濾波器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p>　　不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)1</p><p>　　1、掌握MATLAB及其在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用1</p><p>　　2、課程設(shè)計(jì)題目：數(shù)字聽(tīng)診器信號(hào)分析1</p><p>

2、;　　二. 課程設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方案2</p><p>　　1、濾波器設(shè)計(jì)原理2</p><p>　　1.1濾波器概述2</p><p>　　1.2FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)原理2</p><p>　　1.3 FIR數(shù)字濾波器的特性2</p><p>　　1.4窗函數(shù)的介紹4</p><p>

3、;<b>　　2、設(shè)計(jì)方案5</b></p><p>　　三. 課程設(shè)計(jì)的步驟和結(jié)果6</p><p>　　1、讀取病人心肺聲音信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行頻譜分析6</p><p>　　2、設(shè)計(jì)濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波（以凱塞窗為例）7</p><p>　　2.1 低通濾波器7</p><p>　　2.

4、2帶通濾波器8</p><p>　　2.3帶阻濾波器10</p><p>　　3、GUI界面設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 BUTTON1 病人心肺聲音信號(hào)提取11</p><p>　　3.2 BUTTON2 退出系統(tǒng)12</p><p>　　3.3 BUTTON3 運(yùn)行12</p>&

5、lt;p>　　3.4文本編輯框15</p><p>　　3.5 GUI整體界面15</p><p>　　四. 課程設(shè)計(jì)總結(jié)16</p><p>　　五. 設(shè)計(jì)體會(huì)17</p><p>　　六. 參考文獻(xiàn)18</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p>&

6、lt;p>　　1、掌握MATLAB及其在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用</p><p>　　MATLAB 計(jì)算軟件是一套進(jìn)行科學(xué)計(jì)算的高性能軟件，可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。</p><p>　　Matlab語(yǔ)言可以很容易實(shí)現(xiàn)Fourier 變換和

7、數(shù)字濾器的設(shè)計(jì)，廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理中，給我們對(duì)數(shù)字信號(hào)的研究工作帶來(lái)很大方便，同時(shí)具有功能全面的GUI程序設(shè)計(jì)，使所設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序具有圖形用戶界面，方便用戶操 作。</p><p>　　2、課程設(shè)計(jì)題目：數(shù)字聽(tīng)診器信號(hào)分析</p><p>　　目前大夫主要以聽(tīng)診器傾聽(tīng)病人的氣管、肺部區(qū)域的聲音，對(duì)病人的疾病進(jìn)行判斷；請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)聽(tīng)診的軟件，要求如下： </p><p&

8、gt;　　1） 可記錄病人的姓名、年齡、性別、病史、不同疾病部位等狀況； </p><p>　　2） 對(duì)病人的氣管、肺部等區(qū)域的聲音進(jìn)行采集、分析、存儲(chǔ)（前端聽(tīng)診部分不用考慮，只考慮數(shù)據(jù)采集部分）。 </p><p>　　3） 可分析不同聲音分量的大小，給出頻譜圖，以及主要頻率的幅度，便于大夫分析和驗(yàn)證； </p><p>　　4） 由于采集到的信號(hào)經(jīng)常存在某些干擾

9、信號(hào)，比如心臟的震動(dòng)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)低通、帶通、帶阻濾波器對(duì)信號(hào)處理，濾波器參數(shù)在用戶界面中可以進(jìn)行設(shè)置，方便醫(yī)生進(jìn)行使用； </p><p>　　5） 編制GUI用戶界面。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　1、濾波器設(shè)計(jì)原理</b></p><p><b>　　1.1濾波器概述

10、</b></p><p>　　隨著信息時(shí)代和數(shù)字世界的到來(lái),數(shù)字信號(hào)處理已成為當(dāng)今一門(mén)極其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。數(shù)字信號(hào)處理在通信、語(yǔ)音、圖像,自動(dòng)控制、雷達(dá)、軍事、航空航天、醫(yī)療和家用電器等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在數(shù)字信號(hào)處理中,數(shù)字濾波器占有極其重要的地位。現(xiàn)代數(shù)字濾波器可以用軟件或設(shè)計(jì)專(zhuān)用的數(shù)字處理硬件兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn),用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器優(yōu)點(diǎn)是隨著濾波器參數(shù)的改變,很容易改變?yōu)V波器的性能。

