BT lon (tham khao) DSP

BÀI TẬP LỚN XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU Ghi chú: - Ba SV thực đề tài nộp báo cáo Hạn chót 27/04/2016 Nếu có N giống  Điểm điểm chia cho N SV cần sử dụng kit TMS320C6713 liên hệ với GV để vào phòng TN Tài liệu tham khảo: a Xử lý số tín hiệu & Wavelets – Lê Tiến Thường b Tài liệu thí nghiệm DSP c Help Matlab 1/ Dùng Matlab GUI, viết chương trình thiết kế lọc FIR (bằng phương pháp cửa sổ).Yêu cầu nhập vào bậc lọc, loại cửa sổ (Chữ nhật, Hamming, Hanning, Kaiser…) loại lọc (thông thấp, thông cao, thông dải, chắn dải…) Xuất kết hệ số lọc Vẽ đáp ứng tần số lọc thiết kế 2/ Dùng Matlab GUI, viết chương trình thiết kế lọc IIR (theo phương pháp Bilinear transformation) Yêu cầu nhập vào bậc lọc (hoặc chọn bậc tối thiểu), loại lọc (thông thấp, thông cao, thông dải, chắn dải…) kiểu lọc (Butterworth, Chebyshev Type I, Chebyshev Type II, Elliptic), thông số lọc (Tần số cắt, độ gợn…) tần số lấy mẫu Xuất kết hệ số Second Order Sections Vẽ đáp ứng tần số lọc thiết kế 3/ Dùng Matlab GUI, viết chương trình mô trình biến đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (Gồm bước prefilter, lấy mẫu,lượng tử) Cho phép chọn dạng sóng tương tự vào sẵn có, nhập tần số tín hiệu, nhập tần số cắt prefilter (lý tưởng), nhập tần số lấy mẫu, tầm lượng tử số bit mã hóa Cho phép chọn kiểu lượng tử khác Vẽ tín hiệu phổ tương ứng bước trình biến đổi (Tùy người dùng chọn mà hiển thị đồ thị tương ứng) 4/ Dùng Matlab GUI, viết chương trình mô trình biến đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (DAC) 5/ Viết chương trình C thực DAC va ADC cho mã nhị phân thông thường, offset bù dựa nguyên tắc rút bớt 6/ Viết chương trình nhỏ C Matlab mô lọc –chập ngõ vào khối riêng lẻ, đáp ứng xung h(n)=(0.8)n Tìm ngõ (nếu dùng MATLAB phải viết giao diện GUI cho phép nhập giá trị ngõ vào.) Bài tập lớn Xử lý số tín hiệu 7/ Viết chương trình Matlab (thể GUI) cho phép nhập chiều dài khối ngõ vào, giá trị ngõ vào, chiều dài đáp ứng xung, giá trị đáp ứng xung Tính chiều dài ngõ giá trị ngõ (thể tất phương pháp học: bảng tích chập, dạng LTI, dạng ma trận … ) 8/ Viết chương trình Matlab GUI để thực xử lý tạo hiệu ứng âm thanh, với âm vào thu từ ngõ vào soundcard, sau lưu thành file xuất ngõ để nghe 9/ Tìm hiểu xử lý ảnh viết chương trình GUI MATLAB thực Edge Detection 10/ Dùng MATLAB Simulink để mô hệ thống DSP gồm đầy đủ phần: Prefilter, Sampling, Quantizing, DSP, Reconstruction Trong khối DSP thay đổi để thực lọc khác Thử thiết kế vài lọc đưa vào hệ thống để mô Kiểm tra kết đầu 11/ Tìm hiểu kit TMS320C6713 DSK thực chương trình xử lý âm kit 12/ Tìm hiểu viết chương trình