數字信號論文范文10篇

1教學改革內容

為了加強教學過程中學生學習的主動性、激發學習動力、培養正確的學習和思考方式以及加深對學習內容的理解，教學改革加強了對數字信號處理課程中所涉及的相關科技史內容的介紹。雖然教材也并沒有這部分內容的介紹，但是通過互聯網上的維基百科、百度百科等百科網站，以及國外大學中可供下載的數字信號處理課程課件，授課教師將所授課的課件內容進行了豐富，凡是涉及到有相關科技史的內容，都在教學中加以說明與介紹。具體的教學內容與教學方法改革如下：

1.1科學家成長經歷的介紹

科學家之所以可以提出被廣泛接受和應用的理論、公式、方法等成果，與他們的成長經歷是分不開的。教學改革中添加了對科學家的家庭背景、成長經歷、就學學校、對他產生影響的導師這些內容。比如在傅里葉變化的教學中，授課教師介紹了約瑟夫傅里葉因為幼年父母雙亡，所以很小便被送入天主教本篤會接受教育，之后考入巴黎高等師范學校，畢業后在軍隊中教授數學，27歲時他到巴黎高等師范學校教書。這些經歷對他后來傅里葉變換的提出起到了關鍵作用。

1.2科學成果所在年代的歷史背景

獲得科學成果所在年代的歷史背景也是非常重要的內容。所在歷史年代的特殊性給了科學家們特定的環境、氛圍、機遇等等，使得他們有機會提出新的理論和方法。比如傅里葉所在的年代是18世紀末，當時正是拿破侖東征時期，傅里葉跟隨拿破侖軍隊東征，被任命為下埃及的總督。由于英國艦隊對法國人進行了封鎖，所以他受命在當地生產軍火為遠征部隊提供軍火。這個時期，他向開羅埃及學院遞交了幾篇有關數學的論文。1816年他回到巴黎，六年后他當選了科學院的秘書，并發表了《熱的分析理論》一文，此文是建立在牛頓的熱傳導理論的速率和溫度差成正比的基礎上。

1信號外部特征估計

利用寬帶監測接收機截獲數字信號后，通過頻譜圖可以直觀地獲得中心頻率、帶寬、頻譜形態等信息，然后將這些信號的外部參數與無線電頻率監管部門已注冊信號數據庫或頻率指配表的參數進行比較。頻率指配表是重要的參考依據，如表1所示，在表中可以直接找到相關頻段內已獲準使用的無線電業務和操作參數，通過與截獲信號外部特征進行比對，可以得出初步的判斷結果。如果比對結果完全吻合，則可以直接作出判斷，無須進行后續分析即可完成信號的正確識別。除了與頻率指配表比對外，還可以采用表2提供的分析方法，利用信號分析軟件直接估計信號的外部特征。如果通過外部參數估計仍不能準確判斷，還必須通過更多的信息才能作出正確識別，則需要進行信號內部參數估計。

2信號內部參數估計

數字信號的內部參數估計主要是利用信號分析軟件獲取信號的調制方式和波特率，即信號的時域特征。下面舉例說明具體的判斷過程。如圖2所示，在信號分析軟件中打開.WAV或I/Q數據文件，顯示為F1B調制方式（即FSK），中心頻率為1755.1Hz，波特率約為100Bd，頻率間隔為398.1Hz，可信度為74%，下面根據預判做進一步分析。直接打開FSK分析功能，如圖3所示，可以明顯看到FSK的頻譜特征，而且各參數測量結果與預判一致，我們有把握斷定該信號的波特率為100Baud、調制方式為FSK。如果沒有得到理想的結果，則需要借助表3所示的分析方法來進行人工信號識別。表3給出了信號分析軟件無法準確識別目標信號時，基于數學運算估計信號內部參數的方法。上述方法必須經過各種數學運算后，根據信號的數學表達式，估計信號的內部特征參數。

3解碼

一方面可以通過解碼來驗證信號內外部參數估計的正確性，另一方面可以獲取信噪比高、符合常規編碼規則的數字信號傳遞的信息。根據信號內外部參數估計情況，設置信號解碼軟件，如果參數估計正確，并且滿足常規編碼要求，則可以直接解碼，得到目標信號所傳遞的信息，如圖4所示。由于復雜的通信體制和電波傳播環境影響，以及相對有限的信號解碼手段，很多數字信號無法解出其具體傳遞的信息，但是如果信號內外部信號參數估計正確，可以解出信號的基本編碼，如圖5所示。

