【正文】 [8] 張秋紅 、 李玉忍 .《 用 MATLAB 制作圖形用戶界面 [J].電腦開發(fā)與應用 》， 2020。 [3] 張志涌等 .《精通 版》 [M]， 北京：北京航空航天大學出版社 , 2020 [4]丁玉美、高西全等《數字信號處理》 西安電子科技大學出版社， 2020。但我們有理由相信，隨著科學的不斷進步，總有一天，人們再也不用 在實驗室進行試驗了，只要打開電腦，在仿真平臺進行即可。在 matlab 設計出來的實驗平臺上進行實驗不僅方便，還高度仿真 。 3）用 matlab 設計實驗平臺界面。 matlab 是美國 Math works 公司開發(fā)的新一代科學計算軟件 ,是一套高性能的數值計算和可視化軟件 ,功能強大 ,編程簡單 ,開放性強 ,廣泛應用于計算機輔助分析設計、仿真、數據處理等領域 ,是當今國際上公認的在科技領域方面最為優(yōu)秀的應用軟件和開發(fā)環(huán)境。可以進行信號的相加，相乘，平移和卷積等運本科畢業(yè)設計論文 29 算，生成 FIR 和 IIR 兩種濾波器。在模擬實驗之前 ,學生 利用仿真平臺完成預習 ,減少實驗盲目性。 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 2 0 0 1 0 00100200Fr e q u e n c y ( H z )Phase (degrees)0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1 5 0 1 0 0 5 00Fr e q u e n c y ( H z )Magnitude (dB) 圖 繼續(xù)保持濾波器類型為 IIR，選擇通帶類型為帶阻濾波器，通帶 +阻帶輸入本科畢業(yè)設計論文 28 ，通帶最大衰減為 3db，阻帶最小衰減為 15db，點擊生成濾波器按鈕之后出現如圖 所示，這是一個 IIR 帶阻濾波器。 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 2 0 0 0 1 0 0 001000N o r m a l i z e d Fr e q u e n c y ( ? ? r a d / s a m p l e )Phase (degrees)0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 1 0 0 5 0050N o r m a l i z e d Fr e q u e n c y ( ? ? r a d / s a m p l e )Magnitude (dB) 圖 FIR帶通濾波器 本科畢業(yè)設計論文 26 繼續(xù)保持濾波器類型為 FIR，通帶類型選擇帶阻濾波器，通帶 +阻帶輸入 ，窗函數選擇矩形窗，點擊生成濾波器之后出現如圖 所示，這是一個矩形窗 FIR 帶阻濾波器。 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 00N o r m a l i z e d Fr e q u e n c y ( ? ? r a d / s a m p l e )Phase (degrees)0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 4 0 3 0 2 0 1 00N o r m a l i z e d Fr e q u e n c y ( ? ? r a d / s a m p l e )Magnitude (dB) 圖 FIR帶通濾波器 本科畢業(yè)設計論文 24 繼續(xù)保持濾波器類型 為 FIR，選擇通帶類型為帶阻，通帶 +阻帶輸入 ，窗函數類型選擇三角波型窗，點擊生成濾波器后出現如圖 所示，這是一個三角波型窗的帶阻濾波器。 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 0010t/ss/m0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 0010t/ss/m0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20505s/mt/s 圖 波平移圖 2 濾波器仿真 在界面下部的濾波器設計中選擇濾波器類型為 FIR，通帶類型為低通濾波器，通帶 +阻帶為 ，窗函數類型為三角形窗，點擊右下角的生成濾波器按鈕后出現如圖 所示。 圖 、三角波卷積圖 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 10 0 10 t/s s/m 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 10 0 10 t/s s/m 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 50 0 50 t/s s/m 本科畢業(yè)設計論文 21 選擇信號 1為正弦信號，信號 2選擇為三角信號，運算方式選擇加法，點確定之后生成如圖 所示。以一個正弦信號與三角信號的卷積為例說明一下上部信號運算器的 功能。 通過這個界面 可以進行信號運算實驗和研究濾波器的特點?？蛇x擇的窗函數有矩形窗、三角形窗、漢寧窗、哈明窗、布萊克曼窗、凱賽窗。進行 GUI設計時 ,首先單擊 GUI面板左邊所需的控件 ,然后在右邊的圖形界面編輯區(qū)中再次單擊某一恰當的位置 ,這時將在該位置上為圖形界面添加一相應的控件 ,接下來 ,通過屬性編輯器和對齊編輯器對各控件設置相關屬性和進行界面布置 ,以完善界面功能 [20]。選擇 GUIDE 主菜單中的 Tools/Grid and Rulers 即可打開網標尺設置編輯器。在控件布置編輯器中可以設置 GUI 控件水平以及垂直布局 ,包括對齊方式以及控件間距等 [19]。 2)屬性編輯器 (Properties Inspector) 打開屬性編輯器的方法有多種 ,最常用的 ,選中控件對象以后 ,點擊工具條上的屬性設置按鈕 ,即可打開屬性編輯器。