RZ8664型信号系统与语音信号处理实验说明书目录第一章实验箱使用基础.2第一节RZ8664信号与系统模块组成介绍2第二节各实验模块介绍4第三节8信号源介绍.实验110常见信号观测实验实验2冲激响应与阶跃响应14实验3连续时间系统的模拟18实验4.23有源无源滤波器实验5抽样定理与信号恢复32实验640二阶网络状态轨迹的显示实验7一阶电路的暂态响应.4447实验8二阶电路的暂态响应.中实验9二阶电路传输特性.51实验1054信号卷积实验实验1158矩形脉冲信号的分解。实验1262矩形脉冲信号的合成。65实验13谐波幅度对波形合成的影响，实验1469相位对波形合成的影响实验15任意信号的分解71
RZ8664 型信号系统与语音信号处理实验说明书 1 目 录 第一章 实验箱使用基础.2 第一节 RZ8664信号与系统模块组成介绍 . 2 第二节 各实验模块介绍 . 4 第三节 信号源介绍 . 8 实验1 常见信号观测实验. 10 实验2 冲激响应与阶跃响应 . 14 实验3 连续时间系统的模拟 . 18 实验4 有源无源滤波器 . 23 实验5 抽样定理与信号恢复 . 32 实验6 二阶网络状态轨迹的显示 . 40 实验7 一阶电路的暂态响应 . 44 实验8 二阶电路的暂态响应 . 47 实验9 二阶电路传输特性. 51 实验10 信号卷积实验 . 54 实验11 矩形脉冲信号的分解 . 58 实验12 矩形脉冲信号的合成 . 62 实验13 谐波幅度对波形合成的影响 . 65 实验14 相位对波形合成的影响 . 69 实验15 任意信号的分解 . 71
RZ8664型信号系统与语音信号处理实验说明书第一章实验箱使用基础第一节RZ8664信号与系统模块组成介绍“RZ8664信号与系统实验箱”是在多年开设信号与系统实验的基础上，经过不断改进研制成功的。是专门为《信号与系统》课程而设计的，提供了信号的频域、时域分析的实验手段。利用该实验箱可进行阶跃响应与冲激响应的时域分析：借助于DSP技术实现信号卷积、信号频谱的分析与研究、信号的分解与合成的分析与实验：抽样定理与信号恢复的分析与研究：连续时间系统的模拟：一阶、二阶电路的暂态响应；二阶网络状态轨迹显示、各种滤波器设计与实现等内容的学习与实验。实验箱采用了DSP数字信号处理新技术，将模拟电路难以实现或实验结果不理想的“信号分解与合成”、“信号卷积”等实验得以准确地演示，并能生动地验证理论结果：系统地了解并比较无源、有源、数字滤波器的性能及特性，并可学会数字滤波器设计与实现。实验箱配有DSP标准的JTAG插口及DSP同主机PC机的通信接口，可方便学生在我们提供的软件的基础上进行二次开发（可用仿真器或不用仿真器），完成一些数字信号处理、DSP应用方面的实验。如：各种数字滤波器设计、频谱分析、卷积、A/D转换、D/A转换等。该实验箱的系统分布图如图1-1所示。程序选择毫伏表总电源频率计DA/D模块DSP模块DDS信号源D/A模块回0C信号调理0000DSP输出和信号分解一阶电路暂态响应信号合成二阶电路麦耳模拟滤波器传输特性二阶网络状态轨迹克机基本运算单元与风连续系统的模拟冲击响应和阶跃响应抽样定理图 1-1RZ8664实验平台系统分布示意图2
RZ8664 型信号系统与语音信号处理实验说明书 2 第一章 实验箱使用基础 第一节RZ8664 信号与系统模块组成介绍 “RZ8664 信号与系统实验箱”是在多年开设信号与系统实验的基础上，经过不断改进 研制成功的。是专门为《信号与系统》课程而设计的，提供了信号的频域、时域分析的实 验手段。利用该实验箱可进行阶跃响应与冲激响应的时域分析；借助于ＤＳＰ技术实现信 号卷积、信号频谱的分析与研究、信号的分解与合成的分析与实验；抽样定理与信号恢复 的分析与研究；连续时间系统的模拟；一阶、二阶电路的暂态响应；二阶网络状态轨迹显 示、各种滤波器设计与实现等内容的学习与实验。 实验箱采用了 DSP 数字信号处理新技术，将模拟电路难以实现或实验结果不理想的“信 号分解与合成”、“信号卷积”等实验得以准确地演示，并能生动地验证理论结果；系统地 了解并比较无源、有源、数字滤波器的性能及特性，并可学会数字滤波器设计与实现。 实验箱配有 DSP 标准的 JTAG 插口及 DSP 同主机 PC 机的通信接口，可方便学生在我们 提供的软件的基础上进行二次开发（可用仿真器或不用仿真器），完成一些数字信号处理、 DSP 应用方面的实验。如：各种数字滤波器设计、频谱分析、卷积、A/D 转换、D/A 转换等。 该实验箱的系统分布图如图 1-1 所示。 图 1-1 RZ8664 实验平台系统分布示意图