1信號處理中的相關函數

信號處理中許多信號都要進行相關性分析，牽涉到信號相關的問題往往都會涉及大型的數據集。互相關，也稱為“互協方差”。在智能信號處理相關領域中，是用來表示兩個信號之間相似性的一個度量。互相關性可以通過與確定信號比較，來尋找不確定信號的特性，它是確定信號與不確定信號之間相對于時間的一個函數，也可以稱為滑動點積。在模式識別以及密碼分析學等很多領域，信號的互相關性都有廣泛的應用［5］。

1．1相關函數的定義互相關是統計學中用來表示兩個隨機矢量X和Y之間的協方差cov(X，Y)，與矢量X的“協方差”概念相區分，矢量X的“協方差”是X的各標量成分之間的協方差矩陣。自相關是對信號相關程度的一種度量，也就是說自相關可以看作是信號與自身的延遲信號相乘后的乘積進行積分運算，隨機信號的自相關函數與其功率譜是傅氏變換對(隨機信號無法得到具體的函數表達式，只有其統計信息)，通過對接受信號的自相關運算可以進行頻譜分析。同時，自相關在信號檢測中也有很重要的作用，是在誤碼最小原則下的最佳接收準則［6］。

1．2信號處理中矩陣的相關性分析一個自適應系統輸入的有用信號可以是確定信號或隨機信號，而輸入信號中不可避免的混有噪聲或干擾，在頻域考慮可能是窄帶的也可能是寬帶的［7］。一個自適應系統的輸入信號和信號特性，通常對該系統的結構和性能起重要作用，輸入信號用向量的形式表示，隱去時間函數，則信號向量X可以表示為。矩陣分析作為一種重要的數學工具，在信號與信息處理領域起著不可替代的作用。由于在現代信號處理、圖像處理，以及通信相關領域中的操作和運算中，為了滿足性能需要，所以對數據的吞吐量有極高的要求，其中很多操作都必須實時完成，所以對相關算法的實現速度就有了很高的要求。在數字信號處理中，大部分處理信號和圖像的算法具有局部化、計算數據密集以及海量的矩陣運算等特點，所以為了提高算法的實現速度，尋找一種高速矩陣運算和高速密集型數據運算的方法對很多在數字信號處理中應用的復雜算法是十分有意義的［8］。

2GPU上大型矩陣快速運算的具體實現

在GPU中實現矩陣的快速乘法時，不僅要保證運算的精度問題，同時，也要保證運算的效率，提高運算的速度。所以，根據GPU的硬件結構，應該設計一種矩陣分塊和內存分配方法［9］，以便減少內存的訪問次數。

與傳統數字跟蹤通道相比較，新型可復用數字通道通過設計具有較強通用性的硬件通道，在使用過程中通過軟件進行調節，實現對GPS、Galileo和Glonass的信號切換并跟蹤。在設計過程中，通過對載波、擴頻碼及其產生器實現軟件控制即可實現提高數字跟蹤通道的通用性。

1載波器的設計

應針對不同的衛星信號系統進行設計，從而保證載波器的兼容性，首先應保證其時鐘周期頻率的設計，之后通過設置中心頻率的范圍、調節范圍及精度以提高其兼容性。

1.1時鐘周期時鐘周期是載波的參考基準時間，其保證著載波輸出數字信號的精度，這就要求時鐘周期能夠保證極好的精度，若不能實現則會導致輸出頻率出現誤差。為了在時鐘周期上實現兼容全部衛星信號，首先應保證采樣頻率高于2MHz，而作為最低2MHz的時鐘頻率則使得時鐘周期的范圍為0～500ns。

1.2設置中心頻率范圍中心頻率是由衛星輸出的中頻信號決定的，故設置中心頻率的范圍應盡最大可能去覆蓋全部的中頻信號頻率。根據計算現有的技術，一般中心頻率保證在100MHz之內，故通過32位寄存器即能夠實現全部數據的保存要求。

1.3調節范圍確定頻率調節的范圍應首先確定其兩個影響因素，包括時鐘誤差及多普勒頻移。時鐘誤差是由電路中混頻過程產生，這就取決于本地振蕩器的頻率，目前多采用1.2～1.6GHz的本地振蕩器，故其對頻率的影響范圍為±16kHz；而多普勒頻移取決于衛星與接收設備的先對運動速度，根據現有技術，其最大速度差異為8000m/s，通過計算可知其頻移范圍為±42kHz，故整體的頻率調節范圍應為±58kHz。

