MATLAB在离散信号时域变换与运算中的应用与实现毕业论文.docx
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MATLAB在离散信号时域变换与运算中的应用与实现毕业论文
MATLAB在离散信号时域变换与运算中的应用与实现
院系:
信息学院信息与电子科学系
姓名:
学号:
专业:
电子信息科学与技术
指导老师:
摘要
“信号与系统”课程是一门实用性较强、涉及面较广的专业基础性课程,是电子信息类专业本科学生的必修课程,也是电子信息类专业硕士研究生入学必考的课程。
该课程是将学生从电路分析的知识领域引入信号处理与传输领域的关键性课程,对后续专业课起着承上启下的作用。
该课程的基本方法和理论大量应用于计算机信息处理的各个领域,特别是通信、数字语音处理、数字图像处理、数字信号分析等领域,应用更为广泛。
因此,该课程具有重要的意义。
长期以来,“信号与系统”课程一直采用黑板式的单一教学方式,学生仅依靠做习题来巩固和理解教学内容,对课程中大量的应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析,严重影响和制约了教学效果。
由于黑板式教学,课程中大量信号分析结果缺乏可视化的直观表现,学生将大量的精力和时间用于繁杂的手工数学运算,而未真正理解所得到的结果。
因此,为了把学生从繁琐的数学运算中解脱出来,从而将更多的时间用于对信号与线性系统的基本分析方法和应用的理解与思考。
该课程急需进行教学方法的改革,即实现在实验环境中,以计算机为辅助教学手段,用信号分析的软件帮助学生完成数值计算、信号与系统分析的可视化建模及仿真调试。
Mathworks公司推出的MATLAB开发平台经过十多年的发展,已经成为科技界最流行的应用软件,它具有高效率的数值计算及符号计算功能、完备的图形处理功能、友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言和功能丰富的应用工具箱。
由于MATLAB具有上述特点,为开发“信号与系统”计算机辅助教学(CAI)软件提供了强有力的工具。
本论文详细介绍了基于MATLAB6.5实现的离散序列时域变换与运算演示程序的设计与实现过程,该程序用直观、形象的二维曲线,展示了离散序列时域运算与变换的实现过程和规律,有效地弥补了课堂上黑板教学的不足。
本文重点介绍了演示设计的相关信号分析理论知识、开发平台及用户界面开发环境,最后给出了程序运行界面及功能示例。
关键词:
信号与系统、CAI、离散序列、MATLAB
Abstract
“SignalsAndSystems”isabasicspecialfieldofcourse.Itsusabilityisverystrong,anditspracticabilityisverywide.ItisamajorcourseofundergraduatewhosespecializedsubjectisElectronicInformation.AnditisanexaminationofElectronicInformationpostgraduates.Thiscourseleadsstudentsfromtheknowledgeofelectricanalysisintotheknowledgeoftransferarea.Itactsonmanylater’courses.Itsmethodandtheoryareusedincomputerinformation’smanyfieldswidely.SpecialinthefieldofCommunication,DigitalVoiceProcessing,DigitalImageProcessingandDigitalSignalProcessing.Soitisusefulandimportantthatholdthemethodandabilityofanalysis.
Theteachingmodeof“SignalsAndSystems”issinglenessstraight.Justteachingandlearningontheblackboard.Studentsonlydependonexercisestounderstandthecontentofit.Manyapplicationsofcontentscannotstartworkbyhands.Thisinstanceinfluencestheeffectofstudyseverity.Studentsspendlotsoftimeonmathoperation.Butcannotunderstandthetrue.Inordertoleavethosemathoperationandletstudentsspendmoretimeonconsider.Wemustdosomethingtomaketheteachingandlearningbecomeeasier.Mathworks’MATLABisagoodtooltoachieveallthis.MATLABisthebestofallapplicationsinscience.Itisefficiencyonnumericalvaluecountanddenotationcount.Ithasself-containedfigureprocessingfunction,friendlyuserinterface,easylanguageandtoolboxwithfullfunctions.
ThisdissertationintroducetheprocessofdesignandimplementaboutcommutationandoperationondispersesequenceintimedomainwhichwithMATLAB6.5.Itusetheplanarcurve,sotheoperationandcommutation’sprocessandruleisveryintuitionisticandvisualize.Itmakeuptheshortageaboutblackboardteaching.Thisdissertationintroducethetheoryabout“SignalsAndSystems”、empolderflat、GUI,andIgivetheprograminterfaceandexample.
