数字信号处理课设报告.doc

燕山大学
课程设计说明书
题目: 虚拟电子琴设计
学院(系): 电气工程学院
年级专业:
学号:
学生姓名:
指导教师:
职称:
电气工程学院《课程设计》任务书
院(系):电气工程学院基层教学单位:自动化仪表系
学号
学生姓名
(专业)班级
设计题目
虚拟电子琴设计
设
计
技
术
参
数
(a) 利用Matlab设计基于虚拟琴键的信号发生器。
(b) 基于单片机对按键输入操作的识别,通过串口发送请求指令给上位机,启动相应琴键发声。在发出不同琴键声音的同时,同时控制单片机系统的LED显示琴键音节数字及波形参数(如幅度、频率等)。
(c) 扩展:也可编制程序自动生成一节旋律,或进行组合和弦声音输出。
设
计
要
求
要求至少输出7个音符的信号并实现相应信号的频谱分析,对比不同信号的时域波形和频谱特性。其中可调参数包括幅值、相位、频率、采样频率等。设计软件分析界面。
工
作
量
两周的课程设计时间,独立完成了一份课程设计报告书,包括设计的基本原理、设计思路与设计的基本思想、设计体会以及相关的程序代码和软件界面的设计。
参
考
资
料
1)《微型计算机控制系统》赖寿宏,***出版社(教材)
2)《单片机及应用》李大友,高等教育出版社(教材)
3)《信号处理原理及应用》谢平等***出版社(教材)
4)《Matlab程序设计及其在信号处理中的应用》聂祥飞等西南交通大学出版社
5)自选其他有关资料
周次
第一周
第二周
应
完
成
内
容
熟悉伟福单片机编程环境,调试单片机各基本功能模块;熟悉matlab信号处理工具箱,信号处理系统基本功能模块学****和调试
单片机系统与信号处理系统综合进行硬件调试,
撰写课程设计报告
指导教
师签字
基层教学单位主任签字
说明:1、此表一式四份,系、指导教师、学生各一份,报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
目录
目录………………………………………………………2
第一章摘要…………………………………………………3
第二章系统总体设计方案………………………………4
第三章信号处理模块基本原理…………………………5
第四章 matlab软件实现…………………………………7
………………………………………7
matlab编程…………………………………………8
…………………………………………13
第五章课设心得及总结……………………………………14
参考文献………………………………………………………15
附录………………………………………………………………16
第一章摘要
目前,音频信号处理技术发展迅猛,其中数字信号处理已成为主流。数字信号适合计算机处理,数字信号的处理速度非常快,发展前景非常广阔。
Matlab是矩阵实验室的简称,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级计数计算语言和交互式环境。
本次“单片机原理及其应用——数字信号处理”课程设计的题目为虚拟电子琴设计。要求上位机和下位机通过串行通讯技术共同控制并实现。本文着重介绍了上位机利用matlab产生虚拟信号发生器,产生不同频率的信号对应不用琴键的音调,通过串行口传给下位机实现功能。在matlab中利用GUI界面设计软件分析界面,对产生的虚拟信号做时域和频域的分析。
关键词:matlab,虚拟电子琴,数字信号
第二章系统总体设计方案
根据课程设计任务书要求,设计7个音符信号,利用matlab设计对应7个虚拟琴键,没按下一次琴键,通过串口通讯技术,对单片机传送,单片机对接收到的信号进行识别,启动蜂鸣器发出相应频率的音调,同时控制LED显示琴键音节数字和16*16LED点阵显示琴键音节字符。扩展部分:编制一段简单旋律自动输出。
下面具体介绍上位机控制实现部分。下位机控制和实现部分见单片机课程设计报告。
在matlab中主要涉及的问题是:第一,设计7种不同频率的信号发生器对应七种不同的音调;第二,对这七种不同频率的信号进行时域和频域分析,计算一些参数值进行对比;第三,学会使用GUI界面,设计虚拟电子琴界面,其中包括时域和频域图形显示模块,频率,幅值等参数显示模块,虚拟琴键模块等。
时域分析
频域分析
信号发生器
单
片
机
蜂鸣器
LED八段数码管
16*16LED点阵
第三章信号处理模块基本原理
一、常用的虚拟信号发生器一般可产生正弦信号,方波新号,三角波信号,锯齿波信号,脉冲信号,阶跃信号,斜坡信号等。对应的数字信号又可称为离散信号,即时间为离散变量的信号。它只是在离散时间上给出的