一、課程教學方法和手段的改革

教學中要注重教學方法和手段的推陳出新，充分調動學生的積極性和創造性，強調基本概念和原理的正確理解，教學中應特別注意以下幾個方面。

(一)優化教學方法上好“緒論”課，以知識的應用提升學生學習興趣。目前，有相當一部分學生“信號與系統”學得不好，主要原因是學習積極性不高，看到滿篇的公式就害怕，由此對課程學習失去信心。針對這種情況，教師要在提高學生學習興趣和主動性方面下功夫。教師需用啟發式教學取代以教師、課堂、課本為中心的灌輸式教學。可利用“緒論”課激發學生學習熱情:利用多媒體著重介紹數字信號處理在通信、語音和圖像處理等領域的應用實例，如，手機的DSP芯片、門禁系統、心電信號濾波、數字圖像處理、視頻監控、微信等，讓學生明白該課程的重要性及其應用領域，提升學生對數字信號處理的興趣與學習積極性。在教學過程中靈活設置教學情境，增加互動環節，多做一些設計性實驗，拓展思維、增強信心。淡化公式推導，著重強調概念的物理意義和聯系。由于教材中大部分定理和結論是通過推導得出的，一些學生過于注重公式推導或證明。其實，授課時只需詳細推導典型公式，把一些重要的公式講清楚，類似的內容可讓學生課后自學。課堂上教師要盡可能淡化推導和解題技巧，強調所得出結論的物理意義和工程應用，將抽樣、頻譜分析、濾波等工程應用案例穿插于理論教學中，讓工程應用成為“數字信號處理”教學中的主線，做到數學概念、物理意義、工程應用三者并重，［4］提高學生學習這門課程的興趣，增強學習的目的性和主動性。突出重難點，靈活采用多種教學方法。教學過程中分清主次，重難點內容重點講、詳細講，較簡單的或應用不多的內容則少講或讓學生自學。教師根據教學內容靈活選取不同的教學方法，如案例法、比喻法、對比法等，［5］通過分析和歸納總結的方式優化教學方法，分解復雜問題。如，講授線性卷積時，將待卷積的兩個序列看作站成兩排等待領導接見的群眾，而卷積運算過程相當于領導和所接見群眾依次握手的過程。教師要善于運用幽默形象的語言和高超的藝術，把抽象而枯燥無味的知識變得生動有趣。巧用對比法。對比法能潛移默化地引導學生將相近或相似的概念和方法進行小結、比較和分析，不僅能更好地理解不同內容之間的共性和個性，而且能夠培養發散思維能力，提高學習效率，如圖2，將ZT、DFS、DTFT、DFT幾種變換通過圖表來比較，清晰地展現常見變量間的關系，避免混淆。為了讓學生對所學知識之間的聯系、用途有清晰的認識，可利用“知識樹”的形式把每個章節的重點層層分解，將所學知識點和應用聯系起來，便于歸納和總結(如圖2)。講解IIR和FIR濾波器設計時，先向學生講清為什么要設計數字濾波器、有哪些應用、設計數字濾波器需要用到哪些知識。這樣，學生會自然而然地把所學知識點聯系起來。關注師生交流和信息反饋，重視因材施教。教師要根據不同專業和學生基礎等方面的差異，在講課方式和側重點上有所區別。教師要及時掌握學生的學習動態，調整教學內容和方法，幫扶“學困生”，提升“優等生”。

(二)改革課堂教學模式傳統與現代教學手段并用。運用多媒體教學能使抽象難懂的教學內容形象化、直觀化，提高教學效率。［6］但在實際的“數字信號處理”課程教學中，過多地采用多媒體教學，教學效果并不理想。課堂中靈活運用黑板板書、多媒體課件、Matlab或LabView軟件演示，可增強師生互動。［7］難一點的公式推導和證明，仍然采用傳統板書方式教學，盡量放慢講課節奏，留給學生充裕的思考時間，達到深刻理解的目的。對于比較抽象的概念、原理或結論，如信號采樣及恢復、頻譜分析、循環卷積等，可借助多媒體技術將教學內容生動、形象、高效地展示在學生面前，讓學生更清晰地理解其物理意義。建設網絡或視頻資源共享平臺也可避免多媒體教學課堂容量大、教學內容難消化的問題。課后，讓學生登陸網絡課程，彌補大班教學人數過多造成的師生溝通不便、信息反饋通道不暢的問題;通過網絡答疑、討論和激勵制度激發學生學習興趣和主動參與性。建立“學習共同體”教學模式。“學習共同體”是指由學習者及助學者(包括教師、專家、輔導員等)共同構成的團體。［8］共同體成員在學習過程中經常溝通、交流，分享學習資源，共同完成特定學習任務，形成相互影響、相互促進的學習組織。在大班教學中建立學習共同體，在課堂教學中形成師生互教、互學的互動關系，教師在教學過程中給學生自主學習的空間，學生根據所接受的任務去發現、思考和解決問題，增進協作和互動，激發學習主動性，從而改善課堂教學效果，提高學習效率。

