第一章matlab概述PPT课件.ppt

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1、MATLAB与通信仿真 计通学院通信工程系洪利蔡丽萍舒若联系方式 matlab upc 1 MATLAB课程和考试安排 学时 32学时 基于Matlab7 0 1版本 教学安排 讲课20学时 10 14周 周2 3 4节 3204 周5 1 2节 4305上机12学时 时间 待定 考核方式 考试 2学时 考核要求 平时成绩 以上机为主 30 最终考试70 2 参考资料 书籍 Matlab与通信仿真 讲义洪利 王海燕 蔡丽萍 舒若 中国石油大学通信工程系 2010 精通Matlab7 王正林 电子工业出版社 2007 Matlab通信仿真开发手册 孙讫 国防工业出版社 2004 Matlab S

2、imulink通信系统建模与仿真实例分析 邵玉斌 清华大学出版社 2008图书馆资源 计算机书架和通信电子书架 Matlab通信工程仿真 机械工业出版社 Matlab程序设计与应用 清华大学出版社 3 参考资料 Matlab7 X程序设计 中国水利出版社 Matlab7 X基础教程 西安电子科大出版社 Matlab7简明教程 清华大学出版社2 课件 讲课PPT共享 公共邮箱 3 Matlab帮助文档 最好的 最典型的例程其实都在Matlab自带的help文档里面 学会使用Help 软件安装 机房和个人电脑 4 一 MATLAB概述二 MATLAB的数值运算功能三 MATLAB的二维 三维绘图四

3、 MATLAB语言程序设计基础 五 多项式运算和数据处理方法六 MATLAB在通信仿真中的应用 七 Simulink仿真基础 学习内容 5 课程目的和要求 目的 掌握Matlab的基本技术 基本计算 矩阵处理 图形显示等 掌握基本的Matlab编程 了解Matlab在通信仿真中的应用 有利以后的专业学习 为将来从事科学研究 工程技术方面的产品开发 打下基础 2 要求 准时上课 不定时点名 实验课一定要参加 认真完成实验内容 按时交实验报告 6 第1章MATLAB概述 1 1MATLAB简介1 2互联网上的MATLAB资源1 3MATLAB的工作环境1 4MATLAB命令窗口的主要操作1 5MA

4、TLAB文本编辑窗1 6MATLAB帮助系统1 7MATLAB的演示功能 7 1 1MATLAB简介 1 MATLAB的起源发展和目前状况2 MATLAB的基本组成3 MATLAB的主要特点4 MATLAB在各领域中的应用 8 1 1MATLAB简介 MATLAB 一 MATLAB的起源与发展 开发商 MathWorks软件 商业化之前 最初的目的 用于数值计算 在大学教学中减轻学生的编程负担 MatrixLaboratory 9 Matlab起源与发展 实验版本 Matlab7 0 12004年10月发布 新版本对系统要求更高 10 MATLAB已经是全世界大学工科学生必修的计算机语言之一

5、很多课程都以MATLAB辅助实现 这成了新旧两代教科书的区别性标志 是本科生 硕士生 博士生必须掌握的基本工具 Matlab当前的地位 11 在国际学术界 MATLAB已经被确认为准确 可靠的科学计算标准软件 在许多国际一流学术刊物上 尤其是信息科学刊物 都可以看到MATLAB的应用 在设计研究单位和工业部门 MATLAB被认作进行高效研究 开发的首选软件工具 很多著名软件建筑在MATLAB之上 或者以MATLAB为主要支撑 很多公司的硬件 仪器都接受MATLAB的支持 总之 MATLAB是当今最优秀的科技应用软件之一 Matlab当前的地位 续 12 MATLAB主包 Simulink动态系