RZ8664型信号系统与语音信号处理实验说明书它由以下模块组成：1.总电源模块2.DDS信号源模块3.毫伏表模块4.DSP数字信号处理模块5.USB接口6.信号分解与合成模块7.信号卷积实验模块8.一阶电路暂态响应模块9.二阶电路传输特性模块10.二阶网络状态轨迹模块11.阶跃响应与冲激响应模块12.抽样定理模块13.模拟滤波器模块14.基本运算单元与连续系统的模拟模块15麦克风和耳机接口各模块的的具体作用将在第二节中介绍。3
RZ8664 型信号系统与语音信号处理实验说明书 3 它由以下模块组成： 1. 总电源模块 2. DDS 信号源模块 3. 毫伏表模块 4. DSP 数字信号处理模块 5. USB 接口 6. 信号分解与合成模块 7. 信号卷积实验模块 8. 一阶电路暂态响应模块 9. 二阶电路传输特性模块 10. 二阶网络状态轨迹模块 11. 阶跃响应与冲激响应模块 12. 抽样定理模块 13. 模拟滤波器模块 14. 基本运算单元与连续系统的模拟模块 15. 麦克风和耳机接口 各模块的的具体作用将在第二节中介绍
RZ8664型信号系统与语音信号处理实验说明书第二节各实验模块介绍在本节中，将分别介绍实验平台上的各个模块单元。在第一节的系统介绍中，已介绍了本实验系统由16个模块组成。1.总电源模块此模块位于实验平台的右上角部分，分别提供+12v、+5v、-12v、-5v的电源输出。4组电源对应4个发光二极管，电源输出正常时对应的发光二极管亮。2.DDS信号源提供的波形种类有：正弦、脉冲、三角、半波，全波，AM、DSB，FM，扫频信号的频率范围：100Hz一200KHz，可分别通过按钮调节信号的频率、占空比，通过电位器旋钮信号的幅度，液晶LCDO1可以显示信号的频率。信号插孔：PO1--输出抽样脉冲：P02一选择AM，DSB和FM模式时，从PO2输入调制前信号：PO3一选择AM，DSB和FM模式时，从PO3输出调制后信号：PO04--信号输出点，可输出多种波形（正弦波、三角波、方波、扫频信号，全波，半波），当选择AM，DSB和FM模式时，输出调制载波信号。测量点：TPO1一输出信号同PO1：（很多测量点是为了便于测量，将插孔直接引出作为测量点）TP02一输出信号同P04：说明：在整个实验内容中，以“TP+数字”表示的测量点，而以“P+数字”表示信号插孔。3.毫伏表模块实验箱配置了简易的毫伏表，可以测量实验中信号的幅度，通过液晶LCDO2显示出来显示值为信号幅度的平均值（正弦信号有效值），指示范围为0一10V。信号插孔：P101--毫伏表测量输入点：（后面会介绍到，该点同样是数字信号处理的输入点）测量点：TP101—同P101；4.DSP模块DSP模块，即数字信号处理模块，在该模块中，包含A/D模块，DSP模块和D/A模块在实验中涉及的数字信号处理的内容均由该部分完成，例如数字滤波器，信号分解，虚拟仪器，语音采集处理等。信号插孔：4
RZ8664 型信号系统与语音信号处理实验说明书 4 第二节各实验模块介绍 在本节中，将分别介绍实验平台上的各个模块单元。在第一节的系统介绍中，已介绍 了本实验系统由 16 个模块组成。 1. 总电源模块 此模块位于实验平台的右上角部分，分别提供 +12v、+5v、-12 v、-5 v 的电源输出。 ４组电源对应４个发光二极管，电源输出正常时对应的发光二极管亮。 2. DDS 信号源 提供的波形种类有：正弦、脉冲、三角、半波，全波，AM，DSB，FM，扫频。 信号的频率范围：100Hz—200KHz，可分别通过按钮调节信号的频率、占空比，通过 电位器旋钮信号的幅度，液晶 LCD01 可以显示信号的频率。 信号插孔： P01-输出抽样脉冲； P02—选择 AM，DSB 和 FM 模式时，从 P02 输入调制前信号； P03—选择 AM，DSB 和 FM 模式时，从 P03 输出调制后信号； P04-信号输出点，可输出多种波形（正弦波、三角波、方波、扫频信号，全波，半 波），当选择 AM，DSB 和 FM 模式时，输出调制载波信号。 测量点： TP01—输出信号同 P01；（很多测量点是为了便于测量，将插孔直接引出作为测量点） TP02—输出信号同 P04； 说明：在整个实验内容中，以“TP+数字”表示的测量点，而以“P+数字”表示信号 插孔。 3. 毫伏表模块 实验箱配置了简易的毫伏表，可以测量实验中信号的幅度，通过液晶 LCD02 显示出来， 显示值为信号幅度的平均值（正弦信号有效值），指示范围为０－10Ｖ。 信号插孔： P101-毫伏表测量输入点；（后面会介绍到，该点同样是数字信号处理的输入点） 测量点： TP101—同 P101； 4. DSP 模块 DSP 模块，即数字信号处理模块，在该模块中，包含 A/D 模块，DSP 模块和 D/A 模块 在实验中涉及的数字信号处理的内容均由该部分完成，例如数字滤波器，信号分解，虚拟 仪器，语音采集处理等。 信号插孔：