11、根據(jù)數(shù)字濾波器單脈沖響應(yīng)的時(shí)域特性可將數(shù)字濾波器分為兩種, 即IIR （Infinite Impulse Response）無(wú)限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器和FIR (Finite Impulse Response)有限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器。從功能上分類(lèi), 可分為低通、高通、帶通、帶阻濾波器。</p><p>　　1.2FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)原理</p><p>　　FIR具有突出的優(yōu)點(diǎn):系統(tǒng)總是穩(wěn)

12、定的、易于實(shí)現(xiàn)線性相位、允許設(shè)計(jì)多通帶(或多阻帶)濾波器。但與IIR相比,在滿足同樣的阻帶衰減的情況下需要較高的階數(shù)。FIR的沖激響應(yīng)h(k)是有限長(zhǎng)的M 階FIR系統(tǒng)函數(shù)可表示為</p><p><b>　　濾波器的輸出: </b></p><p>　　它的設(shè)計(jì)問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是確定能滿足所要求的轉(zhuǎn)移序列或脈沖響應(yīng)的常數(shù)問(wèn)題,給出的設(shè)計(jì)方法主要有窗函數(shù)法、頻率采樣法和等波

13、紋最佳逼近法等。</p><p>　　在這里我們利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器。給定所要求的濾波器的頻率響應(yīng)Hd ( ejw) , 要求設(shè)計(jì)一個(gè)FIR 濾波器的頻率響應(yīng)H( ejw) 來(lái)逼近Hd( ejw) .設(shè)計(jì)是在時(shí)域進(jìn)行的, 首先由傅立葉變換導(dǎo)出無(wú)限長(zhǎng)的序列hd( n) , 然后用窗函數(shù)截?cái)鄅d ( n) ,即: h( n) = hd( n) w( n)。</p><p>　　1.3

14、FIR數(shù)字濾波器的特性</p><p>　　FIR濾波器有以下特點(diǎn)： </p><p>　　(1) 系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)h(n)在有限個(gè)n值處不為零； </p><p>　　(2) 系統(tǒng)函數(shù)H(z)在|z|>0處收斂，極點(diǎn)全部在z = 0處（因果系統(tǒng)）；</p><p>　　(3) 結(jié)構(gòu)上主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，沒(méi)有輸出到輸入的反饋，但有些結(jié)構(gòu)

15、中（例如頻率抽樣結(jié)構(gòu)）也包含有反饋的遞歸部分。</p><p>　　因?yàn)镕IR數(shù)字濾波器的單位沖激響應(yīng)是有限長(zhǎng)的，所以它永遠(yuǎn)都是穩(wěn)定的。[3]說(shuō)明了達(dá)到具有線性相位這一要求，僅需要對(duì)FIR數(shù)字濾波器的沖激響應(yīng)施加一定的約束。令，就可由得到FIR數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)：</p><p><b>　?。?-2-1）</b></p><p>　　式中是

16、的幅頻特性，是的相頻特性</p><p><b>　?。?-2-2）</b></p><p>　　由于h(n)的長(zhǎng)度N取奇數(shù)或偶數(shù)時(shí)對(duì)H(w)的特性有影響， FIR濾波器的幅頻特性可以分為以下4種情況：</p><p>　?。?）第Ⅰ種類(lèi)型：為偶對(duì)稱(chēng)，且N為奇數(shù)</p><p>　　根據(jù)式：可以得到濾波器的幅頻函數(shù)為：&

17、lt;/p><p><b>　?。?-2-3）</b></p><p>　　其中，。幅度函數(shù)對(duì)呈偶對(duì)稱(chēng)。</p><p>　?。?）第Ⅱ種類(lèi)型：為偶對(duì)稱(chēng)，且N為偶數(shù)</p><p>　　根據(jù)式：可得濾波器的幅頻函數(shù)為：</p><p><b>　　（1-2-4）</b></