6、统仿真和MATLAB工具箱 Toolbox 三大部分组成 二 MATLAB产品族的基本组成 MATLAB主包 1 MATLAB语言 2 工作环境 3 图形系统 4 数学函数库 5 应用程序接口 API 13 1 MATLAB语言 是基于矩阵 数组运算的高级语言 具备完整的流程控制语句 函数 数据结构等 2 工作环境 具备管理工作空间及输入 输出数据功能 用户可以在此开发 调试 管理应用程序 MATLAB主包 14 3 图形系统 其中的高级命令用于实现二维和三维数据可视化 图像处理 动画演示等 低级命令用于建立MATLAB应用程序的图形用户界面 4 数学函数库 是一个包含很多数学算法的巨大集合

7、即包含有代数运算 三角函数运算 复数运算之类的简单函数 也包含有矩阵转置 计算特征值 快速付立叶变换等复杂函数 5 应用程序接口 API 是MATLAB语言与C Fortran等高级语言进行数据交换的函数库 MATLAB主包 15 是一个用于动态系统仿真的交互式系统 它允许用户在屏幕上绘制框图来模拟一个系统 并能够动态地控制该系统 可以处理线性 非线性 连续 离散 多变量及多级系统 Simulink 16 是解决各领域特定问题的开放式函数库 可以应用 也可以根据需要进行补充 目前已有涉及数学 通信 控制 信号处理 图像处理 经济 地理等三十多种工具箱投入使用 工具箱 17 丰富的MATLAB工

8、具箱 MATLAB主工具箱SIMULINK仿真工具箱符号数学工具箱控制系统工具箱信号处理工具箱图像处理工具箱通信工具箱系统辨识工具箱神经网络工具箱金融工具箱 许多学科 在MATLAB中都有专用工具箱 但MATLAB语言的扩展开发还远远没有结束 各学科的相互促进 将使得MATLAB更加强大 18 三 MATLAB的主要功能及特点 1 起点高 具有丰富的数值计算功能1 具有强大的矩阵运算能力 MatrixLaboratory 矩阵实验室 使得矩阵运算非常简单 2 是一种演算纸式科学算法语言MATLAB的基本数据单元是既不需要指定维数 也不需要说明数据类型的矩阵 向量和标量为矩阵的特例 因此MATL

9、AB语言编程简单 使用方便 显著特点 19 2 具有很好的图视系统可方便地画出二维和三维图形 图形用户界面GUI GraphicalUserInterface 制作工具 可以制作用户菜单和控件 使用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面 三 MATLAB的主要特点 续 20 双音多频DTMF DualToneMultiFrequency 拨号音编解码的实现 21 DTMF拨号音解码 数字8对应的频谱 22 GUI制作 23 三 MATLAB的主要特点 续 3 可以直接处理声音和图形文件声音文件 如 WAV文件 例 wavread sound等 图形文件 如 bmp gif tif 24 例

10、声音文件的处理 呜祖拉 的去噪 原始声音 去噪声音 25 例 图像文件的处理 图像隐藏 26 例 图像文件的处理 图像隐藏 27 4 使用方便 具有很好的扩展功能 使用MATLAB语言编写的程序可以直接运行 无需编译 M文件可以转变为独立于平台的EXE可执行文件 MATLAB的应用接口程序API是MATLAB提供的十分重要的组件 由一系列接口指令组成 用户可在FORTRAN或C中 把MATLAB当作计算引擎使用 三 MATLAB的主要特点 续 28 5 开放式可扩充结构matlab所有函数都是开放的 用户可按自己意愿随意更改 正因为此功能 使得matlab的应用越来越广泛6 具有很好的帮助功能

11、提供十分详细的帮助文件 PDF HTML demo文件 联机查询指令 help指令 例 helpelfun helpexp helpsimulink lookfor关键词 例 lookforfourier 29 数学教学 特别是线性代数数值分析和科学计算方面的教学与研究通信 电子学 控制理论等工程和学科方面的教学与研究经济学 化学和生物学等计算问题的教学与研究 四 matlab在各领域中的应用 30 1 数学运算如同一个计算器 MATLAB做到与 草稿纸 一样 用户输入式子 便输出结果 例1 4 25 6 22 2 99注 代表光标处ans 430 几个小例子 31 有时我们遇到不容易求解问题

