《數(shù)字信號處理》課程教學大綱

1、數(shù)字信號處理課程教學大綱一、課程基本信息課程代碼：12130129課程英文名稱：DigitalSignalProcessing 課程面向專業(yè)：信息與計算科學專業(yè)課程類型：選修課 先修課程：信號與系統(tǒng)、微分方程、復變函數(shù)與積分變換學分：3總學時：60(其中理論學時：50 ； 實驗學時：10 ) 二、課程性質(zhì)與目的本課程是信息與計算科學專業(yè)本科生的專業(yè)基礎課程。本課程的主要目的是學習離散信號和系統(tǒng)的時域分析方法和頻域分析方法。時域分析方法主要采用序列和差分方程，包括序列的各種運算，差分方程的求解等。頻域分析方法主要采用Z變換和離散傅里葉變換（DFT），包括Z變換、逆Z變換的原理、性質(zhì)和應用；DFT

2、的原理、應用及與ZT、FT之間的關系等。掌握各種濾波器（FIR，IIR）的原理和設計方法是本課程的一個重要任務。通過本課程的學習，使得學生能熟練掌握數(shù)字信號處理的基礎理論知識，并能應用所學知識，采用相應的軟件和硬件，設計出幾種符合要求的濾波器。三、課程教學內(nèi)容與要求第一章時域離散信號和時域離散系統(tǒng)1、教學內(nèi)容與要求要求深刻理解與熟練掌握的重點內(nèi)容有：常用的序列和序列的各種運算；時域離散系統(tǒng)的線性和時不變性質(zhì)；系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性；線性常系數(shù)差分方程的求解；模擬信號的數(shù)字處理方法。要求一般理解與熟練掌握的內(nèi)容有：內(nèi)插公式，零階保持器2、教學難點序列運算，采樣定理第二章時域離散信號和系統(tǒng)的頻域分析

3、1、教學內(nèi)容與要求要求深刻理解與熟練掌握的重點內(nèi)容有：序列傅里葉變換的定義及性質(zhì)；周期序列的傅里葉變換；序列的Z變換和逆Z變換的定義及性質(zhì)；利用Z變換分析信號和系統(tǒng)的頻域特性。要求一般理解與熟練掌握的內(nèi)容有：時域離散信號傅里葉變換與模擬信號傅里葉變換之間關系。2、教學難點Z變換和逆Z變換。第三章離散傅里葉變換（DFT）1、教學內(nèi)容與要求要求深刻理解與熟練掌握的重點內(nèi)容有：DFT和Z變換的關系，離散傅里葉變換的基本性質(zhì)，循環(huán)卷積過程，DFT的共軛對稱性，頻域采樣定理，用DFT對進行譜分析。要求一般理解與熟練掌握的內(nèi)容有：用DFT計算線性卷積。2、教學難點用DFT分析連續(xù)信號與序列的譜特性。第四章

4、快速傅里葉變換(FFT)1、教學內(nèi)容與要求要求深刻理解與熟練掌握的重點內(nèi)容有：直接計算DFT的特點及減少DFT的運算量的途徑，F(xiàn)FT的算法類型，基2FFT算法。要求一般理解與熟練掌握的內(nèi)容有：時域抽取法基2FFT基本原理。2、教學難點頻域抽取法FFT。第五章無限脈沖響應數(shù)字濾波器的設計1、教學內(nèi)容與要求要求深刻理解與熟練掌握的重點內(nèi)容有：數(shù)字濾波器的基本概念，技術要求；模擬濾波器的設計，巴特沃斯低通濾波器的設計方法；模擬濾波器的頻率變換：模擬高通、帶通、帶阻濾波器的設計。用脈沖響應不變法設計IIR數(shù)字低通濾波器，用雙線性變換法設計IIR數(shù)字低通濾波器。要求一般理解與熟練掌握的內(nèi)容有：數(shù)字高通、

5、帶通、帶阻濾波器的設計。2、教學難點IIR數(shù)字低通濾波器的設計方法。第六章有限脈沖響應(FIR)數(shù)字濾波器的設計1、教學內(nèi)容與要求要求深刻理解與熟練掌握的重點內(nèi)容有：FIR濾波器的線性相位條件及幅度特性，零點、網(wǎng)絡結構的特點；利用窗函數(shù)法設計FIR濾波器。要求一般理解與熟練掌握的內(nèi)容有：布萊克曼(Blackman)窗，凱塞-貝塞爾窗(Kaiser-BaselWindow)。FIR和IIR數(shù)字濾波器的比較。2、難點利用頻率采樣法設計FIR濾波器。實驗項目實驗一：CCS使用及DSP基本數(shù)學運算1、基本要求熟悉 CCS 集成開發(fā)環(huán)境，掌握工程的生成方法；熟悉 SEED-DTK5416 實驗環(huán)境；掌握