18、p><p>　　其中：。幅度函數(shù)對(duì)于或呈偶對(duì)稱(chēng)。如果數(shù)字濾波器在處不為零，如本文設(shè)計(jì)的高通濾波器和帶阻濾波器則不能用這一類(lèi)型。 </p><p>　?。?）第Ⅲ種類(lèi)型：為奇對(duì)稱(chēng)，且N為奇數(shù)</p><p>　　根據(jù)式：可得濾波器的幅頻函數(shù)為：</p><p><b>　?。?-2-5）</b></p><

19、p>　　其中。數(shù)字濾波器在=0，，2處不為零如低通濾波器、高通濾波器、帶阻濾波器，則不適合用這類(lèi)濾波器來(lái)設(shè)計(jì)。</p><p>　　（4）第Ⅳ種類(lèi)型：為奇對(duì)稱(chēng)，且N為偶數(shù)</p><p>　　根據(jù)式：可得濾波器的幅頻函數(shù)可表示為：</p><p><b>　　（1-2-6）</b></p><p>　　其中：。幅度

20、函數(shù)對(duì)于呈偶對(duì)稱(chēng)。如果數(shù)字濾波器在處不為零如低通濾波器、帶阻濾波器，則不適合用這類(lèi)數(shù)字濾波器來(lái)設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1.4窗函數(shù)的介紹</b></p><p>　　設(shè)計(jì)濾波器盡量要求窗函數(shù)滿足以下兩項(xiàng)要求：</p><p>　　(1)窗譜主瓣盡可能地窄，以獲取較陡的過(guò)渡帶。</p><p>　　(2)盡量減

21、少窗譜的最大旁瓣的相對(duì)幅度。也就是能量盡量集中于主瓣，這樣使尖峰和波紋減小，就可增大阻帶的衰減。</p><p>　　但是這兩項(xiàng)要求是不能同時(shí)滿足的。當(dāng)選用主瓣寬度較窄時(shí)，雖然得到陡峭的過(guò)渡帶，但通帶和阻帶的波動(dòng)明顯增加；當(dāng)選用最小的旁瓣幅度時(shí)，雖能得到平坦的幅度響應(yīng)和較小的阻帶波紋，但過(guò)渡帶加寬，即主瓣會(huì)加寬。因此，實(shí)際所選用的窗函數(shù)往往是它們的折中。設(shè)計(jì)FIR濾波器常用的窗函數(shù)有：矩形窗、三角窗、漢寧窗、海明

22、窗、布拉克曼窗、凱塞窗等。</p><p>　　以下是幾種窗函數(shù)的性能比較：</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　☆通過(guò)采集WAV文件讀取不同病人心肺聲音信號(hào)。</p><p>　　☆對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域、頻譜及幅度譜分析，觀察不同聲音分量大小以及主要頻率的幅度。</p>&

23、lt;p>　　☆設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行濾波，設(shè)計(jì)不同的窗函數(shù)進(jìn)行帶通、帶通、帶阻濾波。</p><p>　　☆ 設(shè)計(jì)GUI界面，可進(jìn)行濾波器參數(shù)設(shè)置。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的步驟和結(jié)果</p><p>　　1、讀取病人心肺聲音信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行頻譜分析</p><p>　　[x,B]=wavread(‘fb2.wav’)

24、; %讀取病人心肺聲音信號(hào)</p><p>　　F=B*(0:511)/1024; </p><p>　　y=fft(x,1024); %頻譜</p><p>　　fp=2*sqrt(y.*conj(y));%幅度譜 </p><p>　　subplot(3,1,1);</p><p>　　plot(x); titl

25、e('濾波前信號(hào)');</p><p>　　subplot(3,1,2);</p><p>　　plot(F,abs(y(1:512)));title('濾波前信號(hào)頻譜');</p><p>　　axis([0,1000,0,inf]);</p><p>　　subplot(3,1,3);</p>

26、<p>　　plot(fp(1:257)); </p><p>　　title('信號(hào)幅度譜');</p><p>　　2、設(shè)計(jì)濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波（以凱塞窗為例）</p><p><b>　　2.1 低通濾波器</b></p><p>　　[x,B]=wavread('fb2.wav

