【文章內(nèi)容簡介】 a analysis and numerical calculation of the advanced technology and the interactive language environment. As a powerful scientific puting platforms, it almost to satisfy all puting requirements. As for simulation and program 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 graphics user interface for a teaching experiment software of digital signal process has been designed and DSP experiments,a new puter aided instruction mode is derived throught this system which bing matlab and active and this interface is friendly and open,this system is beneficial for the students to prehend DSP theory and improves the teaching effect and efficiency. Key words: digital signal process。 teaching experiment。 Matlab。 graphics user interface 第 2頁 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 1章 緒論 課題研究的背景及意義 “數(shù)字信號處理 ”在電子信息專業(yè)中是一門很重要的課程，它涉及的知識廣泛，包括微積分、概率論、信號與系統(tǒng)等。學(xué)生在學(xué)習(xí)這方面的內(nèi)容的時候，通常感覺比較抽象，對其中的基本理論和分析方法難以具體地理解和掌握。為此，很多學(xué)校安排了實驗課程，借助一些優(yōu)良的軟件平臺（如 MATLAB等）來解決這一實際問題，幫助學(xué)生更好地理解和掌握數(shù)字信號處理中的基本理論和分析方法，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，從而達到良好的教學(xué)效果 。 教學(xué)實驗系統(tǒng)簡介 數(shù)字信號處理實驗環(huán)節(jié)在教學(xué)過程中是非常重要的，實驗有助于學(xué)生理解和掌握所學(xué)的理論。 MATLAB 是用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境。作為強大的科學(xué)計算平臺，它幾乎滿足所有的計算要求。隨著對仿真和程序設(shè)計通用性及可視化需求的日益增加，MATLAB著重改善了圖形用戶界面的制作，極大地滿足了用戶的需求。 MATLAB的 GUID是專門用于圖形用戶界面的快速開發(fā)環(huán)境， 現(xiàn)在大多數(shù)高校都借助于 MATLAB進行輔助教學(xué)， MATLAB語言是一種 非常適合信號分析與處理的語言，它的使用對學(xué)生理解數(shù)字信號處理中的許多基本理論起到極其重要的作用。 MATLAB 具有強大的圖形用戶界面生產(chǎn)能力，用戶可以根據(jù)自己的需要設(shè)計圖形界面。 本實驗系統(tǒng)以 MATLAB 為開發(fā)平臺，保證了該系統(tǒng)具有一定的通用性，它采用圖形交互的界面，不僅可以用于實驗教學(xué)，也可以用于輔助理論教學(xué)，操作起來非常方便，形象直觀。它開發(fā)了基本信號的產(chǎn)生，常用序列的計算，傅里葉變換，濾波器的設(shè)計等 MATLAB輔助分析與設(shè)計實驗。 通過這個實驗系統(tǒng)，可以將數(shù)字信號處理課程中許多抽象的理論知識形象地表示出來，使得原先實驗中較難觀察到的現(xiàn)象以及繁瑣的設(shè)計計算等，都能較簡單的解決。該實 第 3頁 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 驗系統(tǒng)為學(xué)生提供了一個形象而全面的演示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對數(shù)字信號處理課程中理論知識的理解。 設(shè)計的目標任務(wù) 在許多高校的相關(guān)專業(yè)，數(shù)字信號處理都被列為專業(yè)必修課。但是，它涉及的知識廣泛，包括微積分、概率論、信號與系統(tǒng)等。學(xué)生在學(xué)習(xí)這方面的內(nèi)容的時候，通常感覺比較抽象，對其中的基本理論和分析方法難以具體地理解和掌握。目前，我校的數(shù)字信號處理課程總共 48 個學(xué)時 ，其中有 6 個實驗學(xué)時，要想在這么短的時間內(nèi)讓學(xué)生較好地掌握數(shù)字信號處理的理論知識，這是比較困難的，所以可以利用 MATLAB友好的人際交互界面，制作出形象、開放的教學(xué)實驗系統(tǒng)，以此達到幫助學(xué)生更好的掌握數(shù)字信號處理理論知識的目的。 