12、 例2 x 4 12X 3 0X 2 25X 116 0的根 注 为乘方 多项式运算功能 p 1 12025116 r roots p r 11 74732 7028 1 2251 1 4672i 1 2251 1 4672iMATLAB能求解 数组和矩阵的各类运算 多项式的根 乘法 除法 加法 减法 微分 积分和傅立叶变换等运算 32 例3 用一个简单命令求解线性系统3x1 x2 x3 3 6x1 2x2 4x3 2 1 x1 4x2 5x3 1 4 对于线性系统有Ax b 矩阵运算功能 A 31 1 124 145 b 3 6 2 1 1 4 x A bx 1 4818 0 46060 3

13、848 33 2 数据分析 34 MATLAB能轻松绘出二 三维图形 3 绘图功能 35 例4 用简短命令计算并绘制在0 x 6范围内的sin 2x sinx2 sin2x x linspace 0 6 y1 sin 2 x y2 sin x 2 y3 sin x 2 plot x y1 x y2 x y3 绘图功能与计算结果的可视化 36 例5 输入如下命令就可得到如图所示的漂亮图画 x y z peaks 30 surfl x y z 有亮度的曲面图 37 x y z peaks 30 surfl x y z 有亮度的曲面图shadinginterp 插值加色彩colormappink 单

14、一色彩曲面图mesh x y z xlabel X axis ylabel Y axis zlabel Z axis title surflofpeaks 38 用四种方法描述cos x sin y 图形 39 例6 40 例7 41 黑白图像的传输结果 原图16dB12dB 1dB0dB 42 彩色图像传输结果 26dB 22dB 原图 12dB 1dB 0dB 43 1 2网上资源 网上有很多专业或业余网站提供了许多有价值的MATLAB资源 Matlab中文论坛Mathworks公司中文网页 44 1 3MATLAB7 0的工作环境 1 3 1MATLAB的启动桌面快捷方式启动开始菜单方式

15、启动 45 MATLAB7 0的工作环境 46 1 3 2MATLAB和退出Matlab菜单命令 关闭按钮在Matlab命令窗口输入exit或quit 47 1 3 3Matlab工作环境界面 四个工作窗口 CommandWindowsWorkspaceCommandHistoryCurrentDirectory 一 Matlab桌面所包含的物件 根据用户的需要 可以选定并激活相应的视窗进行操作 48 49 二 MATLAB的四个窗口 双击MATLAB图标 就可以进入命令窗口 出现命令等待符合 此时意味着系统处于准备接受命令的状态 可以在命令窗口中直接输入MATLAB的各种命令 函数 表达式

16、执行程序并显示除图形外的所有运算结果 1 命令窗口 CommandWindows 50 在默认设置下 历史记录窗口会自动保留自安装起所有用过的命令和变量的历史记录 并且还注明了使用时间 从而方便了用户查询 2 命令历史记录窗口 CommandHistory 51 工作空间窗口以列表形式显示所有目前内存中存放的变量名 变量存储数据的维数 变量存储的字节数和变量类型说明 工作空间在MATLAB中是一个很重要的概念 它由运行MATLAB的程序或命令所生成的所有变量和MATLAB本身提供的常量构成 3 工作空间窗口 Workspace 52 53 在当前目录窗口中可以显示或改变当前目录 还可以显示当前目录下的文件并提供搜索功能 4 当前目录窗口 CurrentDirectory 54 1 4MATLAB命令窗口的主要操作 待机状态 工作窗出现以后 即可进行各种操作 55 1 4 1命令窗简单操作示例 1 最简单的计算器使用法 MATLAB中基本代数运算符 56 步骤 1 用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容 12 2 7 4 3 2 2 在上述表达式输入完成后 按 Enter 键 该就指令