27、');</p><p>　　Fs=2000;%采樣頻率</p><p>　　Fp1=10;%低通通帶模擬截止頻率</p><p>　　Fs1=100;%低通阻帶模擬截止頻率</p><p>　　ws1=2*Fs1/Fs;%模擬轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字域的截止頻率</p><p>　　wp1=2*Fp1/Fs;</p&g

28、t;<p>　　delta_w=ws1-wp1; %過(guò)渡帶寬</p><p>　　N=ceil(10*pi/delta_w)+1;%最小階數(shù)N</p><p>　　window=kaiser(N+1)';%凱塞窗</p><p>　　Wn=(Fp1+Fs1)/Fs;%理想LPF的截止頻率</p><p>　　[b,a]=

29、fir1(N,Wn,window);</p><p>　　[H,w]=freqz(b,1,512);</p><p>　　db=20*log10(abs(H)); </p><p>　　t=(0:200)/Fs;</p><p>　　subplot(3,1,1);</p><p>　　plot(w*

30、Fs/(2*pi),db);title('濾波器'); </p><p>　　Filterx=filter(b,a,x);</p><p>　　subplot(3,1,2);</p><p>　　plot(Filterx);title('濾波后信號(hào)');</p><p>　　F=B*(0:511)/1024;&

31、lt;/p><p>　　y=fft(Filterx,1024);</p><p>　　subplot(3,1,3);</p><p>　　plot(F,abs(y(1:512)));title('濾波后信號(hào)頻譜');</p><p>　　axis([0,1000,0,inf]); </p>&l

32、t;p>　　如上設(shè)計(jì)采樣頻率為2000Hz，通帶截止頻率為10Hz，阻帶截止頻率為200Hz的低通濾波器對(duì)原聲音信號(hào)進(jìn)行濾波</p><p>　　對(duì)比濾波前后信號(hào)頻譜，可觀察得到該濾波器成功濾除了大于100Hz的頻率，但仍與理想情況有一定差距。</p><p><b>　　2.2帶通濾波器</b></p><p>　　[x,B]=wavr

33、ead('fb2.wav');</p><p>　　Fs=2000;%采樣頻率</p><p>　　Fp1=200;%帶通通帶模擬截止頻率</p><p><b>　　Fp2=400;</b></p><p>　　Fs1=100;%帶通阻帶模擬截止頻率</p><p><b&

34、gt;　　Fs2=500;</b></p><p>　　ws1=2*Fs1/Fs;%模擬轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字域的截止頻率</p><p>　　ws2=2*Fs2/Fs;</p><p>　　wp1=2*Fp1/Fs;</p><p>　　wp2=2*Fp2/Fs;</p><p>　　delta_w1=wp1-ws1

35、; </p><p>　　delta_w2=ws2-wp2; </p><p>　　delta_w=min(deltaw1,deltaw2);</p><p>　　N=ceil(10*pi/delta_w1)+1;</p><p>　　window=kaiser(N+1); %凱塞窗</p><p>　　

36、b=fir1(N,[wp1/pi wp2/pi],window);</p><p>　　[H,w]=freqz(b,1,512);</p><p>　　db=20*log(abs(H));</p><p>　　t=(0:200)/Fs;</p><p>　　subplot(3,1,1);</p><p>　　plot(

37、w*Fs/(2*pi),db);title('濾波器'); </p><p>　　Filterx=filter(b,1,x);</p><p>　　subplot(3,1,2);</p><p>　　plot(Filterx);title('濾波后信號(hào)');</p><p>　　F=B*(0:511)/1024

38、;</p><p>　　y=fft(Filterx,1024);</p><p>　　subplot(3,1,3);</p><p>　　plot(F,abs(y(1:512)));title('濾波后信號(hào)頻譜');</p><p>　　axis([0,1000,0,inf]); </p><

39、p>　　如上設(shè)計(jì)采樣頻率為2000Hz，通帶截止頻率為200Hz、400Hz，阻帶截止頻率為100Hz、500Hz的帶通濾波器對(duì)原聲音信號(hào)進(jìn)行濾波；</p><p>　　對(duì)比濾波前后信號(hào)頻譜，可觀察得到該濾波器成功濾除了除200Hz至400Hz以外的頻率，但仍與理想情況有一定差距。</p><p><b>　　2.3帶阻濾波器</b></p>&l