RZ8664型信号系统与语音信号处理实验说明书P101一数字信号输入插孔，在DSP实验中涉及的信号均由该插孔输入。测量点：TP101一同P101XF一DSP的XF引脚测量点，主要用于测试：I/O一DSP的I/O口，主要用于测试。按钮：SW101一实验中，可通过按下SW101选择不同的实验内容；SW102一DSP的复位按键。LED显示区：D3D2D1DO一通过显示不同的数值，对应相应的程序号，通过按下SW101可改变其数值其值对应后面表中内容。RUN一指示程序运行状态。5USB接口USB接口为复用功能，通过拨通11KO3可以在ARM和DSP之间进行连接切换。USB1O1一USB接口，可通过USB线连接PC机进行通信：11K03一拨到左侧，USB接口连接ARM-STM32芯片：拨到右侧，USB接口连接DSP模块。6.信号分解与合成模块此模块位于实验平台的中部，主要完成信号的分解与合成，模块的右上半部分为信号的分解，下半部分为信号的合成。信号的分解部分提供了8个波形输出测量点，TP801、TP802.TP808：TP801一TP807分别为信号的1一7次波输出波形，第8个测量点TP808为8次以上谐波的合成输出波形：信号合成的部分中，把分解输出的各次谐波信号连接输入至合成部分，在合成的输出测量点上TP809可观察到合成后的信号波形。此模块上还有四个开关，K801、K802…·K804。这四个开关的作用是用于选择是否对分解出的1次、3次、5次、7次谐波幅度进行放大（便于研究谐波幅度对信号合成的影响）：当开关位于1、2位置（左侧）时不放大，当开关位于2、3位置时可通过相应电位器调节谐波分量的幅度。如：对于输出的基波分量，当开关K801位于1、2位置时，电位器W801不起任何作用，直接把分解提取到的基波输出：当开关K801位于2、3位置时，分解提取到的基波分量可通过电位器W801来调节它的输出幅度的大小。信号插孔：P801-P808信号分解时各次谐波的输出插孔。7.信号卷积实验模块此模块在信号分解模块内，结构非常简单，只有三个测量点，分别为两个激励信号的测量点，一个卷积后的信号输出波形测量点。8.一阶电路暂态响应模块此模块可根据自已的需要搭接一阶电路，观测各点的信号波形。5
RZ8664 型信号系统与语音信号处理实验说明书 5 P101—数字信号输入插孔，在 DSP 实验中涉及的信号均由该插孔输入。 测量点： TP101—同 P101； XF—DSP 的 XF 引脚测量点，主要用于测试； I/O—DSP 的 I/O 口，主要用于测试。 按钮： SW101—实验中，可通过按下 SW101 选择不同的实验内容； SW102—DSP 的复位按键。 LED 显示区: D3D2D1D0—通过显示不同的数值，对应相应的程序号，通过按下 SW101 可改变其数值， 其值对应后面表中内容。 RUN—指示程序运行状态。 5. USB 接口 USB 接口为复用功能，通过拨通 11K03 可以在 ARM 和 DSP 之间进行连接切换。 USB101—USB 接口，可通过 USB 线连接 PC 机进行通信； 11K03—拨到左侧，USB 接口连接 ARM-STM32 芯片； 拨到右侧，USB 接口连接 DSP 模块。 6. 信号分解与合成模块 此模块位于实验平台的中部，主要完成信号的分解与合成，模块的右上半部分为信号 的分解，下半部分为信号的合成。信号的分解部分提供了 8 个波形输出测量点，TP801、 TP802.TP808；TP801—TP807 分别为信号的 1—7 次谐波输出波形，第 8 个测量点 TP808 为 8 次以上谐波的合成输出波形；信号合成的部分中，把分解输出的各次谐波信号连接输 入至合成部分，在合成的输出测量点上 TP809 可观察到合成后的信号波形。 此模块上还有四个开关，K801、K802.K804。这四个开关的作用是用于选择是否对分 解出的 1 次、3 次、5 次、7 次谐波幅度进行放大（便于研究谐波幅度对信号合成的影响）： 当开关位于 1、2 位置（左侧）时不放大，当开关位于 2、3 位置时可通过相应电位器调节 谐波分量的幅度。如：对于输出的基波分量，当开关 K801 位于 1、2 位置时，电位器 W801 不起任何作用，直接把分解提取到的基波输出；当开关 K801 位于 2、3 位置时，分解提取 到的基波分量可通过电位器 W801 来调节它的输出幅度的大小。 信号插孔：P801-P808 信号分解时各次谐波的输出插孔。 7. 信号卷积实验模块 此模块在信号分解模块内，结构非常简单，只有三个测量点，分别为两个激励信号的 测量点，一个卷积后的信号输出波形测量点。 8. 一阶电路暂态响应模块 此模块可根据自己的需要搭接一阶电路，观测各点的信号波形