圖形用戶界面 GUI(Graphics User Interface)是由各種圖形對象 ,如圖形窗口、圖軸、菜單、按鈕、文本框等構建的用戶界面 ,是人機交流信息的工具和方法 ,在該界面內 ,用戶可以根據界面提示完成整個工程 ,卻不必去了解工程內部是如何工作的。在二維離散余弦變換中，通常數字圖像用像素方陣表示，即 M=N[3]，在這種情況下，二維離散余弦的正反變換可簡化為 : F(u,v)= N vyM uxyxfvcuc Mx Ny 2 )12(c o s2 )12(c o s),()()( 10 10 ???? ??? ?? ?? () F(x,y)= N vyM uxvuFvcucN Mu Nv 2 )12(c o s2 )12(c o s),()()(2 10 10 ???? ??? ?? ?? () 在 matlab 仿真中的實現 主要是采用二維 DCT 變換的矩陣式定義來實現的． 矩陣式定義可以表示為 : ? ? TAyxfAvuF ])][,(][[),( ? () ? ? ])][,([][),( AvuFAyxf T? () 其中 [f(x， y)]是空間數據陣列， [F(u， v)]是變換系數陣列， [A]是變換矩陣， [A]T是 [A]的轉置 [17]。 v=1,2…… N1 時 , c(v)= N2 。在傅立葉級數展開式中，如果被展開的函數是實偶函數，那么其傅立葉級數中只包含余弦項，再將其離散化可導出余弦變換，因此稱之為離散余弦變換 [16]。 本科畢業(yè)設計論文 16 圖 變換及在 matlab 中的實現 離散余弦變換 (Discrete Cosine Transform，簡稱 DCT)常被認為是對語音和圖像信號進行變換的最佳方法。ylabel(39。相位譜 39。幅值 39。) xlabel(39。) subplot(2,2,3)。\omega/\pi39。 plot(w/pi,imag(h))。)。grid title(39。 w=0:pi/k:pi。 圖 本科畢業(yè)設計論文 15 例 ：用 matlab 計算差分方程 y（ n） +（ n1） （ n2） （ n3） =（ n） （ n1） +（ n2） +（ n3） 求 所對應的系統(tǒng)函數的 DIFT。 b=[0 1 0]。其中，返回向量 H 包含了離散系統(tǒng)頻率響應 )( ?jeH 在 0~2范圍內各頻率點處的值，返回向量 w則包含了在 (02)范圍內N 個（或 512 個）頻率等分點。 freqz(b， a， ‘ whole’) 該調用方式將 繪制系統(tǒng)在 （ 02） 范圍內的幅頻特性和相頻特性圖 。 zplane(b,a) %繪制其 零極點圖 圖 中，零點、極點分別用“○”、“”表示。 2 系統(tǒng)函數的零極點圖的繪制 matlab 的 zplane 函數用于 系統(tǒng)函數的零極點圖的繪制 ,調用方式為： zplane(b,a) 其中 b、 a 分別為系統(tǒng)函數分子、分母多項式的系數向量。 解：在命令窗口中輸入如下命令，即可完成 f(n)的 z變換 syms n f=sym(2^(n))。 本科畢業(yè)設計論文 12 Matlab 在離散系統(tǒng) Z 域分析中的應用 1 離散信號的 z 變換和逆 z變換 序列 f(n) (n為整數 )的雙邊 z 變換定義為 ????? ?? n nznfzF )()( () matlab 的符號數學工具箱 (Symbolic Math Tools)提供了計算 z 正變換的函數 ztrans 和計算逆 z變換的函數 iztrans。例 如，對于四階線性時不變系統(tǒng) )4()3()2()1()( )4()3(3 2 )2()1()( ????????? ???????? nxnxnxnxnx nynnynyny () 可以用二個二階系統(tǒng)級聯(lián)實現。 簡單的非線性系統(tǒng)實 例： )1()1()()( 2 ???? nxnxnxny () 簡單的線性系統(tǒng)實例)2()1()()2()1()( ????????? nxnxnxnynyny （ ） 3）時變與時不變系統(tǒng)的仿真。 對于任意輸入信號，輸出系統(tǒng)為： ])()([)( ????? ?? m mnmxTny ? () 利用系統(tǒng)滿足疊加原理得 ?? ???????? ???? mm mnTmxmnmxTny )]([)()]()([)( ?? () 利用系統(tǒng)時不變性質得到 )()()()()( nhnxmnhmxny m ???? ????? () 上式的運算關系稱為卷積運算。如果系統(tǒng)時刻的輸出取決于 時刻及時刻以前的輸入，而和時刻以后的輸入無關，則該系統(tǒng)是可實現的，是因果系統(tǒng)。 系統(tǒng)的線性性質 線性性質表現為系統(tǒng)滿足線性疊加原理：若某一輸入是由 N 個信號的加權和組成的，則輸出就是系統(tǒng)對這 N個信號中每一個的響應的相應加權和組成的。而子函數、私用函數的增添，使得復雜函數比較容易組織，既提高了軟件的“重用度”，又避免了眾多內存變量名的沖突、龐大工具庫的函數名沖突 [9]。 數據類型的變革，面向對象編程技術的采用，所產生的影響是廣泛而深層的。 matlab 語言的特點 MATLAB 自問世起，就以數值計算稱雄 。 在歐美大學里，諸如應用代數、數理統(tǒng)計、自動控制、數字信號處理、模擬與數字通信、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把 MATLAB 作為內容。 繼承和發(fā)展其原有的數值計算和圖形可視能力 。 MATLAB 是一種既可交互使用又能解釋執(zhí)行的計算機編程語言 ,使用接近數學表達式的自然化語言 ,簡單易學 ,具有可靠的數值、符號運算能力 和強大的圖形和可視化功能 。在我國，由于連年擴招，實驗室短缺的狀況十分突出，所以很多高校里面，有些實驗只在計算機的仿真平臺上進行，本科畢業(yè)設計論文 6 有一些 是先仿真平臺上先進行仿真，在到實驗室進行操作。 7種窗函數的產生、設計多帶濾波器、利用切比雪夫最佳一致