40、t;p>　　[x,B]=wavread('fb2.wav');</p><p>　　Fs=2000;%采樣頻率</p><p>　　Fp1=100;%帶阻通帶模擬截止頻率</p><p><b>　　Fp2=500;</b></p><p>　　Fs1=200;%帶阻阻帶模擬截止頻率</p&g

41、t;<p><b>　　Fs2=400;</b></p><p>　　ws1=2*Fs1/Fs;%模擬轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字域的截止頻率</p><p>　　ws2=2*Fs2/Fs;</p><p>　　wp1=2*Fp1/Fs;</p><p>　　wp2=2*Fp2/Fs;</p><p>

42、;　　delta11=ws1-wp1;</p><p>　　delta21=wp2-ws2;</p><p>　　delta_w=min(delta11,delta21); %過(guò)渡帶寬</p><p>　　N=ceil(10*pi/delta_w2)+1;N=N+rem(N,2);</p><p>　　window=kaiser(N+1);&

43、lt;/p><p>　　b=fir1(N,[ws1/pi ws2/pi],'stop',window);</p><p>　　[H,w]=freqz(b,1,512);</p><p>　　db=20*log(abs(H));</p><p>　　t=(0:200)/Fs;</p><p>　　subplo

44、t(3,1,1);</p><p>　　plot(w*Fs/(2*pi),db);title('濾波器'); </p><p>　　Filterx=filter(b,1,x);</p><p>　　subplot(3,1,2);</p><p>　　plot(Filterx);title('濾波后信號(hào)');&l

45、t;/p><p>　　F=B*(0:511)/1024;</p><p>　　y=fft(Filterx,1024);</p><p>　　subplot(3,1,3);</p><p>　　plot(F,abs(y(1:512)));title('濾波后信號(hào)頻譜');</p><p>　　axis([0,

46、1000,0,inf]); </p><p>　　如上設(shè)計(jì)采樣頻率為2000Hz，通帶截止頻率為100Hz、500Hz，阻帶截止頻率為200Hz、400Hz的帶阻濾波器對(duì)原聲音信號(hào)進(jìn)行濾波；</p><p>　　對(duì)比濾波前后信號(hào)頻譜，可觀察得到該濾波器成功濾除了200Hz至400Hz的頻率，但仍與理想情況有一定差距。</p><p><b>

47、　　3、GUI界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 BUTTON1 病人心肺聲音信號(hào)提取</p><p>　　[FileNamePathName]=uigetfile({'*.wav','TextFiles(*.wav)';'*.*','AllFiles(*.*)'},'Choose a File&

48、#39;);</p><p>　　L=length(FileName);</p><p>　　test=FileName(1,L-3:L);</p><p>　　if test == '.wav'</p><p>　　str=[PathName FileName];</p><p>　　set(hand

49、les.edit11,'string',str);</p><p>　　[x,B]=wavread(str); </p><p><b>　　else</b></p><p>　　errordlg('Wrong File','File Open Error!');</p><

50、p><b>　　return;</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　F=B*(0:511)/1024; </p><p>　　y=fft(x,1024); </p><p>　　axes(handles.axes9);</p><p&g

51、t;　　plot(F,abs(y(1:512)));title('濾波前信號(hào)頻譜');</p><p>　　axis([0,1000,0,inf]);</p><p>　　axes(handles.axes8);</p><p>　　plot(x);title('濾波前信號(hào)');</p><p>　　fp=2*

52、sqrt(y.*conj(y));%幅度譜 </p><p>　　axes(handles.axes10);</p><p>　　plot(fp(1:257)); </p><p>　　title('信號(hào)幅度譜');</p><p><b>　　此按鍵實(shí)現(xiàn)功能為：</b></p><p

53、>　?。?）選擇文件路徑，讀取文本類(lèi)文檔，并將路徑顯示在界面上。</p><p>　?。?）對(duì)所選擇的聲音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域、頻譜及幅度譜分析。</p><p>　　3.2 BUTTON2 退出系統(tǒng)</p><p><b>　　clear;</b></p><p>　　close(gcf);</p><