6、 CCS 集成開發(fā)環(huán)境的調(diào)試方法；了解數(shù)在計算過程中的定標，掌握數(shù)的定點、浮點表示方法，定點、浮點基本運算以及定點、浮點間的相互轉換。2、主要內(nèi)容DSP 源文件的建立；DSP 程序工程文件的建立；編譯與鏈接的設置，生成可執(zhí)行的 DSP 文件；進行 DSP 程序的調(diào)試與改錯；學習使用 CCS 集成開發(fā)工具的調(diào)試工具；觀察實驗結果。3、操作要點修改實驗源程序，使之編譯正確。4、主要儀器設備計算機，仿真器，DSP實驗箱實驗二：異步串口實驗1、基本要求熟悉 CCS 的開發(fā)環(huán)境；熟悉 SEED-DEC5416 的硬件設計；掌握 SEED-DEC5416 的串口電路的設計；熟悉 TL16C752B 的通訊

7、原理；熟悉 DSP 對 IO 空間的訪問；熟悉 DSP 的 C 語言與匯編數(shù)據(jù)的共享。2、主要內(nèi)容DSP 的初始化；UART 的初始化；UART 的容錯處理；UART 的發(fā)送與接收程序；UART 的中斷的處理。3、操作要點進行整幀通訊時，調(diào)試時應注意斷點的設置。4、主要儀器設備計算機，仿真器，DSP實驗箱實驗三：A/D采樣與D/A輸出實驗1、基本要求熟悉 CCS 的開發(fā)環(huán)境；熟悉 SEED-DTK5416 的系統(tǒng)硬件；了解 SEED-MMI 的系統(tǒng)硬件；熟悉 CODEC 芯片 TLV320AIC23B 作為 A/D 轉換器的原理；了解同步串口 MCBSP 的基本原理；掌握 MCBSP 的設置；

8、了解 DAC811 的工作方式；了解 D/A 信號的產(chǎn)生過程。2、主要內(nèi)容DSP 的初始化；D/A 與 CODEC 的初始化；產(chǎn)生不同幅度與頻率的波形；將 CODEC 做一般的 A/D 采樣 D/A 輸出的波形；DSP 之間的 UART 通訊。3、操作要點了解采樣頻率的選取，D/A輸出時，示波器的探針應接signal引腳。4、主要儀器設備計算機，仿真器，DSP實驗箱實驗四：數(shù)字濾波器1、基本要求熟悉 CCS 集成開發(fā)環(huán)境；熟悉 SEED-DTK5416 實驗環(huán)境；掌握數(shù)字濾波器的設計過程；了解 FIR、IIR 的原理和特性；熟悉設計 FIR、IIR 數(shù)字濾波器的原理和方法；了解 DSP 的特殊

9、的尋址方式；掌握 Probe Points 的使用方法。2、主要內(nèi)容通過 MATLAB 設計確定 FIR 與 IIR 濾波器系數(shù)；DSP 的初始化；A/D 采樣；FIR、IIR 運算，觀察濾波前后的波型變化；串口發(fā)送。3、操作要點了解濾波器的原理，注意對輸入信號頻率的選擇和濾波器參數(shù)的設置4、主要儀器設備計算機，仿真器，DSP實驗箱實驗五：快速傅立葉變換（FFT）1、基本要求熟悉 CCS 集成開發(fā)環(huán)境；熟悉 SEED-DTK5416 實驗環(huán)境；加深對 DFT 算法原理和基本性質(zhì)的理解；熟悉 FFT 的算法原理和 FFT 子程序的算法流程和應用；學習用 FFT 對連續(xù)信號和時域信號進行頻譜分析的

10、方法；了解 DSP 處理 FFT 算法的特殊尋址方式。2、主要內(nèi)容DSP 的初始化；A/D 采樣；FFT 的位倒序程序；FFT 的蝶形運算程序；求功率譜的程序；串口發(fā)送與接收。3、操作要點注意FFT參數(shù)的設置。4、主要儀器設備計算機，仿真器，DSP實驗箱四、學時分配學時分配表序號教 學 內(nèi) 容學 時課堂講授實驗課習題課討論課其它1第一章時域離散信號和時域離散系統(tǒng)622第二章時域離散信號和的頻域分析系統(tǒng)1023第三章離散傅里葉變換（DFT）1024第四章快速傅里葉變換(FFT)1025第五章無限脈沖響應數(shù)字濾波器的設計616第六章有限脈沖響應(FIR)數(shù)字濾波器的設計81小計5010比例83%1

11、7%合計60實驗學時分配表序號實驗項目名稱實驗學時實驗類型每組實驗人數(shù)說明驗證性設計性綜合性其它1CCS使用及DSP基本數(shù)學運算21人用DSP實驗箱進行開發(fā)和設計性實驗，開設DSP基本原理及其設計作為選修課。2異步串口實驗21人3A/D采樣與D/A輸出實驗21人4快速傅立葉變換（FFT）21人5數(shù)字濾波器21人小計10五、教學環(huán)節(jié)與教學要求本課程的教學環(huán)節(jié)包括課堂講授、學生自學、習題討論課、實驗、習題、答疑和期末考試。通過上述基本教學步驟，要求學生掌握和了解離散信號和系統(tǒng)的時域和頻域的分析方法和基本原理。掌握序列的傅里葉變換(FT)和Z變換，離散傅里葉變換(DFT)的方法以及它們之間的內(nèi)在關系。了解一般的FFT算法及其原理。