MTALAB在信号与系统课程中的应用毕业设计论文.docx

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MTALAB在信号与系统课程中的应用毕业设计论文

本科毕业设计（论文）

题目MTALAB在信号与系统

课程中的应用

专业电子信息工程

中国人民解放军海军航空工程学院

2010年5月

摘要

随着计算机在科学领域的普及，利用计算机在MATLAB在信号系统可以画出波形图，本文论述了在信号与系统分析中如何利用MATLAB软件编程使一些运算量较大、抽象的问题变得简单而直观。

信号系统，或者说对信号的数字处理，是60年代前后发展起来的一门新兴学科。

进入70年代以来，随着电子计算机、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI），以及微处理器技术的迅猛发展。

所设计的《MTALAB在信号与系统课程中的应用》课程实验包括“信号分析”、“信号抽样”、“系统仿真”、“傅立叶的应用”四大块实验。

关键词：

MATLAB信号系统

Abstract

Takeofftowant

MakeuseofacalculatorandcandrawawaveformdiagraminthesignalsystemintheMATLABalongwiththecalculatoruniversalityinsciencerealm,thistextdiscusshowinthesignalandsystemtheanalysismakeuseoftheMATLABsoftwareplaitdistancetomakesomeoperationquantitycomparegreatly,abstractoftheproblembecomeinbriefbutkeepaview.Thesignalsystem,orsaythenumericalprocessingtowardthesignal,isanewlyarisenacademicsthatdevelopsinfrontandbackin60's.Entersince70's,alongwithcomputer,largescaleintegration（LSI）withsuperlargescaleintegration（VLSI）,andmicroprocessortechnicalfastfiercedevelopment.

Designof《accordingtoMTALABthesignalandthesystemconjectureexperiment》thecourseexperimentinclude"signalanalysis","thesignalsampling","thesystemimitatereally","thesignleaf'sapplication"fourbigpieceexperiments.

Keyword:

MATLABsignalsystem

第一章绪论

§1.1本文的意义

1.1信号系统的重要性

随着现代科学技术和社会生产力的飞速发展，信息化、高技术化成为当今世界新技术革命的重要特征。

近十年来，计算机技术与通信有力结合的新成就，不断满足着人类日益增长的信息需求。

据统计，在人类获取的信息总量中，听觉信息占20%，而视觉信息却高达60%～70%。

所以人类对于形象、生动、真实、全面的通信具有更大需求。

１．信号在处理过程中更加稳定

信号参数不象模拟信号参数那样容易受电阻、电容、运算放大器或是温

度变化的影响。

一个数字系统也很少受器件使用时间的影响，所以数字系统要比模拟系统稳定得多。

这保证了应用系统的稳定性以及较长的使用寿命。

２．信号处理系统的可预见性

当一个信号处理系统设计完成后，我们可以通过仿真或是其它手段直接

看到结果，而且这与最终应用中出现的情况是一样的：

同时，所有拷贝的数字信号处理系统间是没有性能差别的。

３．特殊功能

　信号处理可以完成许多模拟信号处理所达不到的功能，如线性相位响应，

还有一些模拟信号不能处理的问题如无损压缩、纠错编码等。

４．适应性和可编程能力

　信号处理具有极强的适应能力，可以在多种领域内应用。

同时，数字信

号处理的设计也相对简单，并且可以根据不同的应用迅速对设计进行改进或重新设计。

５．成木低廉

信号处理器多通过超大规模集成电路实现，相对使用大量的模拟器件完

成同一任务来讲，数字信号处理器的成本是很低的。

由于信号处理具有以上优点，信号处理在现实生活中得到了广泛的

应用。

目前，信号处理技术己广泛应用于数字通信、语音合成、图像处理、

多媒体技术、高清晰度电视、数字音响、’以及机器人等各个领域.

图像增强是为了突出图像中的有用信息，扩大不同影像特征间的差别，以便提高对图像的解译和分析能力，使之更适合实际应用。

图像增强主要包括波谱特征增强和空间特征增强。

波谱特征增强是为了突出不同地物之间波谱特征的差别，空间特征增强主要突出空间形态特征、边缘、线条及结构纹理特征。

频域增强是将图像作傅立叶变换后，在变换域上进行增强处理，然后再作傅立叶逆变换得到增强图像。

常用的频域增强方法有：

低通滤波、高通滤波，带通和带阻滤波，同态滤波。

本文主要介绍了低通滤波和高通滤波的方法，通过《数字图象处理》课程的学习，利用Matlab软件来实现简单的数字图象处理的图象增强。

本文论述了在信号与系统分析中如何利用MATLAB软件编程使一些运算量较大、抽象的问题变得简单而直观。

本文介绍了仿真分析软件Matlab以及图形用户界面设计的组成、基本功能、特点和仿真分析原理，并结合信号与系统实验的特点，设计出了信号与系统数字仿真实验系统。

仿真是以相似性原理设备为工具，借助系统模型对真实系统进行试验研究的一门综合性技术。

它以控制论、信息技术及相关领域的有关知识为基础，以计算机和各种专用物理利用物理或数学方法来建立模型，类比模拟现实过程或者建立假想系统，以寻求过程的规律，研究系统的动态特性，从而达到认识和改造实际系统的目的。

