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MATLAB 实现《信号与系统》课件

编辑:admin    来源:毕业设计    作者:毕业论文

  本毕业设计编号为Matlab_004,由Matlab开发
  内容:程序代码,毕业论文(16314字),原理图
  摘要: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。
  关键词:信号与系统,MATLAB,教学
  目录
  第一章  引言1
  1.1 论文写作的大背景1
  1.2 问题的提出2
  第二章  MATLAB软件简介5
  2.1 MATLAB介绍及其特点、功能、优点5
  2.2 MATLAB语言平台简单介绍7
  2.3 图形用户界面编程过程7
  第三章 《信号与系统》课程介绍9
  3.1 《信号与系统》简介9
  3.2本设计涉及的《信号与系统》课程内容介绍10
  第四章  MATLAB与《信号与系统》结合的简单实例12
  4.1 MATLAB中信号的表示和可视化12
  4.2 信号与系统与 MATLAB结合其他例子14
  第五章 实验系统的设计过程和主要代码15
  5.1 实验系统的设计过程15
  5.2 系统设计过程详细介绍24
  第六章  实验系统各模块简单介绍34
  6.1 函数基本性质模块介绍34
  6.2 信号抽样模块简单介绍37
  6.3 信号频谱分析模块简单介绍37
  6.4 LTI系统特性模块简单介绍39
  第七章 结论及进一步研究方向41
  参考文献42
  致   谢43
  第一章  引言
  1.1 论文写作的大背景
  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、实验室里度过的,课堂和实验室的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,课堂和实验的教学效果如何,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。
  1. 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”和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;学习热情普遍不高,缺乏构造学生知识层和科学、人文层次等。
  2. 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。
  3. 应高度重视教学观念和教学方法的改革。江泽民同志1996 年6 月在全教会上指出,教育在培养民族创新精神和培养创新人才上,肩负着特殊的使命。“必须转变妨碍学生创新精神和创新能力发展的教育观念、教育模式,特别是由教师单向灌输知识,以考试分数作为衡量教学质量的唯一标准。” 陈至立同志也指出:“教学方法已不是一个战术问题,而是一个战略问题”。
  2.2 MATLAB语言平台简单介绍
  2.2.1  程序编制步骤
  1、进入编译平台。在Windows上平台上双击桌面的MATLAB图标或者选择[开始]→[程序]→[MATLAB],均可以进入MATLAB编辑平台。
  2、编译m文件或者通过命令窗口输入适当的函数命令。
  3、若使用图形用户界面编程,则设计MATLAB下可视化程序界面(加入控件、对有关属性进行设置等)并编制相应的m文件。
  4、M文件有命令文件和函数文件两种形式,命令文件的变量均为全局变量且无参数传递,而函数文件一般由function命令开始,变量通常是局部变量,可以传递多个输入输出参数。
  5、执行编译过程并修改完善程序
  2.2.2  使用帮助文件
  MATLAB的函数命令很多,全部记住既不需要也不可能,这些函数可以通过以下两种方法学习。
  1、使用函数在线帮助。通常使用命令help,比如要知道函数sin的含义、格式、实例,可在命令窗口中键入help sin。对于已知函数命令名称,但不熟悉其具体使用方法的命令来说,使用help命令时,函数命令名称通常都是小写字母。
  2、使用全部帮助。在MATLAB的自述文件中给出了MATLAB中的全部帮助,包括MATLAB语言介绍、函数命令含义与算法、工具箱说明、典型算例等。
  2.3 图形用户界面编程过程
  此次实验系统的开发我主要使用图形用户界面进行编程操作,图形界面的外观设计的可视化编程过程如下:
  1、进入GUI(图形用户界面);
  2、添加图形对象;
  3、修改菜单属性;
  4、修改图形对象属性;
  5、编辑回调函数或命令;
  6、另存为图形文件;
  7、打开图形文件,对有关对象属性进行修改。
