【正文】 目 錄 1 引言 ............................................................................................................................. 1 2MATLAB 簡(jiǎn)介 ............................................................................................................ 2 簡(jiǎn)介 .................................................................................................. 2 圖形用戶界面簡(jiǎn)介 ........................................................................................... 3 3 基于 MATLAB 的 FFT 算法實(shí)現(xiàn) ............................................................................. 4 設(shè)計(jì)思想 ........................................................................................................... 4 系統(tǒng)總體流程圖 ............................................................................................... 4 運(yùn)算規(guī)律及編程思想 ................................................................................ 4 圖片的選取 ............................................................................................. 4 算法的基本原理 ...................................................................... 5 算法的運(yùn)算規(guī)律及編程思想 .................................................. 7 4MATLAB 程序 實(shí)現(xiàn) .................................................................................................... 9 輸入界面 .......................................................................................... 9 設(shè)計(jì)結(jié)果 ........................................................................................................... 9 5 系統(tǒng)人機(jī)對(duì)話界面 ................................................................................................... 11 界面設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 11 運(yùn)行調(diào)試 ......................................................................................................... 12 心得體會(huì) ...................................................................................................................... 14 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 15 附錄 I MATLAB 設(shè)計(jì)程序 ......................................................................................... 16 附錄 II GUI 回調(diào)函數(shù) ................................................................................................. 20 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 1 引言 MATLAB 是矩陣實(shí)驗(yàn)室（ Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱，是美國(guó) MathWorks公司出品的商數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括 MATLAB 和 Simulink兩大部分。 MATLAB 的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。 附加的工具箱（單獨(dú)提供的專用 MATLAB 函數(shù)集）擴(kuò)展了 MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問(wèn)題。它以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)，把計(jì)算、可視化、程序設(shè)計(jì)融合在一個(gè)簡(jiǎn)單易用的交互式工作環(huán)境中，是一款數(shù)據(jù)分析和處理功能都非常強(qiáng)大的工程適用軟件。它可以將聲音文件變換為離散的數(shù)據(jù)文件，然后利用其強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力處理數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)濾波、傅立葉變換、時(shí)域和頻域分析、聲音回放以及各種圖的呈現(xiàn)等，它的信號(hào)處理與分析工具箱位語(yǔ)音信號(hào)分析提供了十分豐富的功能函數(shù)，利用這些功能函數(shù)可以快捷而又方便的完成語(yǔ)音信號(hào)的處理和分析以及信 號(hào)的可視化。數(shù)字信號(hào)處理是 MATLAB 重要應(yīng)用的領(lǐng)域之一。 對(duì)于有限長(zhǎng)序列 x(n),若要求其 N 點(diǎn)的傅里葉變換（ DFT）需要經(jīng)過(guò) 2N 次復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算和 ? ?1??NN 次復(fù)數(shù)加法運(yùn)算。隨著 N 的增加，運(yùn)算量將急劇增加，而在實(shí)際問(wèn)題中， N 往往是較大的，如當(dāng) N=1024 時(shí)，完成復(fù)數(shù)乘法和復(fù)數(shù)加法的次數(shù)分別為百萬(wàn)以上，無(wú)論是用通用計(jì)算機(jī)還是用 DSP 芯片，都需要消耗大量的時(shí)間和 機(jī)器內(nèi)存，不能滿足實(shí)時(shí)的要求。因此， DFT 的這種運(yùn)算只能進(jìn)行理論上的計(jì)算，不適合對(duì)實(shí)時(shí)處理要求高的場(chǎng)合。因此，研究作為 DSP 的快速算法的 FFT 是相當(dāng)必要的，快速傅里葉變換（ FFT）是為提高 DFT 運(yùn)算速度而采用的一種算法，快速算法的種類很多，而且目前仍在改進(jìn)和提高，它是根據(jù)離散傅里葉變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對(duì)離散傅立葉變換的算法進(jìn)行改進(jìn)獲得的?；诒緦W(xué)期所學(xué)的 DITFFT 的運(yùn)算規(guī)律和編程思想以及 MATLAB 的學(xué)習(xí)和使用，本課設(shè)要求在 MATLAB 環(huán)境下編寫基 2 DITFFT 算法實(shí)現(xiàn)對(duì)離散信號(hào)的快速傅里葉 變換，再與 MATLAB 軟件自帶的 FFT 函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)離散信號(hào)的傅里葉變換進(jìn)行比較，如果得到的頻譜相同，那么我們編寫的程序就是正確的。本課程設(shè)計(jì)主要是對(duì)數(shù)字信號(hào)的分析。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 2MATLAB 簡(jiǎn)介 簡(jiǎn)介 MATLAB 是美國(guó) MathWorks 公司出品的商業(yè) 數(shù)學(xué)軟件 ，用于 算法 開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、 數(shù)據(jù)分析以及 數(shù)值計(jì)算 的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB 和 Simulink兩大部分 。 MATLAB 是由美國(guó) mathworks 公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式 程序設(shè)計(jì) 的高科技計(jì)算環(huán)境。它將 數(shù)值分析 、 矩陣計(jì)算 、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非 線性 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 建模 和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效 數(shù)值計(jì)算 的眾多科學(xué) 領(lǐng)域 提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 （如C、 Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。 MATLAB和 Mathematica、 Maple 并稱為四大 數(shù)學(xué) 軟件。它在 數(shù)學(xué) 類科技應(yīng)用軟件中在 數(shù)值計(jì)算 方面首屈一指。 MATLAB 可以進(jìn)行 矩陣 運(yùn)算、繪制 函數(shù) 和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn) 算法 、創(chuàng)建用戶界面、連接其他 編程語(yǔ)言 的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、 信號(hào)處理 與通訊、 圖像處理 、 信號(hào)檢測(cè) 、 金融建模 設(shè)計(jì)與分析等 領(lǐng)域 。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是 矩陣 ，它的指令 表達(dá)式 與 數(shù)學(xué) 、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來(lái)解算問(wèn)題要比用 C、 FORTRAN 等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且 MATLAB 也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使 MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的 數(shù)學(xué)軟件 。在新的版本中也加入了對(duì) C、 FORTRAN、 C++、 JAVA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用 ， 用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù) 庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的 MATLAB 愛(ài) 好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。 MATLAB 的特點(diǎn)： (1)高效的 數(shù)值計(jì)算 及符號(hào)計(jì)算功能，能使用戶從繁雜的 數(shù)學(xué) 運(yùn)算分析中解脫出來(lái)； (2)具有完備的圖形處理功能 ,實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果和編程的可視化 ； (3)友好的用戶界面及接近 數(shù)學(xué) 表達(dá)式 的自然化語(yǔ)言，使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握； (4)功能豐富的應(yīng)用工具箱 (如信號(hào)處理