计算机仿真是在研究系统过程中根据相似原理，利用计算机来逼真模拟研究对象。

仿真技术具有很高的科学研究价值和巨大的经济效益。

由于仿真技术的特殊功效，特别是安全性和经济性，使得仿真技术得到广泛的应用，它在许多复杂工程系统的分析和设计研究中越来越成为不可缺少的工具。

归纳起来仿真技术主要有如下几种用途：

（1）优化系统设计。

在实际系统建立以前，通过改变仿真模型结构和调整系统参数来优化系统设计。

如控制系统、数字信号处理系统的设计经常要靠仿真来优化系统性能；

（2）系统故障再现，发现故障原因。

实际系统故障的再现必然会带来某种危害性，这样做是不安全和不经济的，利用仿真再现系统故障则是安全的和经济的；

（3）验证系统设计的正确性；

（4）对系统或其子系统进行性能评价和分析；

（5）训练系统操作员；

（6）为管理决策和技术决策提供支持。

本文所设计的仿真实验系统，是依据信号与系统的基本理论，利用计算机软件对简单的信号处理过程进行仿真，实现了在实验室完成的实验。

以虚代实、以软代硬使信号处理变得轻松。

实现了对硬件实验的仿真，可完全取代硬件实验，可以自由方便地完成实验。

并突出了信号与系统课程的重点和难点，并与工程实际应用结合起来，通过仿真实验，可加深对所学课堂内容的理解与掌握；

§1.2信号系统的概述

信号系统，或者说对信号的数字处理，是60年代前后发展起来的一门新兴学科。

进入70年代以来，随着电子计算机、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI），以及微处理器技术的迅猛发展，数字信号处理无论在理论上还是在工程应用中，都是目前发展最快的学科之一，并且日趋完善和成熟。

由干数字计算机和大规模集成电路的发展和普及，有人似乎认为现在是‘数字万能”的时代了，这是一种偏见。

作为一次信息源，或称为原始信号源，例如语音、图像等模拟信号，它的重要性今后也不会改变。

然而，数字技术的发展却为模拟信号的数字处理开辟了广阔的前景。

对数字信号处理没有一个严格的定义，我们不妨把用包括软件在内的数字技术来处理模拟信号叫做数字信号处理。

或者简单地说，数字信号外理就是用数字的方法对信号进行变换和处理。

从学科的内容看，数字滤波器和快速傅里叶变换是数字信号处理的两个最重要的学科分支；也是数字信号处理的核心内容。

如果仅仅用数字滤波器代替某个系统中的模拟滤波器，则还不能充分发挥数字技术的特长。

事实上，对信号进行调制、滤波、变换、增强、压缩、检测、估计、识别等，都是数字信号处理的研究范围。

用数字的方法实现具有各种功能的信号处理系统，可以使系统做到更加经济和小型化，进而有可能实现过去用模拟技术难以实现的各种功能。

模拟信号数字化处理此系统先将模拟信号变换为数字信号，经数字信号处理后，再变换成模拟信号输出。

其中抗混叠滤波器的作用，是将输入信号x（t）中高于折叠频率（其值等于采样频率的一半）的分量滤除，以防信号频谱的混叠。

随后，信号经采样和A/D变换后，变成数宁信号x（n）。

数字信号处理器对x（n）进行处理，得到输出数字信号y（n），经D／A变换器变成模拟信号。

此信号经低通滤波器，滤除不需要的高频分量，最后输出平滑的模拟信号y（t）。

实际的数字信号处理有些系统只需数字信号输出，就不需要D／A变换器；有些系统的输入已经是数字信号，那么就不需要A／D变换器；对于纯数字系统测只需要数字信号处理器这一核心部分就行了。

目前，数字信号处理技术已广泛应用于数字通信、雷达、遥感、声纳、语音合成、图像处理、测量与控制、高清晰度电视、数字音响、多媒体技术、地球物理学、生物医学工程、振动工程，以及机器人等各个领域，而且随着科学技术的发展，其研究范围和应用领域还在不断地发展和扩大。

§1.3本的工作文进行

所设计的《MTALAB在信号与系统课程中的应用》课程实验包括“信号分析”、“信号抽样”、“系统仿真”、“傅立叶的应用”四大块实验。

1.信号系统在MATLAB的应用，用MATLAB做出的波形图。

2.利用matlab进行信号线性系统分析基础，和MATLAB的发展。

在当今社会的重要性。

3.傅立叶在MTALAB中的应用.

第二章Matlab的特点及基本功能

§2.1MATLAB的发展史

系统仿真软件以MATLAB为代表。

MATLAB语言的首创者CleveMoler教授在数值分析，特别是在数值线性代数的领域中很有影响，他曾在密西根大学、斯坦福大学和新墨西哥大学任数学与计算机科学教授。

1980年前后，当时的新墨西哥大学计算机系主任Moler教授在讲授线性代数课程时，发现了用其他高级语言编程极为不便，便构思并开发了MATLAB（MATrixLABoratory，即矩阵实验室）,这一软件利用了当时数值线性代数领域最高水平的EISPACK和LINPACK两大软件包中可靠的子程序，用Fortran语言编写了集命令翻译、科学计算于一身的一套交互式软件系统。

MATLAB（矩阵实验室）作为编程语言和可视化工具，具有丰富的一系列功能，可解决工程、科学计算和数学学科中许多问题，是目前高等院校与科研院所广泛使用的优秀应用软件。

该软件功能强大，界面直观，语言自然，使用方便，在信号分析与处理、控制系统的仿真及神经网络的研究等多个方面已得到了广泛的应用。

MATLAB的第一个商业化的版本是1984年推出的是3.0的DOS版本，1992年MathWorks公司于推出了4.0版本，1994年的4.2版本扩充了4.0版本的功能，尤其在图形界面设计方面更提供了新的方法。

1997年推出的5.0版允许了更多的数据结构，如单元