数字信号采集原理

基于DSP的数字信号采集处理系统设计

第!"卷!第#期$%%!年#月

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哈!尔!滨!工!业!大!学!学!报

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基于!"#的数字信号采集处理系统设计

刘!文!李!迪

"哈尔滨工程大学自动化学院!黑龙江哈尔滨>#"%%%>

摘!要!为快速准确地采集各种数据!提出一种基于?系统采用?1@的数字信号处理方法=1@作为主处理多路高速数据使用并行方式进行采集!利用?芯片!外围电路由-@5+实现=1@高速处理能力对数据进行处理!最后通过在-利用?@5+内部实现的(+)2电路与模拟串行口完成数据传输=1@A-@5+设计的数字信号处理系统!具有与其他以现代数字技术为基础的设备接口方便"系统精度高"工作可靠的优点=关键词!数字信号处理#数据采集#?1@中图分类号!2@!B>

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文章编号!"#%!CDEC$!F$%%!%#E%BBBE%!

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咸宁学院电子与信息工程学院 2009年秋季学期

2007级电子信息科学与技术本科

《数字信号处理》期末考试试卷（A卷、闭卷）

一、

选择题（每题2分，共20分）

1．已知某序列Z变换的收敛域为|Z|>3，则该序列为（ B ） A.有限长序列 B.右边序列 C.左边序列 D.双边序列

2．线性移不变系统的系统函数的收敛域为|Z|>2，则可以判断系统为（ B ） A.因果稳定系统 B.因果非稳定系统 C.非因果稳定系统

D.非因果非稳定系统

3．如题图所示的滤波器幅频特性曲线，可以确定该滤波器类型为（ B ）

A.低通滤波器 B.高通滤波器 C.带通滤波器 D.带阻滤波器

4．设某连续信号的最高频率为5kHz，采样后为了不失真的恢复该连续信号，要求采样频率至少为____Hz。( B )

A.5k B.10k C.2.5k D.1.25k

3??5．离散时间序列x(n)=cos(n-)的周期是( C )

78A.7 B.14/3 C.14 D.非周期

6．下列系统(其中y(n)是输出序列，x(n)是输入序列)