54、;p>　　此按鍵實(shí)現(xiàn)功能為：退出GUI界面。</p><p>　　3.3 BUTTON3 運(yùn)行</p><p>　　此按鍵實(shí)現(xiàn)功能為：根據(jù)用戶所設(shè)定的參數(shù)，選擇相應(yīng)的窗函數(shù)對(duì)原聲音信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的濾波，并繪制濾波后的時(shí)域譜和頻譜。</p><p>　　global x B;</p><p><b>　　Nn=128;</b

55、></p><p>　　DigitalFilter_value=get(handles.DigitalFilter,'Value');</p><p>　　Windows_value=get(handles.Windows,'Value');</p><p>　　FilterType_value=get(handles.Filt

56、erType,'Value');</p><p>　　Order_value=get(handles.Order,'Value');</p><p>　　Rp_value=str2double(get(handles.Rp,'String'));</p><p>　　Rs_value=str2double(get(ha

57、ndles.Rs,'String'));</p><p>　　Fs_value=str2double(get(handles.Fs,'String'));</p><p>　　Fp1_value=str2double(get(handles.Fp1,'String'));</p><p>　　Fp2_value=str

58、2double(get(handles.Fp2,'String'));</p><p>　　Fs1_value=str2double(get(handles.Fs1,'String'));</p><p>　　Fs2_value=str2double(get(handles.Fs2,'String'));</p><p&g

59、t;　　wp1=2*Fp1_value/Fs_value;wp2=2*Fp2_value/Fs_value;</p><p>　　ws1=2*Fs1_value/Fs_value;ws2=2*Fs2_value/Fs_value;</p><p>　　wp=[wp1,wp2];ws=[ws1,ws2];</p><p>　　delta_w=ws1-wp1;</

60、p><p>　　deltaw1=wp1-ws1; </p><p>　　deltaw2=ws2-wp2;</p><p>　　delta11=ws1-wp1;</p><p>　　delta21=wp2-ws2;</p><p>　　delta_w1=min(deltaw1,deltaw2);</p><

61、;p>　　delta_w2=min(delta11,delta21);</p><p>　　if(FilterType_value==1)</p><p>　　[n,Wn]=buttord(wp1,ws1,Rp_value,Rs_value);</p><p>　　set(handles.MinOrderDisplay,'string',num

62、2str(n))</p><p><b>　　else</b></p><p>　　if((FilterType_value==3)||(FilterType_value==2))</p><p>　　[n,Wn]=buttord(wp,ws,Rp_value,Rs_value);</p><p>　　set(handl

63、es.MinOrderDisplay,'string',num2str(n))</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　MinOrder_value=get(handles.MinOrder,'Value');</p&

64、gt;<p>　　if(MinOrder_value==0)</p><p>　　n=str2double(get(handles.Order,'String'))</p><p><b>　　end</b></p><p>　　switch Windows_value %FIR中的Windows選擇</p&

65、gt;<p>　　case 1 %選擇設(shè)計(jì)kaiser濾波器</p><p>　　switch FilterType_value%選擇濾波器類(lèi)型</p><p>　　case 1 %低通濾波器 </p><p>　　N=ceil(10*pi/delta_w)+1;%最小階數(shù)N</p><p>　　window=kai

66、ser(N+1)';</p><p>　　Wn=(Fp1_value+Fs1_value)/Fs_value; %理想LPF的截止頻率</p><p>　　[b,a]=fir1(N,Wn,window);</p><p>　　[H,w]=freqz(b,1,512);</p><p>　　db=20*log10(abs(

67、H)); %db imagine</p><p>　　t=(0:200)/Fs_value;</p><p>　　axes(handles.Magnitude);</p><p>　　plot(w*Fs_value/(2*pi),db);title('濾波器'); </p><p>　　Filterx=f

68、ilter(b,a,x);</p><p>　　axes(handles.axes11);</p><p>　　plot(Filterx);title('濾波后信號(hào)');</p><p>　　F=B*(0:511)/1024;</p><p>　　y=fft(Filterx,1024);</p><p>