(三)強化實踐教學，高度重視學生實踐能力的培養應用型人才培養應始終堅持理論與實踐并重的原則。理論教學只是學習該門課程的一部分，將所學理論知識應用于實踐，才能達到學以致用的目的。為此，必須加強實踐教學環節。運用仿真軟件教學。仿真軟件Matlab和Labview以其編程和調試簡單、代碼短、效率高等特點深受廣大教學和科研人員的歡迎，［9］廣泛應用于控制系統、系統仿真等領域。結合幾年來“數字信號處理”課程的授課經驗，在課程中引入Matlab和Labview軟件，讓學生動手完成系統設計和仿真，拓展實驗教學的深度和廣度，有助于增強學生學習成就感，培養學生的創新能力和設計能力。CCS是TI公司推出的DSP軟件集成開發環境，它運用圖形接口界面，提供工程管理和編輯工具。教師可以用2學時介紹DSP結構、開發環境、DSP系列及其應用實例。通過了解DSP仿真軟件CCS，為后續的DSP課程設計教學奠定基礎。優化實驗教學內容和改革實驗教學手段，加強教學內容和工程應用的融合。“數字信號處理”教學應堅持以實踐性和應用性為教學目的，分層設計實驗，優化實驗內容，盡量減少驗證性實驗，增加綜合性、設計性、創新性、開放性實驗教學內容。革除填鴨式教學，開展“項目導向、任務驅動、案例教學”的教學模式，結合學生情況，創設情境，教師提出任務，學生邊學邊練，完成自主學習任務，充分培養學生的再學習和主動學習的能力。［10］針對每一章的具體內容，在講授理論知識之前先給學生一個具體的工程應用例子，提出問題，引導學生積極開動腦筋，督促學生課后以小組為單位主動查找相關資料，提出解決問題的方法和思路。如，在講授數字濾波器之前，教師可設計數字濾波器對心電信號進行去噪處理。同時，教師可以電子設計大賽等學科競賽為契機，以畢業設計為導向，有意識地引導學生進行創新性課題的研究，深入掌握信號處理理論，增強工程應用能力和團隊合作精神，做到學以致用。

二、考核方式的改革

1全自動信封包裝機控制系統硬件設計

1.1電平轉換電路因為DSP的GPIO端口所能承受的電平為3.3V，而解碼芯片HCTL_2021和光耦的輸出信號為5V。為了保證DSP的GPIO端口能正常工作，需要接入電平轉換芯片SN74LVC4245A，該芯片的功能是將5V電平轉化3.3V電平。

1.2解碼電路作為HCTL_2020的改良版，HCTL_2021在穩定性和抗干擾方面都有著突出的表現。交流伺服電機的光電編碼器接入解碼芯片HCTL_2021。解碼芯片內部具有計數功能，當HCTL_2021捕捉到光電編碼器輸出正電平時計數值加1。解碼以后的數據經8位數據線，依次將高8位和低8位輸出至DSP。同時為了節省引腳，本系統設計時將4塊HCTL_2021并聯后接入DSP的GPIO端口。DSP通過軟件設置分時讀取解碼芯片的數據。

