《数字信号处理实验》课程教学大纲

1、数字信号处理实验教学大纲一、课程基本信息（黑体小四号）中文名称数字信号处理英文名称Digital Signal Processing适用专业计算机科学与技术（嵌入式方向）先修课程高等数学、信号与系统课程类别专业基础课修读性质必修学分/学时1学分/1学时考核方式考查二、教学目标数字信号处理课程实验是数字信号处理课程的有效的补充部分，通过实验，使得学生在实验过程中了解数字信号处理的实现方法和流程，从而对数字信号处理理论有更深入的认识。通过该课程的学习，使学生巩固和加深数字信号处理的理论知识，通过实验进一步加强学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养，为今后工作打下良好的基础。三、

2、教学内容实验项目一：MATLAB语言的基本使用方法（4学时）1.实验属性：演示实验2.修读性质：必开3.教学目标了解MATLAB程序设计语言的基本特点，熟悉MATLAB软件运行环境；掌握创建、保存、打开文件及数据的方法，掌握设置文件路径的方法；掌握变量、函数等有关概念，具备初步的将一般数学问题转化为对应计算机模型并进行处理的能力。4.实验方法上机操作5实验仪器设备PC一台，MATLAB软件6.实验内容打开MATLAB，熟悉MATLAB环境，学习m文件的建立、保存、打开、运行方法。在文件中产生常见的信号程序（单位冲激信号、矩形信号、正弦信号，复指数信号等），运行并观察实验结果。在命令窗口中分别产

3、生3*3全零矩阵，单位矩阵，全一矩阵。编制实现信号延迟反转功能的函数，并调用该函数。学习如何利用MATLAB帮助信息，绘制信号的幅频特性曲线。7.成绩评定实验课成绩占本课程总成绩10%，对无故缺实验者，本门课程实验成绩以零分计。实验项目二：常用离散时间信号的实现（2学时）1.实验属性：验证实验2.修读性质：必开3.教学目标了解离散时间信号的特点；掌握离散时间信号表示的向量法和符号法；会用MATLAB语言表示常用基本离散信号。4.实验方法上机操作5实验仪器设备PC一台，MATLAB软件6.实验内容常用的离散信号有正弦序列，单位阶跃序列，矩形序列，单位冲激序列，单边指数衰减序列等。参考给出的程序，

4、产生信号并观察信号的波形，通过改变相关参数，进一步熟悉这些在工程实际与理论研究中常用的信号。7.成绩评定实验课成绩占本课程总成绩10%，对无故缺实验者，本门课程实验成绩以零分计。实验项目三：离散时间信号的时域基本运算（2学时）1.实验属性：验证实验2.修读性质：必开3.教学目标掌握离散时间信号时域运算的基本实现方法；熟悉相关函数的调用格式及作用；掌握离散信号的基本运算。4.实验方法上机操作5实验仪器设备PC一台，MATLAB软件6.实验内容（1）用Matlab编制两个序列的相加、相乘、移位、反褶、卷积等的程序；（2）画出画出两个序列运算以后的图形；（3）对结果进行分析；7.成绩评定实验课成绩占

5、本课程总成绩10%，对无故缺实验者，本门课程实验成绩以零分计。实验项目四：离散时间系统分析（2学时）1.实验属性：演示实验2.修读性质：必开3.教学目标掌握利用卷积方法观察分析系统的时域特性，掌握利用序列的傅里叶变换对离散信号及系统响应进行频域分析。4.实验方法上机操作5实验仪器设备PC一台，MATLAB软件6.实验内容（1）用Matlab编制时域分析的程序；（2）用Matlab编制频率分析的程序；（3）用Matlab画出时域波形、频率响应；（4）对结果进行分析；7.成绩评定实验课成绩占本课程总成绩10%，对无故缺实验者，本门课程实验成绩以零分计。实验项目五：用FFT进行谱分析（2学时）1.实

6、验属性：演示实验2.修读性质：必开3.教学目标理解DFT算法原理和基本性质的；熟悉FFT算法原理和FFT子程序的应用；学习用FFT对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法，以便在实际中正确应用FFT。4.实验方法上机操作5实验仪器设备PC一台，MATLAB软件6.实验内容（1）用Matlab编制信号产生子程序，产生典型信号供谱分析用；（2）对给出信号逐个进行谱分析，绘出序列和幅频特性曲线；（3）设计利用快速傅里叶变换FFT计算序列频谱程序；（4）对结果进行分析；7.成绩评定实验课成绩占本课程总成绩10%，对无故缺实验者，本门课程实验成绩以零分计。实验项目六：无限长单位冲激响应(IIR)数字滤波

7、器的设计（2学时）1.实验属性：设计实验2.修读性质：必开3.教学目标熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法；掌握数字滤波器的计算机仿真方法。4.实验方法上机操作5实验仪器设备PC一台，MATLAB软件6.实验内容（1）用双线性变换法设计巴特沃斯和切比雪夫IIR数字滤波器；（2）绘出数字滤波器在频率区间的幅频响应特性曲线；（3）对结果进行分析。7.成绩评定实验课成绩占本课程总成绩10%，对无故缺实验者，本门课程实验成绩以零分计。实验项目七：有限长单位冲激响应(FIR)数字滤波器的设计（2学时）1.实验属性：设计实验2.修读性质：必开3.教学目标掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原

8、理与方法；熟悉线性相位FIR数字滤波器特性；了解各种窗函数对滤波特性的影响。4.实验方法上机操作5实验仪器设备PC一台，MATLAB软件6.实验内容（1）编制能产生矩形窗、汉宁窗、汉明窗、三角窗等窗函数子程序。（2）编写主程序，用不同窗设计线性相位低通FIR数字滤波器。观察3dB和20dB带宽以及阻带最小衰减，比较四种窗函数对滤波特性的影响。（3）对结果进行分析。7.成绩评定实验课成绩占本课程总成绩10%，对无故缺实验者，本门课程实验成绩以零分计。实验项目八：数字信号处理综合设计（2学时）1.实验属性：设计实验2.修读性质：必开3.教学目标综合运用数字信号处理课程的理论知识进行频谱分析以及滤波

9、器设计，通过理论推导得出相应结论，并进行计算机仿真，从而复习巩固了课堂所学的理论知识，提高了对所学知识的综合应用能力。4.实验方法上机操作5实验仪器设备PC一台，MATLAB软件6.实验内容录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样，对采样后的语音信号进行频谱分析；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计滤波器，得出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，得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；回放语音信号。7.成绩评定实验课成绩占本课程总成绩10%，对无故缺实验者，本门课程实验成绩以零分计。四、考核形式及成绩评定（黑

10、体小四号）根据学生的实验预习、实验纪律、实验动手能力及实验报告结果，进行综合评定。五、教材与参考书（黑体小四号）教 材：数字信号处理实验指导书 自编参考书：1 程佩青.数字信号处理教程.（第三版）.北京：清华大学出版社，2007 2 薛年喜. MATLAB在数字信号处理中的应用.（第二版）.北京：清华大学出版社，2008六、其他（特色、必要的说明等）（可选项，黑体小四号）内容（宋体五号，行距16磅，下同）七、课程学时分配表（黑体小四号）序号实验项目名称学时实验属性修读性质主要仪器设备1MATLAB语言的基本使用方法4演示必开PC一台，MATLAB软件2常用离散时间信号的实现2验证必开PC一台，MATLAB软件3离散时间信号的时域基本运算2验证必开PC一台，MATLAB软件4离散时间系