数字信号前八周习题

习 题

1．全通滤波器是指系统的幅度响应恒为（ ）的系统，设A(z)是全通滤波器的系统函数，若pk是A(z) 的一个极点，则（ ）必为A(z) 的一个零点。 2．设

~~~~

X[m] DFS{~x[k]}，Y[m] DFS{~y[k]}，Y[m] W4mX[m]，若

~x[k] { 1,2,3,4, }，则~y[k]的主值区间= {_________________}。

3．已知某连续信号的最高频率fm=1000Hz，现用fsam=2000Hz 对x(t)进行抽样。如对抽样信号做4000点DFT得离散频谱X[m]，则m=1000点所对应原连续信号x(t)的连续频谱点为___ ___ Hz， m=3000所对应原连续信号x(t)的连续频谱点为_____ Hz。

4．若4点序列x[k]={0，1，2，1；k=0,1,2,3}，则其幅度谱为， 相位谱为 。

~

5．已知序列x[k] {1,1,1,1,1,1,1}，X(ej ) DTFT{x[k]}，若Y[m] X(ej )

2π

m;m 0,1,23

，

则Y[m]所对应的时域信号y[k]=

~

1 z 1

6．若某稳定LTI离散系统的系统函数H(z) ，则该

题目*****************

学生姓名: ***

学科专业: 电气工程及其自动化 指导教师: ***

摘 要 近年来，应用模电技术开发的电源在性能、质量和功能上无法满足人们的使用要求，但由于世界经济和部分行业的快速发展，变频电源的使用又十分的广泛，这使得有关行业的发展和技术进步受到了严重的影响。所以，对于更好的变频电源的研究有着极为重要的意义。

本文提出了基于DSP空间矢量变频电源，这种电源不仅可以降低电路的难易程度，而且还十分经济，性能上也十分可靠。为实现智能数字化的变频电源，本文以TMS320F2812芯片产生的脉宽调制的波形，该波再通过放大，然后用于IPM中的IGBT驱动，控制电源输出的电压和频率。

本文是以变频电源的逆变输出和数字控制方式为研究重点，先是对变频电源主电路的设计，逆变输出采用IPM模块，再是设计基于DSP的控制系统硬件电路，脉宽调制接口电路，A/D转换电路。最后，在完成整体的软件规划和设计流程。 该电源的性能、质量和功能均可达到人们的使用需求且不影响对其本身的系统升级。且非常的经济实用，大小、质量和消耗都极低，具备较高的安全性和可靠性。 设计中，参考了许多国内外资料，数字信号处理的变频电源的设计都

一、简答题

1.简述经典功率谱估计的方法和存在的问题，以及ARMA模型改善该问题的思路。

答：1、经典的功率谱估计方法有直接法和间接法，统称为周期图法。A 直接法先计算N 个 数据的傅里叶变换（即频谱），然后取频谱和其共轭的乘积，得到功率谱。B 间接法则先根 据N 各样本数据估计x(n)的样本自相关函数。然后，计算样本自相关函数的Fourier 变换， 得到功率谱。（页67）

2、存在的问题是：假定了信号的自相关函数在数据观测区外等于零，分辨率低。

3、平稳随机过程可以通过白噪声激励一线性时不变系统来产生，而线性系统又可以通过 ARMA 模型进行描述；任何一个有理式的功率谱密度都可以用一个ARMA 随机过程的功率谱

精确逼近。

2.MAP,MLE，贝叶斯估计的特点及他们之间的关系

3.正交性原理及其引理(173,174)

4.LMS ,RLS,kalman滤波器各自的特点

LMS：算法结构简单，可收敛，但存在收敛速度慢，有额外误差等缺点。

RLS：收敛，不存在额外误差项。收敛速度明显快于LMS 算法；运算量较LMS 算法大。无激

励状态空间模型。

Kalman：无收敛问题，无收敛参数，跟踪性能较好。其数学公式用状态空间描述；引入了状 态空间，

课程名称：实验项目：专业班级：姓 名：实验室号：实验时间：指导教师：实验报告

数字信号处理 信号的谱分析 通信工程0901班 学 号： 信息楼220 实验组号： 批阅时间： 成 绩：

沈阳工业大学实验报告

（适用计算机程序设计类）

1.实验名称：

信号的谱分析

2.实验目的：

①学习用DFT（FFT）对序列和连续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DFT。

②加深对有限长序列x(n)的N点DFT是序列x(n)傅里叶变换在频域的N点等间隔抽样的理解。

复习DFT、DFT性质及信号的谱分析等相关内容。

3.实验内容：

①离散序列谱分析

②连续非周期信号的谱分析 ③连续周期信号的谱分析

4.实验步骤或程序：

双击桌面上的matlab图标，进入matlab。将Current Dictionary改成c:\\matlab\\dsp，在matlab命令窗(Comma

实验一 MATLAB仿真软件的基本操作命令和使用方法

实验内容

1、帮助命令

使用 help 命令，查找 sqrt（开方）函数的使用方法；

2、MATLAB命令窗口

（1）在MATLAB命令窗口直接输入命令行计算y1?2sin(0.5?)1?3的值；

（2）求多项式 p(x) = x3 + 2x+ 4的根；

3、矩阵运算 （1）矩阵的乘法

已知 A=[1 2;3 4]， B=[5 5;7 8]，求 A^2*B

（2）矩阵的行列式

已知 A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]， 求A

（3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，求A'

已知 B=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i], 求 B.' , B'

（4）特征值、特征向量、特征多项式

已知 A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵 A的特征值、特征向量、特征多项式；

（5）使用冒号选出指定元素

已知： A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]；求 A 中第 3 列前 2 个元素；A 中所有列第 2，3 行的元素；

4、Matlab 基本编程方法

（1） 编写命令

实验一 MATLAB仿真软件的基本操作命令和使用方法

实验内容

1、帮助命令

使用 help 命令，查找 sqrt（开方）函数的使用方法；

2、MATLAB命令窗口

（1）在MATLAB命令窗口直接输入命令行计算y1?2sin(0.5?)1?3的值；

（2）求多项式 p(x) = x3 + 2x+ 4的根；

3、矩阵运算 （1）矩阵的乘法

已知 A=[1 2;3 4]， B=[5 5;7 8]，求 A^2*B

（2）矩阵的行列式

已知 A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]， 求A

（3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，求A'

已知 B=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i], 求 B.' , B'

（4）特征值、特征向量、特征多项式

已知 A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵 A的特征值、特征向量、特征多项式；

（5）使用冒号选出指定元素

已知： A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]；求 A 中第 3 列前 2 个元素；A 中所有列第 2，3 行的元素；

4、Matlab 基本编程方法

（1） 编写命令

数字信号

一、单项选择题 1. 序列x(n)=Re(ejn

π

/12

)+Im(ejn

π/18

),周期为( B )。

A. 18 B. 72 C. 18π D. 36

2. 设C为Z变换X(z)收敛域内的一条包围原点的闭曲线，F(z)=X(z)zn-1,用留数法求X(z)的反变换时( A )。

A. 只能用F(z)在C内的全部极点 B. 只能用F(z)在C外的全部极点

C. 必须用收敛域内的全部极点 D. 用F(z)在C内的全部极点或C外的全部极点

N-1

3. 有限长序列h(n)(0≤n≤N-1)关于τ=2偶对称的条件是( B )。

A. h(n)=h(N-n) B. h(n)=h(N-n-1) C. h(n)=h(-n) D. h(n)=h(N+n-1)

1

4. 对于x(n)= 2 u(n)的Z变换，( B )。

n

11

A. 零点为z=2，极点为z=0 B. 零点为z=0，极点为z=2

11

C. 零点为z=2，极点为z=1 D. 零点为z=2，极点为z=2

5、

数字信号处理

实 验 四 实验项目名称： 实验日期： 姓名： 实验成绩：

一、 实验目的和要求：

（１）进一步掌握线性卷积的计算机编程方法，利用卷积的方法观察系统响应的时域特性。 （２）掌握循环卷积的计算机编程方法，并比较与线性卷积的差别，验证二者之间的关系。利用循环卷积的方法观察、分析系统响应的时域特性。

线性卷积与循环卷积 2015.05.11 实验学时： 2 实验地点： S1-326 秦显富 学号： 指导教师签字： 201201100118 二、 实验内容与原理：

1.实验原理：

（１）线性卷积：

线性时不变系统（Linear Time-Invariant System, or L. T. I系统）输入、输出间的关系为：当系统输入序列为x(n)，系统的单位脉冲响应为h(n)，输出序列为y(n)，则系统输出为：y(n)?x(n)?h(n)?（２）循环卷积

N点DFT设两个有限长序列x1(n)和x2(n)，长度分别为N1和N2，x1(n)?????X1(k) N点DFTx2(n)?????X2(k)。如果X(k)?X1(k)?X2(k)，则

m????x(m)h(n?m)；上式称为线性卷积。

?x(n)?IDFT[X(k)]??x1(