2全自動信封包裝機控制系統軟件設計

2.1PID控制算法簡介按偏差的比例、微分、積分進行控制的控制器叫PID控制器。數字PID控制器的原理框圖如圖3所示。其中，r(k)為系統給定值，e(k)為誤差，u(k)為控制量，c(k)實際輸出。PID控制器解決了自動控制理論所要解決的最基本問題，即系統的穩定性、快速性和準確性。調節PID的參數，可以實現在系統穩定的前提下，兼顧系統的帶負載能力和抗干擾能力。Kp為比例系數；ki=(kp×T)/Ti為積分系數；kd=(kp×Td)/T為微分系數；Ti為積分時間常數，Td為微分時間常數，T為積分周期。當進行PID調節時，系統在運行初期由于偏差過大，會導致調節量u(k)過大，從而導致超調過大給系統帶來很大的沖擊。故需要對（1）式中的e(k)做一定的限幅處理。另外，當系統進入穩定狀態以后，必然會產生一定的穩態誤差，該誤差在一個很小的范圍內波動，如果控制器反復對其進行調節勢必造成系統的不穩定。所以，系統必須設定一個輸出允許帶e0，即當采集到的偏差|e(k)|<e0時，不改變控制量。PID控制程序流程圖如圖4所示。

2.2PID算法在系統中的實現由于本系統的同步控制由一主多從的模式來實現，所以，2、3、4號伺服電機的轉速和位置信號必須跟隨1號伺服電機的轉速和位置信號的變化。DSP中事件管理器模塊的定時器產生頻率可控的PWM波來控制伺服電機，PWM波的頻率控制電機的轉速，PWM波的個數控制電機的位置。設多伺服電機軸編碼器輸出脈沖數偏差值為e(k)，在k時刻電機的實際反饋轉速分別為u1(k)、u2(k)、u3(k)、u4(k)。各伺服電機軸同步速度偏差值。根據不同的生產工藝要求可以設定允許偏差值的最大變化范圍△max，當e(k)≤eM時，系統不需要進行調節控制，當e(k)>eM時，需要進行調節控制。本系統以TMS320F2812為控制器實現PID控制。在軟件中設置定時中斷，在中斷程序中，計算各從伺服電機的轉速和位置并與1號伺服電機的轉速與位置信號進行比較，求出偏差值e(k)。經PID調節，對于偏差做出快速反應和補償。本系統的軟件處理采用增量式調節。（3）式中，△u(k)為1號伺服電機控制量增量，其中i=2，3，4；u1(k)、ui(k)、ui(k-1)、ui(k-2)分別是k、k-1、k-2時刻1號伺服電機及i號電機軸的編碼器輸出脈沖采樣值；Kp是比例系數；Ki是積分系數；Ki=KpT∑i；Kd是微分系數，Kd=KpT∑d；T是采樣周期；∑i是積分時間常數；∑d是微分時間常數。

關鍵詞：數字信號處理；芯片；發展；應用

摘要：數字信號處理(DSP)系統由于受運算速度的限制，其實時性在相當的時間內遠不如模擬信號處理系統。從80年代至今的十多年中，DSP芯片在運算速度、運算精度、制造工藝、芯片成本、體積、工作電壓、重量和功耗方面取得了劃時代的發展，開發工具和手段不斷完善。DSP芯片有著非常快的運算速度，使許多基于DSP芯片的實時數字信號處理系統得以實現。目前，DSP芯片已應用在通信、自動控制、航天航空及醫療領域，取得了相當的成果。在載人航天領域，基于DSP芯片的技術具有廣闊的應用前景。

TheDevelopmentandApplicationsofDigitalSignalProcessing(DSP)-chip

Abstract:Duetothelimitationofoperationspeed，realtimeperformanceofdigitalsignalprocessing(DSP)systemisfarfromthatofanalogsignalprocessingsystemindecadesago.Sinceearly80’s，DSPchipshavebeengreatlyimprovedinthefollowingaspects:operationspeed，computationprecision，fabricationtechnics，cost，chipvolume，operationalpowersupplyvoltage，weightandpowerconsumption.Furthermore，developmenttoolsandmethodshavebeendevelopedgreatly.ModernDSPchipscanbeoperatedveryfast，whichmaketheimplementationofmanyDSPbasedsignalprocessingsystempossible.NowDSPchipshavebeenwidelyappliedsuccessfullyincommunication，automaticcontrol，aerospaceandmedicine.DSPbasedtechnologyhasverypromisingfutureinmannedspaceflightarea.