69、;　　axes(handles.axes12);</p><p>　　plot(F,abs(y(1:512)));title('濾波后信號(hào)頻譜');</p><p>　　axis([0,1000,0,inf]); </p><p>　　case 2 %帶通濾波器</p><p><b>　　

70、…… </b></p><p>　　case 3 %帶阻濾波器</p><p><b>　　……</b></p><p>　　case 2 %選擇設(shè)計(jì)hamming濾波器</p><p>　　switch FilterType_value%選擇濾波器類(lèi)型</p><p>

71、<b>　　……</b></p><p>　　case 3 %選擇設(shè)計(jì)hanning濾波器</p><p>　　switch FilterType_value%選擇濾波器類(lèi)型</p><p><b>　　……</b></p><p>　　case 4 %選擇設(shè)計(jì)bartlett濾波器<

72、/p><p>　　switch FilterType_value%選擇濾波器類(lèi)型</p><p><b>　　……</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　3

73、.4文本編輯框</b></p><p>　　參數(shù)輸入時(shí)，在輸入抽樣頻率Fs的前提下，判斷濾波器通帶臨 （Fp1、Fp2）、濾波器阻帶臨界頻率（Fst1、Fst2）的歸一化頻率wp1、 wp2、ws1、ws1是否在[0,1]之間，如不正確顯示錯(cuò)誤對(duì)話框，</p><p>　　Fs_value=str2double(get(handles.Fs,'String')

74、);</p><p>　　Fp1_value=str2double(get(handles.Fp1,'String'));</p><p>　　wp1=2*Fp1_value/Fs_value;%如果不在[0,1]之間，顯示輸入錯(cuò)誤對(duì)話框</p><p>　　if(wp1>=1)</p><p>　　errordlg(&

75、#39;wp1=2*Fp1/Fs,歸一化頻率不在【0，1】之間，請(qǐng)輸入正確的參數(shù)','錯(cuò)誤信息') </p><p><b>　　end</b></p><p>　　3.5 GUI整體界面</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　1、GUI是實(shí)現(xiàn)

76、人機(jī)交互的中介，具有強(qiáng)大的功能，可以完成許多復(fù)雜的程序模塊。使用它，需要具有一定的知識(shí)儲(chǔ)備和必要的經(jīng)驗(yàn)技巧。并且要充分利用好MATLAB 的幫助文檔，仔細(xì)研讀HELP是最好的辦法。需要了解函數(shù)句柄等必要基礎(chǔ)知識(shí)，熟悉各控件對(duì)象的基本屬性和方法操作，知曉不同控件的合適使用條件及其特有的功能，并會(huì)采用不同的使用手段來(lái)實(shí)現(xiàn)相同功能的設(shè)計(jì)。同時(shí)還需要詳細(xì)掌握菜單和控件。菜單很簡(jiǎn)單，就是弄清除菜單之間的關(guān)系和如何調(diào)用就可以。控件的使用主

77、要是用好CreateFcn和Callback屬性。CreateFcn中的語(yǔ)句就是在程序運(yùn)行時(shí)，就立即執(zhí)行腳本。如果希望界面可控，那么最好用Callback屬性。在相應(yīng)控件下，添加相應(yīng)的腳本就可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜計(jì)算繪圖等功能。在設(shè)計(jì)GUI的時(shí)候，要注意一定的原則和步驟，分析界面所要求實(shí)現(xiàn)的主要功能，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，構(gòu)思草圖，設(shè)計(jì)界面和屬性，編寫(xiě)對(duì)象的相應(yīng)代碼，實(shí)現(xiàn)控件的交互調(diào)用。對(duì)于GUI在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用中，數(shù)字信號(hào)處理這門(mén)學(xué)科的知識(shí)是