第 4頁 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 2章 數(shù)字信號處理與開發(fā)環(huán)境的簡介 數(shù)字信號處理的簡介 隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，信息時代和數(shù)字世界悄然到來，數(shù)字信號處理已成為一門重要的學(xué)科和一個極其重要的科學(xué)領(lǐng)域。它被廣泛地應(yīng)用于電子信息工程、通信工程、語音、圖像 、自動控制、雷達、遙感和生物工程等眾多領(lǐng)域。數(shù)字信號處理是把信號用符號或者是數(shù)字的形式表示成序列，通過通用（專用）信號處理設(shè)備或計算機，用數(shù)值計算的方法進行各種處理，它的目的是對真實世界的連續(xù)模擬信號進行測量或濾波，達到提取有用信息并加于利用的效果，例如檢測、變換、增強、參數(shù)提取、頻譜分析等。數(shù)字信號處理系統(tǒng)具有以下一些明顯的優(yōu)點： （ 1）精度高。模擬網(wǎng)絡(luò)的精度由元器件決定，模擬元器件的精度很難達到 103以上，而數(shù)字系統(tǒng)只要 14位字長就可達到 104的精度。在高精度系統(tǒng)中，有時只能采用數(shù)字系統(tǒng)。 （ 2）靈活性高。數(shù)字系統(tǒng)的性能主要由乘法器的系數(shù)決定，而系數(shù)是存放在系數(shù)存儲器中的，只需改變存儲的系數(shù)，就可得到不同的系統(tǒng)，比改變模擬系統(tǒng)方便得多。 （ 3）可靠性強。因為數(shù)字系統(tǒng)只有兩個信號電平 “0”、 “l(fā)”，因而受周圍環(huán)境溫度以及噪聲的影響較小，而模擬系統(tǒng)，各元器件都有一定的溫度系數(shù)，且電平是連續(xù)變化的，易受溫度、噪聲、電磁感應(yīng)等的影響。如采用大規(guī)模集成電路，可靠性就更高。 （ 4）容易大規(guī)模集成。這是由于數(shù)字部件有高度規(guī)范性，便于大規(guī)模集成、大規(guī)模生產(chǎn)，對電路參數(shù)要求不嚴，故產(chǎn)品成品率高。尤其是對于低頻信 號，例如地震波分析，需要過濾幾赫茲到幾十赫茲信號，用模擬網(wǎng)絡(luò)處理時，電感器、電容器的數(shù)值、體積和重量都非常大，性能亦不能達到要求、而數(shù)字信號處理系統(tǒng)在這個頻率處卻非常優(yōu)越。 （ 5）時分復(fù)用。也就是利用數(shù)字信號處理器同時處理幾個通道的信號。處理器運算速度越高，能處理的信道數(shù)目也就越多。 （ 6）可獲得高性能指標。例如對信號進行頻譜分析，模擬頻譜儀在頻率低端只能分析到 1OHz 以上頻率．且難于做到高分辨率（足夠窄的帶寬），但在數(shù)字的譜分析中，已能做到 103Hz的譜分析。又如有限長沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器，則可實現(xiàn)準 確的線性相位特性，這在模擬系統(tǒng)中是很難達到的。 （ 7）二維與多維處理。利用龐大的存儲單元，可以存儲一幀或數(shù)幀圖象信號，實現(xiàn)二維甚至多維信號的處理，包括二維或多維濾波、二維及多維譜分析等。 數(shù)字信號處理系統(tǒng)也有其局限性，例如，數(shù)字系統(tǒng)的速度還不算高，硬件的速度也只 第 5頁 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 在幾十兆赫以下，故不能處理很高頻率的信號。另外，系統(tǒng)比較復(fù)雜，因而價格昂貴等也是其缺點。 MATLAB簡介與特點 MATLAB的簡介 MATLAB是矩陣實驗室（ Matrix Laboratory）的簡稱，MATLAB 是美國 MathWorks 公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和 Simulink兩大部分，和 Mathematica、 Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。 MATLAB 可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。 GUIDE（ Graphical User Interface Development Enviroment）是 MATLAB中一個專門用于 GUI程序設(shè)計的向?qū)гO(shè)計器，通過 GUIDE可以很方便地設(shè)計出各種符合要求的圖形用戶界面，用戶可以根據(jù)提示完成新界面的制作，卻不必了解新界面內(nèi)部是如何工作的。 GUI設(shè)計既可以以基本的 MATLAB程序設(shè)計為主，也可以用鼠標利用 GUID工具進行設(shè)計，也可以綜合以上兩種方法進行設(shè)計。 MATLAB的特點 （ 1）友好的工作平臺和編程環(huán)境 MATLAB由一系列工具組成 。這些工具方便用戶使用 MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括 MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著 MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級， MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近 Windows 的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版本的 MATLAB提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)