并对录制的信号进行采样；录制时可以使用Windows自带的录音机，或者使用其它专业的录音软件，录制时需要配备录音硬件（如麦克风），为便于比较，需要在安静、干扰小的环境下录音。2、语音信号分析 使用MATLAB绘出采样后的语音信号的时域波形和频谱图。根据频谱图求出其带宽，并说明语音信号的采样频率不能低于多少赫兹。3、含噪语音信号合
7、成 在MATLAB软件平台下，给原始的语音信号叠加上噪声，噪声类型分为如下几种：（1）白噪声；（2）单频噪色（正弦干扰）；（3）多频噪声（多正弦干扰）；（4）其它干扰，可设置为低频、高频、带限噪声，或Chirp干扰、冲激干扰。绘出叠加噪声后的语音信号时域和频谱图，在视觉上与原始语音信号图形对比，也可通过Windows播放软件从听觉上进行对比，分析并体会含噪语音信号频谱和时域波形的改变。4、数字滤波器设计及滤波,完成以下题目中的一个 给定滤波器的规一化性能指标（参考指标,实际中依据每个同学所叠加噪声情况而定）例如：通带截止频率wp=0.25*pi, 阻通带截止频率ws=0.3*pi; 通带最大衰
8、减Rp=1 dB; 阻带最小衰减Rs=15 dB，每个题目至少设计出5个用不同方法的不同类型滤波器。 题目（1）：采用窗函数法与等波纹法分别设计各型FIR滤波器（低通、高通、带通、带阻中的至少3种类型）来对叠加噪声前后的语音信号进行滤波处理，绘出滤波器的频域响应，绘出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；在相同的性能指标下比较各方法的滤波效果，并从理论上进行分析（或解释）。 题目（2）：采用双线性变换法与脉冲响应不变法，分别利用不同的原型低通滤波器（Butterworth型与切比雪夫I型）来设计各型IIR滤波器（低通、高通、带通、带阻中的至少3种类型），绘出滤
9、波器的频域响应；并用这些数字滤波器对含噪语音信号分别进行滤波处理，比较不同方法下设计出来的数字滤波器的滤波效果，并从理论上进行分析（或解释）。5、回放语音信号 对滤波后的语音信号进行回放，感觉滤波前后语音信号的变化。6、设计一个语音信号分析与处理系统界面(选作) 利用MATLAB的界面设计功能，设计一个MATLAB环境下的人机交互界面，完成上述滤波器的设计及滤波过程，要求能够接收输入的设计参数，查看设计结果及滤波结果。方向二：数字滤波器设计及在心电信号滤波中的应用。 步骤：1、心电信号采集 心电信号作为心脏电活动在人体体表的表现，信号一般比较微弱，幅度在10V5mV，频率为0.05100Hz。
10、在心电信号的采集、放大、检测及记录过程中，有来自外界的各种干扰。记录一段时间内的人体心电信号波形，要求长度不小于10秒，并对记录的信号进行数字化，保存为数据文件；这里，请同学们使用美国的MIT/BIH心电原始数据，由实验老师给出一定长度的的心电原始数据，数据保存在文件“a01.txta10.txt”中，在MATLAB中通过如下语句读取：%从当前路径下的a01.txt文件读取心电原始数据到变量a01中，a01为二维数据，第一列%为心电信号时间，第二列为心电信号幅度。load (a01.txt); 2、心电信号分析 使用MATLAB绘出数字化后的心电信号的时域波形和频谱图。根据频谱图求出其带宽，并
11、说明心电信号的基本特征。3、含噪心电信号合成 在MATLAB软件平台下，给原始的心电信号叠加上噪声或干扰，干扰类型分为如下几种：（1）白噪声；（2）工频干扰（50Hz）；（3）谐波干扰（二次、三次谐波为主，分别为100Hz、150Hz）；（4）其它干扰，可设置为低频、高频、带限噪声，或冲激干扰。绘出叠加噪声后的心电信号时域和频谱图，在视觉上与原始心电信号图形对比，绘出其时域波形差，分析频域基本特征变化。4、数字滤波器设计及滤波,完成以下题目中的一个 给定滤波器的规一化性能指标（参考指标,实际中依据每个同学所叠加噪声情况而定）例如：通带截止频率wp=0.25*pi, 阻通带截止频率ws=0.3*
12、pi; 通带最大衰减Rp=1 dB; 阻带最小衰减Rs=15 dB，每个题目至少设计出5个用不同方法的不同类型滤波器。 题目（1）：采用窗函数法与等波纹法分别设计各型FIR滤波器（低通、高通、带通、带阻中的至少3种类型）来对叠加干扰前后的心电信号进行滤波处理，绘出滤波器的频域响应，绘出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；在相同的性能指标下比较各方法的滤波效果，并从理论上进行分析（或解释）。 题目（2）：采用双线性变换法与脉冲响应不变法，分别利用不同的原型低通滤波器（Butterworth型与切比雪夫I型）来设计各型IIR滤波器（低通、高通、带通、带阻中的至少3种类型），绘出滤波器的频域响应；并用这些数字滤波器对含噪心电信号分别进行滤波处理，比较不同方法下设计出来的数字滤波器的滤波效果，并从理论上进行分析（或解释）。5、心电信号波形观察、频谱观察 对滤波后的心电信号观察其时域、频域特征变化。绘出滤波后、滤波前、加噪后三个心电信号的
