基于matlab数字信号处理实验平台设计

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1、基于matlab数字信号处理实验平台设计目录第一章：绪论1.1研究的意义和背景第一章绪论1.1研究的意义和背景matlab是一个高性能的科学计算软件，广泛应用于数学计算、算法开发、数学建模、系统仿真、数据分析处理及可视化、科学和工程绘图、应用系统开发等。当前它的使用范围涵盖了工业、电子、医学、医疗、建筑等领域。自20世纪80年代推出后，matlab便得到了广大工程技术人员的极大欢迎和认可，并得到了快速的发展。到20世纪90年代，matlab已经成为国际控制界公认的标准计算软件。matlab语言是一种简单、高效、功能极强的高级语言，具有强大的矩阵运算能

2、力和极高的编程效率，这一方面使得matlab程序可以被高度向量化，另一方面使得程序易读易写。目前在欧美各国matlab的使用十分普及。在大学的数学、工程和科学系科，matlab被用作许多课程的辅助教学手段；在科研机构和工业界，matlab是高质量新产品研究、开发和分析的主要工具之一。matlab开放的产品体系使matlab成为了诸多领域的首选开发软件，matlab也成为目前数值计算、信号与系统的可视化等领域设计和仿真不可或缺的技术，在机械、电子、自动化、水利工程等领域有着广泛的应用前景。matlab提供的工具箱已覆盖信号处理、系统控制、统计计算、优化

3、计算、神经网络、小波分析、偏微分方程、模糊逻辑、动态系统模拟、系统辨识和符号运算等各个领域。目前，matlab用于数字信号处理仿真实验平台的设计已经十分普遍，很多实验在真正在实验室操作之前，一般先进行仿真，而matlab为此提供了十分便利的条件。在现在社会分工及其复杂，实验成为了科学研究的必需。而实验室有限和实验越来越多的矛盾就凸显出来了。所以，人们想出了在计算机上，利用一定的软件进行模拟实验的办法，而matlab就是其中一款十分受欢迎的软件。用matlab设计出来的数字信号处理仿真平台，使更多的能够参与到实验中来，由于平台有高度仿真的效果，所以对科

4、学的发展也起到很大的推动作用。在计算机演主角的21世纪，仿真平台使得实验能在计算机上进行，使实验跟上了时代的步伐，是科学史上的一大进步。1.2研究的目的在matlab环境下建立一个实验平台，这个平台能够进行一些简单的模拟实验。例如：极点留数分解、Z反变换、求数字滤波器的频率响应、绘制滤波器的零极点图等。鉴于很多实验的实际操作相当复杂，先这个平台上进行模拟，成功后再到实验室进行实验。很好地提高实验的准确性和效率。该平台主要用于学生的模拟实验，在实验室条件有限的情况下，使学生能掌握基本的实验技巧，通过实验更好地理解和掌握有关知识。1.3研究的内容本文主要

5、研究和涉及的内容有有以下几方面：（1）用matlab表示和实现离散时间和系统。典型信号的产生和信号运算子函数，在数字信号处理理论和MATLAB信号处理工具箱的基础上编写子函数，子函数包括:信号的加、乘、位移、翻褶、抽取、插值、奇偶综合和卷积运算，（信号应包含正弦信号，方波信号和三角波信号）（2）MATLAB在Z变换、傅立叶变换中的应用。用matlab实现极点留数分解、Z反变换、求数字滤波器的频率响应、绘制滤波器的零极点图、快速傅里叶变换和反变换、线性调频Z变换、离散余弦正变换和反变换等。（3）基于MTALB的IIR数字滤波器的设计。采用巴特沃兹型设计

6、数字低通滤波器、采用巴特沃兹型设计数字带通、采用巴特沃兹型设计数字高通、采用巴特沃兹型设计数字带阻滤波器、采用切比雪夫型设计数字滤波器、用脉冲响应不变法设计数字滤波器、用双线法设计数字滤波器、IIR数字滤波器的综合设计。（4）基于MATLAB的FIR滤波器的设计。7种窗函数的产生、设计多带滤波器、利用切比雪夫最佳一致逼近法设计低通、利用切比雪夫最佳一致逼近法设计多带陷波器、频率采样法设计数字滤波器、FIR数字滤波器的最优字滤波器的综合设计。（5）用simulink进行仿真。Simulink是matlab提供的实现动态系统建模和仿真的一个软件包。它让用

7、户把精力从编程转向模型的构造。1.4国内外研究发展情况随着科学技术的发展,传统的实验室不足，不能满足越来越多的实验需求,远远满足不了现代教学的需要.另外学生在实验室操作往往无法在短时间内达到很好的效果.计算机技术的飞速发展和MATLAB软件的推出,利用计算机进行模拟仿真实验越来越受欢迎。MATLAB是数字信号处理的一个卓越平台,具有开放的环境、功能极强的矩阵运算、图形绘制、数据处理、各种工具箱等许多优点,为系列课的教学提供了一个连续的、有实用价值的工具。在国内国外，仿真实验平台已经发展了有些年头，特别是在很多高校里的实验研究，仿真实验已经成为必不可少

8、的一步。在我国，由于连年扩招，实验室短缺的状况十分突出，所以很多高校里面，有些实验只在计算机的仿真平台上进行