78、基礎(chǔ)，要掌握數(shù)字信號(hào)處理的相關(guān)知識(shí)的原理后，并用代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，才能很好地結(jié)合MATLAB進(jìn)行GUI編程。</p><p>　　2、FIR濾波器窗函數(shù)法是從時(shí)域出發(fā)，通過(guò)一定的窗函數(shù)截取有限長(zhǎng)的單位脈沖響應(yīng)來(lái)逼近理想單位脈沖響應(yīng)；各個(gè)窗函數(shù)在某些細(xì)節(jié)上有所不同，但整體濾波效果區(qū)別不大。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>

79、　　在為期兩周的課程設(shè)計(jì)中，從剛看到題目的無(wú)從下手到整理好思路，廣泛查閱資料和學(xué)習(xí)，到最后的初成規(guī)模，真的受益匪淺。雖然上學(xué)期就已經(jīng)學(xué)習(xí)了數(shù)字信號(hào)處理這門(mén)課，但當(dāng)將及真正運(yùn)用到實(shí)際情況是還是覺(jué)得光是書(shū)本上的知識(shí)并不能解決所有問(wèn)題。還需要自己去廣泛查閱資料，然后融會(huì)貫通，需要自己的自學(xué)以及舉一反三，很有挑戰(zhàn)性也充分鍛煉了自己的能力，對(duì)數(shù)字呢信號(hào)處理技術(shù)與MATLAB應(yīng)用也有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　在設(shè)

80、計(jì)中遇到的問(wèn)題有：</p><p>　　濾波器參數(shù)設(shè)置是這個(gè)課題的一個(gè)難點(diǎn)，一開(kāi)始不了解如何將輸入的參數(shù)讀入到相應(yīng)的程序中去，在查閱了相關(guān)資料后，才對(duì)get(handles.edit1,'String')這個(gè)函數(shù)有了一定的了解；此外諸如濾波器窗函數(shù)選擇等問(wèn)題也是靠著自己邊查資料邊摸索才將其各個(gè)解決。</p><p>　　在選擇濾波器的時(shí)候，曾想過(guò)同時(shí)使用FIR和IIR濾波器

81、，但設(shè)計(jì)出來(lái)的IIR濾波器的濾波效果很不理想，試了很多方法都不能改進(jìn)，最終只能將其舍棄，選擇用FIR窗函數(shù)進(jìn)行濾波。</p><p>　　在設(shè)計(jì)GUI界面是同樣遇到很多問(wèn)題，各個(gè)按鍵功能設(shè)置好后總是提示出錯(cuò)，經(jīng)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)沒(méi)有定義全局變量，從而意識(shí)到global的重要性，也明白了程序設(shè)計(jì)中每個(gè)細(xì)節(jié)的至關(guān)重要。另外，在編程的過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)一些數(shù)組長(zhǎng)度不一致的情況，GUI中的回調(diào)函數(shù)與一般的MATLAB程序還是有

82、一定的不同，在編寫(xiě)的時(shí)候尤其要注意。</p><p>　　通過(guò)這次理論加實(shí)踐的課程設(shè)計(jì)，意識(shí)到數(shù)字信號(hào)處理在日常生活中的應(yīng)用，也驚嘆于MATLAB的強(qiáng)大功能。在設(shè)計(jì)中總會(huì)有些意想不到的小發(fā)現(xiàn)，希望以后多一些這樣的課設(shè)機(jī)會(huì)，并適當(dāng)加長(zhǎng)時(shí)間，也許會(huì)做的更好。這次課設(shè)給了我一次鍛煉自己專(zhuān)業(yè)知識(shí)的機(jī)會(huì)，同時(shí)對(duì)今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)也有很大的啟示和幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)<

83、;/b></p><p>　　1 董紹平.數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.1996</p><p>　　2 曹弋.MATLAB教程及實(shí)訓(xùn)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2008.05</p><p>　　3 徐成波　陶紅艷　楊菁　楊如明編著．?dāng)?shù)字信號(hào)處理及MATLAB實(shí)現(xiàn)．第二版．北京：清華大學(xué)出版社，2008.1</p><p

84、>　　4 陳垚光等.精通MATLAB GUI設(shè)計(jì).北京.電子工業(yè)出版社，2008.02</p><p>　　5 王宏．MATLAB6.5及其在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用．北京：清華大學(xué)出版社</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)上機(jī)驗(yàn)收成績(jī)表</b></p>