信号与系统中MATLAB的应用.docx
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摘 要
随着当代计算机技术的不断发展,计算机逐渐融入了社会生活的方方面面。
计算机的使用已经成为当代大学生不可或缺的基本技能。
信号与系统课程具有传统经典的基础内容,但也存在由于数字技术发展、计算技术渗入等的需求。
在教学过程中缺乏实际应用背景的理论学习是枯燥而艰难的。
为了解决理论与实际联系起来的难题国内外教育人士目光不约而同的投向一款优秀的计算机软件——MATLAB。
通过它可用计算机仿真,阐述信号与系统理论与应用相联系的内容,以此激发学习兴趣,变被动接受为主动探知,从而提升学习效果,培养主动思维、学以致用的思维习惯。
以MATLAB为平台开发的信号与系统教学辅助软件可以充分利用其快速运算,文字、动态图形、声音及交互式人机界面等特点来进行信号的分析及仿真。
运用MATLAB的数值分析及计算结果可视化、信号处理工具箱的强大功能将信号与系统课程中较难掌握和理解的重点理论和方法通过概念浏览动态演示及典型例题分析等方式,形象生动的展现出来,从而使学生对所学知识理解更加透彻。
同时运用教学软件中的数值计算工具箱,将学生从大量繁琐的手工数学运算中解放出来,将更多时间留给对基本概念和基本方法的思考。
关键词:
信号与系统,matlab,应用分析
毕业论文
ABSTRACT
Asthemoderncomputertechnologydevelopment,computergraduallymergedwiththevariousaspectsofsociallife.theuseofthecomputerhasbecomeanessentialpartofthebasicskillsofstudents.thesignalandsystemsoftraditionalclassicofcourse,butthereisalsoduetoadigitaltechnologydevelopment,thetechnologyinthedemand.intheteachingprocessofthepracticalapplicationoftheoreticalstudyisboringanddifficult.
Theorywithpracticeinordertosolvetheproblemofeducationalcirclesandlookedintoasimultaneousofcomputersoftware——matlab.itcanbeusedbycomputersimulations,signalswiththesystemtheoryandapplicationrelatedtothecontent,itarousedinterestinlearningandbecamepassiveacceptanceoftheinitiativeandtherebyelevatelearning,trainingofactiveinthehabitofthinking,thinking.
Totheplatformofthedevelopmentofmatlabsignalsystemofteachingandassistivesoftwarecanmakefulluseofitsrapidoperationofgraphic,text,dynamicandinteractivevoiceman-machineinterfacetothecharacteristicsoftheanalysisandemulation.Totheplatformofthedevelopmentofmatlabsignalsystemofteachingandassistivesoftwarecanmakefulluseofitsrapidoperationofgraphic,text,dynamicandinteractivevoiceman-machineinterfacetothecharacteristicsoftheanalysisandemulation.
KEY WORDS:
signalandsystem,matlab,Ananalysis
目 录
前 言 1
第1章绪论 2
1.1论文写作背景 2
1.2研究问题的提出 3
1.3研究问题的解决方案 4
第2章MATLAB软件简介 6
2.1MAILAB简介及发展过程 6
2.2MATLAB入门 7
2.3MATLAB语言平台简单介绍 9
第3章信号与系统简介 11
3.1信号与系统发展过程 11
3.2信号与系统课程特点及重点内容 12
3.3信号与系统涉及内容 13
第4章MATLAB在信号与系统中的应用 15
4.1MATLAB中信号表示及可视化 15
4.2MATLAB在信号与系统分析中的应用 17
4.2.1MATLAB在时域、频域、S域、Z域里的应用举例 17
4.2.2MATLAB在信号调制、滤波及求解中的应用 24
第5章GUI界面的创建与应用 31
5.1GUI界面创建的基本知识 31
5.2GUI界面在信号与系统中的应用 33
5.3信号与系统实验平台设计 36
结 论 47
参考文献 48
致 谢 49
前 言
随着我国高等教育逐步的实现了大众化以及产业结构进一步调整,社会对人才的需要出现了层次化和多样化的变化,这反映到高等学校的定位与教学要求中,必然会带来教学内容上的差异化和教学方式上的多样化。
当代的电子信息发展的极其迅猛,突出这个学科的特色,培养有竞争力的人才成了高等院校的迫切任务。