Keywords:digitalsignalprocessing(DSP);chip;development;application

數字信號處理作為信號和信息處理的一個分支學科，已滲透到科學研究、技術開發、工業生產、國防和國民經濟的各個領域，取得了豐碩的成果。對信號在時域及變換域的特性進行分析、處理，能使我們對信號的特性和本質有更清楚的認識和理解，得到我們需要的信號形式，提高信息的利用程度，進而在更廣和更深層次上獲取信息。數字信號處理系統的優越性表現為：1.靈活性好：當處理方法和參數發生變化時，處理系統只需通過改變軟件設計以適應相應的變化。2.精度高：信號處理系統可以通過A/D變換的位數、處理器的字長和適當的算法滿足精度要求。3.可靠性好：處理系統受環境溫度、濕度，噪聲及電磁場的干擾所造成的影響較小。4.可大規模集成：隨著半導體集成電路技術的發展，數字電路的集成度可以作得很高，具有體積小、功耗小、產品一致性好等優點。

1S7-300PLC程序結構

STEP7有三種編程方法可供選用，它們是線性編程、分部式編程和結構化編程。線性編程將整個用戶程序寫在一個指令連續的塊中，處理器線性地或順序地掃描程序的每條指令。該方法適用于比較簡單的控制任務。分部式編程將用戶程序分成相對獨立的指令塊，每個塊包含給定的部件組或作業組的控制邏輯。

2S7-300PLC在數字信號處理中的應用與實現

2.1模擬量信號的采樣在工業控制現場，被控變量往往分布在生產現場的各個地方，因而計算機的工作環境惡劣，遭受干擾頻繁。這些干擾將會影響控制系統的測控精度，因此必須將其濾除，以下以對工業現場信號采樣并進行平滑處理的實例來具體說明S7-300PLC的具體應用。該實例從兩方面入手，先是采樣現場受干擾的信號，然后通過在程序中設置對其進行平滑處理。一些S7-300PLC的控制系統中，使用八通道模擬量模塊采集信號，當模塊數量較多時，讀模擬輸入量就很繁瑣。但是我們可以通過軟件設計，方便地把模擬量讀回并順序存入數據塊中。我們可以定義：FC1——采樣子程序。在調用這個程序時還要注意以下幾個問題：(1)讀模擬量輸入模塊數據通道是否從數據字的第零位開始；(2)過程量的最大測量范圍；(3)數字量的有效值范圍。

2.2PLC對信號的平滑處理慣性濾波法的數字表達式為:Y(k)=a*x(k)+(1-a)*y(k-1)式中，a為濾波系數，且0<a<1。a＝采樣周期T/濾波時間常數Tf。我們可以定義：FC2——慣性濾波子程序。(2)下面是以西門子S7300PLC的語句表（STL）編寫的慣性濾波子程序。

3總結

1銜接相關課程,優選教學內容

數字信號處理理論性強、概念抽象、公式推導多,因此學習過程就變的枯燥乏味。為了讓學生能夠在有限的學時中對數字信號處理的基本知識點有更好的理解和掌握,我們不只是需要對授課內容有一個更精心的選擇和安排,還需要重點的講授該課程中的基本概念、關鍵的結論和物理涵義,并與實際應用緊密結合,多以實例形象講解,而不是只進行大量的公式推導。另外,還需要注意課程各知識點之間、課程與課程之間、各個專業之間所存在的交叉和滲透。如,“信號與系統”是數字信號處理的先修課程,該課程中大量存在離散信號與系統的內容。那么,在制定數字信號處理課的教學內容時,即要避免與“信號與系統”課內容的大量重復,又要避免課程的不完整,那么可以壓縮與“信號與系統”相重復的內容。可以先簡單的復習一下第一章離散信號與系統理論,然后再討論數字信號處理中存在的具體問題。另外,為了讓學生把所學的知識更好的系統化,還需要鋪墊好后續課程[2]。例如:“帕塞瓦爾定理”與能量守恒原理相呼應,并且是現代信號處理中功率譜估計的基礎;線性系統中有一重要運算方式—“卷積”,而“自相關/互相關”是雷達信號處理中信號分離的基礎;“離散Fourier變換(DFT)”則是時頻信號分析或窄帶信號分析的基礎。這些內容的良好掌握可以為后續專業課程的學習及畢業設計提供堅實的基礎,還可以讓學生學會融會貫通,從而形成發散性的思維,用辯證發展的觀點來理解所學知識,培養學生開發探索的能力。因此,加強數字信號處理技術的實際應用,優選課程的相關內容,兼顧學生之前的課程學習和未來的課程安排,做好課程內容之間的銜接,提高學習的效率。