nhận dạng ký tự DTMF Matlab Tín hiệu vào lấy từ ngõ vào soundcard, hiển thị kết nhận dạng giao diện GUI 13/ Cho lọc số sau: H(z)=H0(z)H1(z)H2(z)H3(z) Với: 0.313(1  z 1 ) H ( z)   0.373z 1 H ( z)  0.117(1  z 1  z 2 )  0.891z 1  0.360 z 2 H1 ( z )  0.147(1  z 1  z 2 )  1.122 z 1  0.712 z 2 H ( z)  0.103(1  z 1  z 2 )  0.780 z 1  0.190 z 2 a) Hãy vẽ sơ đồ thực dạng cascade H(z) viết phương trình sai phân b) Xác định dạng trực tiếp tắc H(z), viết phương trình sai phân cho dạng thực c) Tạo 100 mẫu ngõ vào theo quy tắc sau đây: 1 if  n  50 x ( n)   0 if 50  n  100 Tính đầu lọc (dùng matlab), vẽ đáp ứng đầu vào đầu theo n biểu đồ Xác định trạng thái ngõ vào tắt, trạng thái ổn định trạng thái ngõ vào tắt 14/ Cho lọc có dạng cascade trực tiếp sau: Bài tập lớn Xử lý số tín hiệu H ( z)  1  1.8955 z  0.993z 2 1  1.6065 z  0.9859 z  1 1 - 3.5020z  5.0240 z  3.4640 z 3  0.9790 z   -1 Với  w   2 n=0,1,…………………….,599 a) Hãy tính toán cực mẫu số (cho mẫu số 0) đặt chúng vòng tròn đơn vị mặt phẳng phức z Vẽ đáp ứng biên độ đáp ứng xung lọc b) Hãy xem xét lọc dạng cascade làm tròn đến chữ số lẻ hệ số tầng bậc hai Lặp lại câu a, so sánh c) Xem xét lọc dạng trực tiếp làm tròn hệ số đến chữ số lẻ Lặp lại câu a, so sánh d) Thiết kế lọc FIR thông thấp với tần số cắt c  0.3 , với chiều dài N=11, N=41, N=81, N=121 Vẽ đáp ứng xung đáp ứng biên độ lọc thiết kế Dùng phương pháp cửa sổ chữ nhật cửa sổ Hamming Nhận xét 15/ Thiết kế lọc FIR theo phương pháp Kaiser window với: - sampling rate f s  10KHz - passband frequency f pass  1.5KHz - stopband frequency f stop  KHz - passband attenuation Apass  0.1dB - stopband antenuation Astop  80dB Vẽ ứng xung đáp ứng biên độ lọc thiết kế So sánh dùng phương pháp Hamming Nhận xét Bài tập lớn Xử lý số tín hiệu 16/ BỘ LỌC NOTCH (Notch filter) Yêu cầu: Hãy trình bày nội dung sau: Định nghĩa lọc Notch? Các ứng dụng lọc Notch gì? Các đặc trưng lọc Notch: a Dạng đáp ứng tần số? b Hàm truyền H(z) ? c Sơ đồ cực / zero ? Thực hành: Hãy sử dụng Matlab để thiết kế lọc Notch tùy ý: a Trình bày cụ thể bước thực hiện, lệnh Matlab sử dụng (nếu có) b Trình bày thông số thiết kế c Vẽ đáp ứng tần số sơ đồ cực/zero lọc thiết kế d Viết hàm truyền lọc Notch vừa thiết kế e Hãy minh họa cách tạo vài tín hiệu lọc tín hiệu với lọc Notch Giải thích bình luận kết f Vẽ 500 giá trị vector đáp ứng xung h(n) g Vẽ sơ đồ khối dạng trực tiếp, dạng tắc (canonical) dạng cascade (ghép tầng bậc 2) lọc Notch vừa thiết kế h Thực lọc Notch vừa thiết kế kit TMS320C6713 dạng Cascade 17/ BỘ LỌC LƯỢC (Comb filter) Yêu cầu: Hãy trình bày nội dung sau: Định nghĩa lọc Comb? Các ứng dụng lọc Comb gì? Các đặc trưng