《毕业论文--基于MATLAB数字信号处理教学实验系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文--基于MATLAB数字信号处理教学实验系统（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业论文毕业论文-基于基于 MATLABMATLAB 数字信号处理教学实验系统数字信号处理教学实验系统分类号 编 号 毕 业 设 计题目 基于 MATLAB 数字信号处理教学实验系统目 录摘要1Abstract2第 1 章 绪论 31.1 课题研究的背景及意义31.2 教学实验系统简介 31.3 设计的目标任务4第 2 章 数字信号处理与开发环境的简介52.1 数字信号处理的简介52.2 MATLAB 简介与特点6MATLAB 的简介6MATLAB 的特点6第 3 章 实验系统方案设计 93.1 系统的基本模块93.2 系统设计步骤 10UI 10写回调函数 CallBack 12句柄图形之间
2、的层次关系 13获取与设置对象属性 14第 4 章 系统界面设计 154.1 系统的 GUI 界面154.2 实验主界面164.3 实验子界面18第 5 章 系统实验的具体内容215.1 基本信号的产生215.2 序列的基本运算225.3 离散傅里叶变换245.4 卷积运算 265.5 数字滤波器设计275.6 数字系统的结构28滤波器 28波器295.7 多速率信号处理基础30带 FIR 滤波器 30波纹 FIR 滤波器32第 6 章 总结 33参考文献34致谢35附录 1：外文文献和翻译36外文原文36外文翻译40附录 2：程序43摘要随着信息技术的不断发展，数字信号处理已成为一个极其重要
3、的学科和技术领域，在通信、语音、图像、遥感、生物工程等众多领域得到了广泛的应用。数字信号处理的核心内容主要是信号的获取、传输和处理、识别及综合等。信号是信息的载体，系统是信息处理的手段。因此，为了更好的研究信号和系统的基本理论与方法，使同学们更好地理解和掌握数字信号处理的理论知识，在实验过程中，借助 MATLAB 这个平台来进行辅助设计。MATLAB 是用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境 With the continuous development of information technology,digital signal processing
4、 has become a very important subject and technology field。It has widely applicated in the communication, audio and image, remote sensing, biological engineering. The core content of digital signal processing, mainly is the signal transmission and processing, identification and so on. When the signal
5、 system is a carrier of information, information processing. Therefore, in order to better research signal and system of basic theory and method, help students better understand and master of digital signal processing theory knowledge, in the experimental process by MATLAB, the platform for computer
6、-aided design.MATLAB algorithm is used to develop, data visualization, data analysis and numerical calculation of the advanced technology and the interactive language environment. As a powerful scientific computing platforms, it almost to satisfy all computing requirements. As for simulation and pro
7、gram design and visualization of generality demand has increased, emphatically improve the MATLAB graphical user interface, greatly satisfy the needs of the users.GUIDE of matlab is a quick development enviroment.A graphics user interface for a teaching experiment software of digital signal process
8、has been designed and implemented.Integrating DSP experiments,a new computer aided instruction mode is derived throught this system which combing matlab and multimedia.Being active and this interface is friendly and open,this system is beneficial for the students to comprehend DSP theory and improve
9、s the teaching effect and efficiency.Key words: digital signal process; teaching experiment; Matlab; graphics user interface第 1 章 绪论1.1 课题研究的背景及意义“数字信号处理”在电子信息专业中是一门很重要的课程，它涉及的知识广泛，包括微积分、概率论、信号与系统等。学生在学习这方面的内容的时候，通常感觉比较抽象，对其中的基本理论和分析方法难以具体地理解和掌握。为此，很多学校安排了实验课程，借助一些优良的软件平台（如 MATLAB 等）来解决这一实际问题，帮助学生更好
10、地理解和掌握数字信号处理中的基本理论和分析方法，激发他们的学习兴趣，从而达到良好的教学效果。1.2 教学实验系统简介 数字信号处理实验环节在教学过程中是非常重要的，实验有助于学生理解和掌握所学的理论。MATLAB 是用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波数字信号处理系统具有以下一些明显的优点：（1）精度高。模拟网络的精度由元器件决定，模拟元器件的精度很难达到 10-3 以上，而数字系统只要 14 位字长就可达到 10-4 的精度。在高精度系统中，有时只能采用数字系统。 （2）灵活性高。数字系统的性能
11、主要由乘法器的系数决定，而系数是存放在系数存储器中的，只需改变存储的系数，就可得到不同的系统，比改变模拟系统方便得多。 （3）可靠性强。因为数字系统只有两个信号电平 0” 、l” ，因而受周围环境温度以及噪声的影响较小，而模拟系统，各元器件都有一定的温度系数，且电平是连续变化的，易受温度、噪声、电磁感应等的影响。如采用大规模集成电路，可靠性就更高。 （4）容易大规模集成。这是由于数字部件有高度规范性，便于大规模集成、大规模生产，对电路参数要求不严，故产品成品率高。尤其是对于低频信号，例如地震波分析，需要过滤几赫兹到几十赫兹信号，用模拟网络处理时，电感器、电容器的数值、体积和重量都非常大，性能亦
12、不能达到要求、而数字信号处理系统在这个频率处却非常优越。（5）时分复用。也就是利用数字信号处理器同时处理几个通道的信号。处理器运算速度越高，能处理的信道数目也就越多。 （6）可获得高性能指标。例如对信号进行频谱分析，模拟频谱仪在频率低端只能分析到 1OHz 以上频率且难于做到高分辨率（足够窄的带宽） ，但在数字的谱分析中，已能做到 10-3Hz 的谱分析。又如有限长冲激响应数字滤波器，则可实现准确的线性相位特性，这在模拟系统中是很难达到的。 （7）二维与多维处理。利用庞大的存储单元，可以存储一帧或数帧图象信号，实现二维甚至多维信号的处理，包括二维或多维滤波、二维及多维谱分析等。数字信号处理系统
13、也有其局限性，例如，数字系统的速度还不算高硬件的速度也只在几十兆赫以下，故不能处理很高频率的信号。另外，系统比较复杂，因而价格昂贵等也是其缺点。MATLAB 是（Matrix Laboratory）的简称，MATLAB 是美国 MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括 MATLAB 和 Simulink 两大部分和 Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的
14、程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。GUIDE（Graphical User Interface Development Enviroment）MATLAB 中一个专门用于 GUI 程序设计的向导设计器，通过 GUIDE 可以很方便地设计出各种符合要求的图形用户界面，用户可以根据提示完成新界面的制作，却不必了解新界面内部是如何工作的。GUI 设计既可以以基本的 MATLAB 程序设计为主，也可以用鼠标利用 GUID 工具进行设计，也可以综合以上两种方法进行设计。MATLAB 的特点（1）友好的工作平台和编程环境 MATLAB 由一
15、系列工具组成。这些工具方便用户使用 MATLAB 的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括 MATLAB 桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着 MATLAB 的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB 的用户界面也越来越精致，更加接近 Windows 的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的 MATLAB 提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。 （2）简单易用的程序语
16、言 Matlab 一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序（M 文件）后再一起运行。新版本的 MATLAB 语言是基于最为流行的 C语言基础上的，因此语法特征与C语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是 MATLAB 能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。 （3）强大的科学计算机数据处理能力 MATLAB 是一个包含大量计算算法的集合。其拥有 600 多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如 C 和 C+ 。在计算要求