Keywords:
SignalsAndSystems、CAI、Discrete-timesignals、MATLAB
目录
第一章总论...................................................................1
1.1设计背景................................................................1
1.2设计目标................................................................1
1.2.1本论文设计的目标和内容..............................................1
1.2.2系统的基本功能......................................................1
1.3设计的意义..............................................................2
1.4开发平台与开发环境......................................................2
第二章信号的时域运算与变换...................................................3
2.1基本概念................................................................3
2.1.1连续时间信号........................................................3
2.1.2离散时间信号........................................................4
2.2连续信号的时域变换.....................................................5
2.2.1反折................................................................5
2.2.2倒相................................................................5
2.2.3时间平移............................................................6
2.2.4尺度变换............................................................6
2.3离散信号的时域变换......................................................7
2.3.1反折................................................................7
2.3.2倒相................................................................7
2.3.3时间平移............................................................7
2.3.4尺度变换............................................................8
2.4连续时间信号的时域运算..................................................8
2.4.1相加................................................................9
2.4.2相乘................................................................9
2.5离散时间信号的时域运算..................................................9
2.5.1相加................................................................9
2.5.2相乘................................................................9
第三章MATLAB开发平台及GUI开发环境........................................11
3.1MATLAB开发平台.......................................................11
3.1.1MATLAB简介.......................................................11
3.1.2MATLAB的主要产品构成.............................................11
3.1.3MATLAB语言的特点.................................................12
3.1.4MATLAB6.5的新特点................................................13
●编程和数据类型.......................................................13
●外部接口.............................................................13
●开发环境.............................................................13
●图形.................................................................13
●数学.................................................................13
3.2图形用户界面GUI........................................................14
3.2.1GUI的设计原则......................................................14
●简单性...............................................................14
●一致性...............................................................14
●习常性...............................................................14
●其它考虑因素.........................................................14
3.2.2GUI的一般制作步骤..................................................14
3.3GUI界面菜单............................................................15
3.3.1图形窗的标准菜单...................................................15
3.3.2用户菜单属性.......................................................15
●回调属性和菜单名.....................................................15
●用户菜单的外观设计...................................................15
●使能(Enable)与可见性(Visible)属性................................15
3.4用户控件...............................................................16
3.5由M函数文件产生用户菜单和控件.........................................16
3.6图形用户界面设计工具...................................................16
3.6.1界面设计工具的结构和调用指令.......................................16
3.6.2交互式图形用户界面设计应用步骤.....................................17
第四章离散信号时域运算与变换的MATLAB实现...................................18
4.1信号的表示及可视化.....................................................18
4.1.1向量表示法.........................................................18
4.1.2符号运算表示法.....................................................19
4.2离散时间信号及可视化...................................................19
4.2.1离散单位序列δ(k)................................................20
4.2.2离散单位阶跃序列ε(k)............................................20
4.3离散时间信号时域变换与运算及MATLAB实现.................................21
4.3.1离散时间信号时域变换及MATLAB实现..................................21
●离散时间序列反折及结果可视化的实现...................................21
●离散时间序列平移及结果可视化的实现...................................22
●离散时间序列倒相及结果可视化的实现...................................23
●离散时间序列尺度变换及结果可视化的实现...............................23
4.3.2离散时间信号时域运算及MATLAB实现..................................24
●离散时间信号相加及结果可视化的实现...................................24
●离散时间信号相乘及结果可视化的实现...................................24
第五章离散信号的变换与运算模块的设计与实现..................................25
5.1需求分析...............................................................25
5.2开发平台与开发环境.....................................................25
5.2.1开发平台...........................................................25
5.2.2开发环境...........................................................25
5.3设计思想...............................................................25
5.3.1系统功能结构框图...................................................26
5.3.2设计思路...........................................................26
5.4界面及功能设计.........................................................26
5.4.1主界面.............................................................28
5.4.2离散时间信号时域变换...............................................29
5.4.3离散时间信号时域运算...............................................31
5.5程序说明.................................................................33
结论.........................................................................34
参考文献.....................................................................35
致谢.........................................................................36
附录.........................................................................37
1主界面原程序.............................................................37
2离散信号的时域变换原程序.................................................39
3离散信号的时域运算原程序.................................................55
第一章总论
1.1设计背景
“信号与系统”是一门实用性较强、涉及面较广的专业基础性课程,是电子信息类专业本科学生的必修课程,也是电子信息类专业硕士研究生入学必考的课程。
长期以来,该课程一直采用黑板加粉笔式的单一教学方式,学生仅依靠做习题来巩固和理解教学内容,对课程中大量的应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析,严重影响和制约了教学效果。
由于“信号与系统”课程长期以来一直以粉笔加黑板式教学为主。
所以大量的分析结果缺乏可视化的直观表现,导致学生学起来比较抽象,并且花大量的时间和精力在手工数学运算上,但不能真正理解结果在信号处理中的实际运用。
因此,我们在这次毕业设计中用MATLAB来对该课程的部分内容进行形象、直观的可视化计算机模拟与仿真实现。
在此基础上,我们应用了MATLAB的图形用户界面功能完成了信号与系统部分内容课件的设计并实现了进行交互式的操作。
1.2设计目标
1.2.1本论文设计的目标和内容
1.熟练掌握离散信号的变换与运算的基本方法与原理,掌握离散信号的变换与运算的原理、过程和应用,以及离散信号的变换与运算的二维曲线图;
2.熟练掌握MATLAB的操作与应用;
3.熟练掌握MA
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- MATLAB 离散 信号 时域 变换 运算 中的 应用 实现 毕业论文