lọc Comb: a Dạng đáp ứng tần số? b Hàm truyền H(z) ? c Sơ đồ cực / zero ? Thực hành: Hãy sử dụng Matlab để thiết kế lọc Comb tùy ý: a Trình bày cụ thể bước thực hiện, lệnh Matlab sử dụng (nếu có) b Trình bày thông số thiết kế c Vẽ đáp ứng tần số sơ đồ cực/zero lọc thiết kế d Viết hàm truyền lọc Comb vừa thiết kế e Hãy minh họa cách tạo vài tín hiệu lọc tín hiệu với lọc Comb Giải thích bình luận kết f Vẽ 500 giá trị vector đáp ứng xung h(n) g Vẽ sơ đồ khối dạng trực tiếp, dạng tắc (canonical) dạng cascade (ghép tầng bậc 2) lọc Comb vừa thiết kế h Thực lọc Comb vừa thiết kế kit TMS320C6713 Bài tập lớn Xử lý số tín hiệu 18/ BỘ LỌC BUTTERWORTH (Butterworth filter) Yêu cầu: Hãy trình bày nội dung sau: Các đặc trưng lọc Butterworth: a Dạng đáp ứng tần số? b Sơ đồ cực / zero ? Thực hành: Hãy sử dụng Matlab để thiết kế lọc Butterworth tùy ý: a Trình bày cụ thể bước thực hiện, lệnh Matlab sử dụng (nếu có) b Trình bày thông số thiết kế c Vẽ đáp ứng tần số sơ đồ cực/zero lọc thiết kế d Viết hàm truyền lọc Butterworth vừa thiết kế e Hãy minh họa cách tạo vài tín hiệu lọc tín hiệu với lọc Butterworth Giải thích bình luận kết f Vẽ 500 giá trị vector đáp ứng xung h(n) g Vẽ sơ đồ khối dạng trực tiếp, dạng tắc (canonical) dạng cascade (ghép tầng bậc 2) lọc Butterworth vừa thiết kế h Thực lọc Butterworth vừa thiết kế kit TMS320C6713 19/ BỘ LỌC CHEBYSHEV LOẠI (Chebyshev type filter) Yêu cầu: Hãy trình bày nội dung sau: Các đặc trưng lọc Chebyshev loại 1: a Dạng đáp ứng tần số? b Sơ đồ cực / zero ? Thực hành: Hãy sử dụng Matlab để thiết kế lọc Chebyshev loại tùy ý: a Trình bày cụ thể bước thực hiện, lệnh Matlab sử dụng (nếu có) b Trình bày thông số thiết kế c Vẽ đáp ứng tần số sơ đồ cực/zero lọc thiết kế d Viết hàm truyền lọc Chebyshev loại vừa thiết kế e Hãy minh họa cách tạo vài tín hiệu lọc tín hiệu với lọc Chebyshev loại Giải thích bình luận kết f Vẽ 500 giá trị vector đáp ứng xung h(n) g Vẽ sơ đồ khối dạng trực tiếp, dạng tắc (canonical) dạng cascade (ghép tầng bậc 2) lọc Chebyshev loại vừa thiết kế h Thực lọc Chebyshev loại vừa thiết kế kit TMS320C6713 20/ BỘ LỌC CHEBYSHEV LOẠI (Chebyshev type filter) Yêu cầu: Hãy trình bày nội dung sau: Các đặc trưng lọc Chebyshev loại 2: a Dạng đáp ứng tần số? b Sơ đồ cực / zero ? Thực hành: Hãy sử dụng Matlab để thiết kế lọc Chebyshev loại tùy ý: Bài tập lớn Xử lý số tín hiệu Trình bày cụ thể bước thực hiện, lệnh Matlab sử dụng (nếu có) Trình bày thông số thiết kế Vẽ đáp ứng tần số sơ đồ cực/zero lọc thiết kế Viết hàm truyền lọc Chebyshev loại vừa thiết kế Hãy minh họa cách tạo vài tín hiệu lọc tín hiệu với lọc Chebyshev loại Giải thích bình luận kết f