寻求更好的学习工具便成了完成这一任务的当务之急。
随着计算机技术和信息技术的飞快发展,数字信号处理技术在各种工程技术领域,特别是新兴高科技术产业内获得了越来越广泛的应用。
因而信号与系统课程作为学习数字信号处理技术的基础课程,越发受到师生的重视。
利用MATLAB强大的计算仿真功能和方便易用的图形绘制功能可以将抽象的数学和技术理论以易于理解的可视化形式展示给学生,起到更好的教学效果。
在平时的学习中我们体会到了信号与系统这门学科的复杂和抽象,由于这个方向需要复杂的数学逻辑推理,还有众多繁琐的数据构成,因此难以让人理解。
MATLAB的出现给解决这一难题带来了福音。
用它对这一学科的内容进行仿真,让人们能看到它的样子,这对于学习这门课来说会有很大的帮助。
当代教育理念中对实践性教学的重视程度与日俱增,教育手段也逐步先进,类似信号与系统这一类课程的教学方式,面临变革与挑战。
国内外各大院校在实践理论与实践相结合的教学活动中,目光不约而同地投向一款优秀的计算机软件—MATLAB。
国内外教育人士对结合MATLAB进行信号与系统教学已达成共识,在教学过程中增加MATLAB仿真实验室流行的做法。
第1章绪论
1.1论文写作背景
现在的校园学习生活中,不难发现在电子信息这方面学生的学习压力很大,深究其原因不难发现在这个方向上有一个特点,那便是所学的东西比较枯燥,大部分都是繁杂的理论推导及难以理解的公式算法,这导致学生学习这些课程非常痛苦。
同时学校的实验器材有限,能做的实验也是很有限的,这让这个方向的学习更加痛苦,在为数不多的一些实验里我们很难理解或者掌握我们所学习的内容。
那么如何才能比较容易的来学习这个方向的课程呢,这是一个急需解决的问题。
我们知道,硬件方面的实验一个是资源有限,在一个是展现起来不方便,由此诸多因素所以模拟仿真这个方法便被提上了日程,这是解决这一难题的最好的方法之一。
课堂教学是目前高校开展教学活动的一种主要形式,学生的大多数学习时间是在教室里度过的,课堂教学活动为学生的学习和成才提供了极其重要的场所和机会。
因此,课堂教学效果如何,直接关系到我们培养出来的人才的质量,直接关系到高校创新教育的成败。
改革教学手段和方法是推进创新教育的重要条件。
实施创新教育,必须研究和创新课堂、实验教学的手段和方法。
从近几年对教学情况的调查和学生反映来看,当前高校在教学方法上还是存在很多问题的。
从教师方面看主要有:
(1)许多教师在教学方法上采“注入式”“填鸭式”和“满堂灌”等落后的教学方法,尤其以青年教师严重;缺乏启发、引导、教与学间的交流。
(2) 以教师为主、以课堂为中心的传统的传授知识的教学方法仍普遍存在;缺乏教与学的双主体教学法,没有充分调动学生学习的积极性和主动性。
(3) 采用共性、集中、统一的教学方式明显增多,而有利于促进学生个性发展和全面发展的教学方式显得非常不足。
从学生方面看:
由于受“应试教育”落后教学方法的影响,被动学习、死记硬背、课堂气氛死气沉沉依然存在;学习热情不高,缺乏构造学生知识层和科学、人文层次等。
存在这些问题的原因很多,有客观的有主观的。
较为普遍的一是高校对教学方法这个关系到培养人才质量的问题重视不够,热情不高,多年来不组织和
开展教学方法研究,不采取有效措施推广好的教学效果方面的经验,不开展同门课逐章逐节内容和适合方式的集体研讨活动等。
二是在许多中青年教师的认识上,存在教学是软的,承担科研任务的数量是硬的等观念;教师在教学上投的精力不足,而在搞科研、写论文或考研,评职称上狠下功夫。
在这种种因素的作用下,如果能充分调动学生的学习主动性,并有比较好的方法,相信校园的学习尤其是电子信息这个方向的学习将变得容易许多。
1.2研究问题的提出
相信学电子的人都会有一个同样的感触,在学习信号与系统的过程中,大家都体会到了这门可能的深奥与难以理解,甚至有时在做实验的时候虽然实验的结果可能出来了,但自己却还没有时间去理解它就得从实验室里出来。
有时由于外界环境或者实验仪器自身的老化问题引起的任何的干扰都会导致这个实验无法出现满意的效果,这就更谈不上去理解它了。
因此找到学习这门课程的一个好的方法将会使得许多人从中受益,因此这将是一个非常有意义的工作。
由于信号与系统课程的特点是概念抽象,数学含量大;繁杂的教学公式推
导及其数学结果常常使学生难于理解,再加上长期以来,由于信号与系统课程本身的特点导致的教学方法和手段的单一,使信号与系统这门课程一直处于教难学更难的困难境况中。
该课程是一门公式和理论推导相对较多的学科,黑板式的单一教学方式,使学生只能依靠做习题来巩固和理解所学知识,面对大量应用性较强的内容学生不能实际动手设计、调试和分析,教学中的负面效应越来越突出:
1.该课程的特点是数学要求较高,理论结果往往来源于复杂的数学运算及
推导,这就导致学生将大量的时间用于进行数学运算(如微分、积分、方程求解、多项式求根等),而没有真正理解该结果在信号处理中的实际运用。
因此,学生迫切需要一种工具软件来完成课程中的数值计算与分析。
2.由于是黑板式教学及习题式练习,课程中大量信号分析的结果缺乏可视化的直观表现。
例如,对于信号分析的波形学生只能用手工绘制,信号频谱特性或系统频率响应只能表现为不易理解的数学表达式,拉普拉斯变换也不能看到直观的三维空间表现,这些都严重影响了学生对所学知识的理解。
3.从实践环节来看,传统的信号与系统实验是基于验证性的实验,即使是要求学生完成的一些用软件实现的算法也是基于C语言的,但由于
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- 关 键 词:
- 信号 系统 MATLAB 应用