2結合實際問題使教學手段形象化

學生對數字信號處理課中很多抽象的概念和公式不容易理解。因此,教學手段的形象化,可以使學生更感性和直觀地體會概念、公式及其原理的意義,更全面透徹地理解所學內容。教學手段的形象化主要分為下面兩個方面。第一,結合含義學習數學公式。數字信號處理課程中許多概念是用數學公式來描述的,其推導過程也比較復雜,涉及數學符號多,學生容易僅針對符號來推導符號,容易忘記數學符號和公式背后的含義[3]。從而,在教學過程中,不僅要訓練學生用口語表述數學公式,而且要著重理解公式所表示的物理含義,促進學生緊密結合實際應用開展學習。第二,在課堂教學中,大量使用仿真軟件展示結論或結果。MATLAB是數字信號處理課程中的常用的教學仿真軟件,配有功能非常全面的ToolBox,能輕松完成數字信號的分析和復雜處理,如:可以設計濾波器并進行統計分析、顯示DFT結果的幅度譜、計算離散卷積等,也可以形成教學所用的多媒體素材。還可用MATLAB仿真某些抽象的公式和概念[4,5],利用圖形形象化的說明這些定理和概念,既生動形象,又調動了學生的興趣。此外,讓學生進行探究式學習,提高其探索精神和動手能力;結合實際應用中的問題,設計開放性實驗課題,使學生主動地探索和研究,把學生按小組劃分,通過組內協作和組間競爭的方式,讓學生在團結合作中完成一個實際題目,增強學生的團隊合作精神和創新意識。

3培養工程思維,加強實驗教學

工科院校的學生即需要扎實的理論基礎,還需要培養解決實際問題的能力。從而,在實驗教學環節中應不斷加強,培養學生將知識應用于工程的能力。應根據信號類專業基礎課程和專業課程的相關聯性,對實驗內容進行設計和編排,既兼顧到前課程—“信號與系統”中各實驗間的聯系,還要為后續課程—“DSP原理與應用”打下基礎,即將本科四年的課程學習看成一個系統,“數字信號處理”課程實驗作為其中承上啟下的一個必不可少的環節存在,應達到加深之前知識的理解和鋪墊后續將要學習知識的目的。基于此,把初步了解和學習DSP的軟件環境CCS(CodeComposerStudio)加入到了“數字信號處理”的MATLAB仿真實驗中,并將實驗課程劃分成兩個層次,即基礎性實驗和進階性實驗。基礎性實驗主要包括常見離散型號的產生和實現實驗、FFT算法的應用實驗、無限脈沖響應數字濾波器的設計實驗、有限脈沖響應數字濾波器的設計實驗等,使用工具主要為Matlab編程環境,主要目的是重現課本上的概念、定理等,加深學生理解,為后續的進階性實驗奠定基礎;進階性實驗主要是面向工程應用和實際問題的設計型實驗,如:CodeComposerStu-dio的入門實驗、音頻信號發生實驗、特定波形的信號產生實驗等,在實驗設計過程中注意結合常見錯誤設計相應的問題,讓學生自主解決,老師在這一過程中僅起到指引解決問題方向的作用,不給出具體的解決方案和步驟,培養學生的獨立解決工程問題的能力。

第一篇

一、數字信號處理技術在各個信息化領域的應用狀況

（一）數字信號處理技術在無線通信技術中的運用以往模擬信號處理受編程能力的制約，不能對工作頻率、新品編碼進行編程控制，大大制約了無線通信的長足發展。而使數字信號處理FFT的出現大大減少了DFT的運算量，這便直接決定了信息處理在芯片選擇中具有一定的靈活性，而且由于是16位數字系統可以達到的精度高的特點，軟件無線電的系統結構、功能、操作上，信號無疑是關鍵的因素，這樣接口方便、編程方便以及低功耗的DSP的出現，系統功能轉換的快速能力以及靈活性大大提升了。根據調查顯示，大部分的領域還是選擇數字信號處理技術能夠為自己所用，已滿足現在通信技術的需求，而且80%以上的多媒體、通信需要高速、精準的信息技術。

（二）數字信號處理技術在計算機科學及相關學科中的應用應用數字信號處理技術提供可靠的新技術實現多機并且比較快速的采集信息、并且精準的處理好各種龐雜的數據信息，實現起來既方便由靈活。

二、數字信號處理技術的前景展望

（一）更高精度的計算速度精度”當之無愧對于龐大的信息處理是最顯著的因素。數字信息處理技術靈活、精準信息處理，快速又高效，所以現在被應用到很多領域。