Vẽ 500 giá trị vector đáp ứng xung h(n) g Vẽ sơ đồ khối dạng trực tiếp, dạng tắc (canonical) dạng cascade (ghép tầng bậc 2) lọc Chebyshev loại vừa thiết kế h Thực lọc Chebyshev loại vừa thiết kế kit TMS320C6713 a b c d e 21/ BỘ LỌC ELLIPTIC (Elliptic filter) Yêu cầu: Hãy trình bày nội dung sau: Các đặc trưng lọc Elliptic: a Dạng đáp ứng tần số? b Sơ đồ cực / zero ? Thực hành: Hãy sử dụng Matlab để thiết kế lọc Elliptic tùy ý: a Trình bày cụ thể bước thực hiện, lệnh Matlab sử dụng (nếu có) b Trình bày thông số thiết kế c Vẽ đáp ứng tần số sơ đồ cực/zero lọc thiết kế d Viết hàm truyền lọc Elliptic vừa thiết kế e Hãy minh họa cách tạo vài tín hiệu lọc tín hiệu với lọc Elliptic Giải thích bình luận kết f Vẽ 500 giá trị vector đáp ứng xung h(n) g Vẽ sơ đồ khối dạng trực tiếp, dạng tắc (canonical) dạng cascade (ghép tầng bậc 2) lọc Elliptic vừa thiết kế h Thực lọc Elliptic vừa thiết kế kit TMS320C6713 Bài tập lớn Xử lý số tín hiệu 22/ BIẾN ĐỔI FFT Yêu cầu: Hãy trình bày nội dung sau: Biến đổi Fourier a Nhắc lại chuỗi Fourier b Nhắc lại phép biến đổi Fourier c Biến đổi Fourier thời gian rời rạc (DTFT) d Biến đổi Fourier rời rạc (DFT) Trình bày giải thuật FFT (Fast Fourier Transform) Tìm hiểu hàm để biến đổi Fourier Matlab (vd: fft, fftshift …) Thực hành: Hãy minh họa hàm tính fft Matlab: a Tạo tín hiệu (đơn tone) với tần số lấy mẫu cao (Ví dụ 32KHz) b Vẽ phổ tín hiệu vừa tạo c Lấy mẫu tín hiệu với tần số lấy mẫu thấp (vd: fs = 8KHz) d Tính biến đổi FFT tín hiệu sau lấy mẫu e Hãy tính FFT với chiều dài khác tín hiệu, với thông số FFT khác đánh giá, so sánh kết thu trường hợp Vẽ FFT tính so sánh với phổ tín hiệu ban đầu (trước lấy mẫu lại) f Lặp lại cho trường hợp khác (ví dụ tín hiệu multitone, …) 23/ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DSP VỚI MATLAB - SIMULINK Yêu cầu: Hãy trình bày nội dung sau: Hãy thiết kế hệ thống xử lý số để thực chức đó: a Chức năng, mục đích hệ thống? b Sơ đồ khối hệ thống? c Giải thích chức khối? Các thông số khối ý nghĩa chúng? d Đầu vào đầu khối? Thực hành: a Sử dụng Simulink, xây dựng sơ đồ khối hệ thống thiết kế từ block có sẵn thư viện b Xác định thông số khối để phù hợp với thiết kế c Mô hệ thống vừa tạo Hiển thị tín hiệu vào/ra khối miền thời gian/ miền tần số d Kết mô có phù hợp với yêu cầu thiết kế hay không? Cần phải thay đổi phù hợp với thiết kế? e Thay đổi kiểm tra lại đạt yêu cầu thiết kế Báo cáo đầy đủ trình thực hiện: lặp lại lần? lần thay đổi thông số nào? Tại sao? Bài tập lớn Xử lý số tín hiệu MỘT SỐ HÀM MATLAB - stem, plot - zplane, freqz - tf2sos, sos2tf, tf2zp, zp2sos - buttord, cheb1ord, cheb2ord, ellipord - fft, fftshift