  第三章 《信号与系统》课程介绍
  3.1 《信号与系统》简介
  3.1.1 《信号与系统》课程简介
  信号与系统课程把具体系统的物理功能抽象为系统的数学模型,经过数学解析,再回到物理实际,以揭示信号与系统得一般特性,是通信与信息系统、交通信息与控制工程、信号与信息处理等学科专业本科生必选的技术基础课程。该课程同样也对我们遥感科学技术专业的学生进一步学习专业知识有很大帮助。
  本课程主要讨论确定性信号的时域和频域分析,线性时不变系统的描述与特性,以及信号通过线性时不变系统的时域分析与变换域分析。通过本课程的学习,使学生牢固掌握信号与系统的时域、变换域分析的基本原理和基本方法,理解傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换的数学概念、物理概念与工程概念,掌握利用信号与系统的基本理论与方法分析和解决实际问题的基本方法,可以为学生今后进一步学习数字信号处理、通信原理、数字图像处理、遥感原理、遥感图象处理等课程打下良好的基础。
  3.1.3  《信号与系统》课程的基本要求
  通过本课程的学习,应理解和掌握信号分析与系统分析的基本方法、理论及应用,为专业课学习打下必要的基础。
  1.了解信号的时域特性,学会建立一阶、二阶线性时不变连续系统的微分方程;掌握零输入响应、零状态响应和全响应等概念和一阶、二阶电路和计算等;学会计算冲激响应和卷积积分。
  2 .掌握周期信号的非周期信号的频谱及其特点,熟悉傅里叶变换及其主要性质,了解连续系统的频域分析方法。
  3.掌握单边拉普拉氏变换及其主要性质,熟悉电路和复频域模型及其计算方  法,了解系统函数的概念。
  4.了解离散信号及其表示,熟悉 Z变换及Z反变换的基本计算方法。
  第四章  MATLAB与《信号与系统》结合的简单实例
  利用MATLAB 的数值计算和分析功能,将学生从繁杂的数学运算及推导中解脱出来。 《信号与系统》课程中有许多复杂的数学运算及推导,例如微积分运算,微分方程求解,差分方程求解,多项式求根,系统零极点计算,部分分式展开,卷积积分,卷积和运算等。 在传统的教学中,这类运算都是由学生经过手算来完成的,既耗费了大量的时间又达不到理想的学习效果. 利用MATLAB 可以让学生学会用科学的运算方法解决问题,从繁重的手工数学运算中解脱出来,将学习重点放在对信号与系统分析的基本概念、方法和原理的理解和运用上.
  第七章 结论及进一步研究方向
  本系统基本实现了信号的基本运算、信号抽样、调制、系统仿真、滤波器等功能模块。借助该教学系统学生可以从传统的既费时又费力的计算中摆脱出来,而把学习重点放在对概念原理的理解和实际应用中来,相信可以很好地提高教学效果,同时也能有效提高学生利用计算机编程解决实际问题的能力。
  但由于本人对《信号与系统》课程和MATLAB语言认识有限,该实验系统存在诸多缺陷。比如系统并没有包含所有《信号与系统》的重要实验;界面粗糙,不够美观,可操作性不强;帮助功能不完善等等。
  通过这阵子对MATLAB的学习,我发觉该软件在科学分析和数学计算等方面功能确实十分强大,因此我们也可以利用MATLAB的上述功能应用于其他电子信息课程的辅助教学,如数字信号处理,电磁场与电磁波等等。
  另外,我们也可以尝试使用其他计算机仿真软件来编写简单实用的《信号与系统》实验系统。如 SystemView、Pspice、EWB等,相信由于这些软件各具特色,各有所长,应用它们编制出来的实验系统也会各有千秋,能对《信号与系统》的教学起到很好的辅助作用。
  参考文献
  [1] 曾禹村,信号与系统,北京理工大学出版社,2001
  [2] 郑君里,信号与系统,高等教育出版社,2000
  [3] 刘树棠,信号与系统分析及MATLAB实现,西安交通大学出版社,2004
  [4] 彭燕标,浅析MATLAB 在信号与系统课程教学中的应用,揭阳职业技术学院信息工程学院,2005
  [5] 梁虹, 梁洁等. 信号与系统分析及MATLAB实现. 北京:电子工业出版社,2002
  [6] 孙贵根, 刘敏华, 吴桂峰,以一条主线两个重点贯串“信号与系统”课程教学,扬州大学信息工程学院 ,2005
  [7] 孙子文, 于凤芹, 《信号与系统》课程教学改革与实践,江南大学通信与控制工程学院,2004
  [8] 邓海,System View 在《信号与系统》课程教学中的应用,江西财经大学电子学院,2005
  [9] 王树红, EWB 软件在电子技术教学中的应用, 太原大学计算机系,2005
  [10] 马俊兴,刘晓艳,基于MATLAB的连续时间系统分析 河南教育学院学报,2005

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