医学数字信号处理实验指导书Word文件下载.docx
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不参加实验或参加实验不提交报告者,该项实验成绩为0分。
2实验成绩计入课程平时成绩表;
3不参加实验及不提交报告达三分之一者,将被取消该课程考核资格。
目录
实验一卷积(Convolve)算法实验....................4
实验二FFT分析实验..............................9
实验三有限冲击响应滤波器(FIR)算法实验............8
实验四无限冲击响应滤波器(IIR)算法实验.............12
预习要求:
对指导书中所附程序实验前要先预习、分析,达到基本理解,实验中再进一步认识、全部理解。
实验一卷积(Convolve)算法实验
一、实验目的
1.掌握卷积算法的原理;
2.掌握在CCS环境下,TMS320程序编写、编译和调试程序的方法。
二、实验设备
计算机、CCS2.0版软件、DSP仿真器、实验箱
三、实验原理及步骤
A.实验前准备
1)正确完成计算机、DSP仿真器和实验箱的连接后,系统上电;
2)设置模数转换单元的拨动开关,1、5置“ON”,其它置“OFF”;
B.实验
打开PC机界面下的CCS2.软件,用Project/Open打开C:
\ti\mypjts\DSP54X-1目录下的“ExpConv.pjt”工程文件;
双击“expConv.pjt”及“Source”可查看各源程序;
并编译加载;
在主程序中的两个K++处,设置断点;
单击“Run”运行程序,程序运行到第一个断点处停止。
用View/Graph/Time/Frequency打开图形观察窗口;
设置观察窗口变量及参数;
采用双踪观察两路输入变量Input及Impulse的波形,波形长度为128,数组类型为32位浮点型;
再打开一个图形窗口,以观察卷积结果波形;
该观察窗口的参数设置为:
变量为Output,长度为256,数据类型为32位浮点数;
调整观察窗口,观察两路输入波形和卷积结果波形;
这两路输入波形是由程序产生,并对两个信号进行卷积;
单击“Run”,程序运行至第二个断点处停止,调整图形观察窗口,该部分实验用实验箱的信号源产生的信号作为卷积的两个输入信号,观察卷积结果;
单击“Animate”运行程序,或按F10运行程序;
调整观察窗口,并观察卷积结果;
改变输入信号的波形、频率、幅值,观察卷积卷结果。
四、实验报告要求
1.主要实验步骤。
2.描绘出输入、输出数组的曲线。
3.简述卷积理论。
五、Convolve子程序
时域表达式:
程序参数说明:
VoidConvolveok(Input,Impulse,Output,Length)
ExternvoidREADAD7822(void)
两序列卷积子程序:
Input:
原始输入数据序列,浮点型,长度128;
Impulse:
冲击响应序列,浮点型,长度128;
Output:
卷积输出结果序列,浮点型,长度256;
Length:
参与卷积运算的两输入序列长度;
子程序流程图:
externvoidInitC5402(void);
externvoidREADAD7822(void);
#include"
stdlib.h"
stdio.h"
typedef.h"
Convolve.h"
math.h"
#defineLength128
#defineLength32*Length
voidmain()
{
inti,k=0;
doubleInput[Length];
doubleImpulse[Length];
doubleOutput[Length3];
intxm;
int*px=(int*)0x3000;
InitC5402();
//产生随机输入数据以及冲击响应
Input[0]=200;
Impulse[0]=100;
for(i=1;
i<
Length;
i++)
{
if(i<
Length/2)
{
Input[i]=200;
}
else
Input[i]=0;
}
}
if(i<
Length/2)
Impulse[i]=100;
Impulse[i]=0;
Convolveok(Input,Impulse,Output,Length);
k++;
for(;
;
)
{
READAD7822();
px=(int*)0x3000;
for(i=0;
i<
Length;
i++)
xm=*px;
Input[i]=xm;
Impulse[i]=xm;
px++;
Convolveok(Input,Impulse,Output,Length);
k++;
}
/*******************************************************************
**EndofFile––ExpConv.c
*******************************************************************/
voidConvolveok(
double*Input,//原始输入数据
double*Impulse,//冲击响应
double*Output,//卷积输出结果
Word16length//卷积序列长度
inti,k,p;
doubler;
p=0;
for(k=0;
k<
=length-1;
k++)
{
Output[k]=0;
r=0;
=p;
r=Input[k-i]*Impulse[i];
Output[k]=Output[k]+r;
p=p+1;
if(p>
length-1)p=length-1;
elsep=p;
p=length-2;
for(k=length;
=length+length-1;
r=Input[length-1-i]*Impulse[length-1-p+i];
p=p-1;
return;
实验二FFT分析实验
1.加深对DFT算法原理和基本性质的理解;
2.熟悉FFT算法原理和FFT子程序的应用;
3.学习用FFT对连续信号和时域信号进行谱分析的方法,了解可能出现的分析误差及其原因,以便在实际中正确应用FFT。
计算机、CCS2.0版软件、实验箱、DSP仿真器
三、基本原理
1.DFT的定义:
将时域的采样变换成频域的周期性离散函数,频域的采样也可以变换成时域的周期性离散函数,这样的变换称为离散傅立叶变换,简称DFT。
2.FFT是DFT的一种快速算法,将DFT的N2步减少为(N/2)log2N步,极大地提高了运算的速度。
四、实验步骤
2)设置模数转换单元的拨动开关,1、5、6置“ON”,其它置“OFF”;
打开PC机界面下的CCS2.软件,Project/Open打开C:
\ti\mypjts\DSP54X-2目录下的“ExpFFT.pjt”工程文件;
双击“ExpFFT.pjt”及“Source”可查看各源程序;
在主程序”k++”处设置断点;
单击“Run”运行程序,程序将运行到断点处停止;
用View/Graph/Time/Frequency打开一个图形观察窗口;
设置该观察图形及参数;
采用双踪观察启始地址分别为0x3000H和0x3080h,长度为128单元中数模变化,数值类型为16位有符号整型变量,这两段存储单元中分别存放的是经过AD782转换的混叠信号(信号源单元产生)和对该信号进行FFT变换的结果;
单击“Animate”运行程序,或按F10运行;
调整观察窗口并观察输入信号波形及其FFT变换结果;
调节信号源单元中两路信号的波形选择调节、频率调节、幅值调节,观察混叠信号以及其FFT变换结果如何变化;
单击“Halt”暂停程序运行,关闭窗口,本实验结束。
五、思考题
1.对于不同的N,幅频特性会相同吗?
为什么?
六、实验报告要求
1.简述FFT理论。
2.主要实验步骤。
3.描绘出输入、输出数组的曲线。
4.回答思考题。
程序参数说明
Externvoidinitial(void);
ExternvoidREADAD7822(void);
Voidkfft(pr,pi,n,k,fr,fi,l,il);
基2快速傅立叶变换子程序,n为变换点数,应满足2的整数次幂,k为幂次(正整数);
数组x:
输入信号数组,A/D转换数据存放于地址为3000H~307FH存储器中,转为浮点型后,生成x数组,长度128;
数组mo:
FFT变换数组,长度28,浮点型,整型后,写入3080h~30FFH存储器中。
实验三有限冲击响应滤波器(FIR)算法实验
1.掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法;
2.熟悉线性相位FIR数字滤波器特性;
3.了解各种窗函数对滤波特性的影响。
三、实验原理
1.有限冲击响应数字滤波器的基础理论;
2.模拟滤波器原理(巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、贝塞尔滤波器);
3.数字滤波器系数的确定方法。
1)正确完成计算机、DSP仿真器和实验箱的连接后,
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