信号的表示及转换

课程设计报告课程设计题目： 信号的表示及转换 学 号：201学生姓名：陈专 业：通信工程班 级：122指导教师：涂 2014年 1 月 10 日1一. 课程设计目的及意义1.1设计目的 熟悉MATLAB软件，并掌握和运用MATLAB软件执行一些简单的命令，利用该软件完成给定的实验内容： 利用MATLAB表示各种不同信号及其信号变换：正弦信号、指数信号、指数正弦信号、不同频率的声音信号、灰度和彩色图像信号。 a.熟悉和掌握常用的用于信号与系统时域仿真分析的MATLAB函数 b.掌握连续时间信号的MATLAB产生，掌握连续时间信号的MATLAB编程 c.熟悉利用MATLAB中的SIMULINK软件对系统中的模型进行仿真和分析 掌握MATLAB描述LTI系统的常用方法及有关函数，并学会利用MATLAB求解 LTI系统响应，绘制相应曲线。1.2设计意义通过这几天对此次课程设计的制作，增加了自己对新事物接触的范围。使我对MATLAB软件有了一定的了解。通过利用MATLAB实现各种不同信号及其信号变换，能够用MATLAB 分析常用连续时间信号的时域特性，不管是在以后的学习，还在工作中都能够提供给我们很大的帮助，使复杂的连续时域信号的分析变得很简单，让人看了很直白。此次课程设计能够用到MATLAB软件对连续系统时域分析进行仿真，对自己来说是个挑战，锻炼自己接受新鲜事物的能力。二 设计目标及设计方案 1.（1）熟悉MATLAB软件平台； （2）掌握MATLAB编程方法、常用语句和可视化绘图技术； （3）编程实现常用信号及其运算MATLAB实现方法。 （4）通过MATLAB软件对LTI连续系统时域进行分析仿真。2.（1）首先到图书馆和上网查找关于MATLAB的有关资料，并记录下来进行知识汇总。 （2）掌握MATLAB软件的基本知识，熟悉MATLAB软件，并掌握和运用MATLAB软件执行一些简单的命令。 （3）对MATLAB软件进行简单的程序运行。三设计方法及内容 MATLAB软件具有强大的功能，它对所有的信号能进行视图化，还有它具有丰富的库函数，能够给用户进行选择来编写程序， 它的主要特点是: 高效的数值计算及符号计算功能,能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来； 具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化； 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言,使学者易于学习和掌握； 功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ,为用户提供了大量方便实用的处理工具。 MATLAB 强大的图形处理功能及符号运算功能,为我们实现信号的可视化及系统分析提供了强有力的工具。在某一时间区间内，出若干不连续点外，如果任意时刻都可以给出确定的函数值，则称该信号为连续信号，简称为连续信号。从严格意义上讲，MATLAB数值计算的方法并不能处理连续时间信号。然而，利用连续时间信号在等时间间隔点的取样之来近似表示连续信号，及当取样时间间隔足够小时，这些离散样值即可被MATLAB处理，并且能较好地近似表示连续信号。为了表示连续时间信号，需要定义某一时间或自变量的范围和取样时间间隔，然后调用给函数计算这些点的函数值，最后画出齐图形。1.实指数信号 实指数信号的基本形式为。其中，K，a为实数。当a0时，实指数信号随时间按指数式增长；当a1); /添加图形标题 grid on; /显示网格线 subplot(2,2,1);plot(n,x1);xlabel(n);ylabel(x(n);title(exp sequence a0,0时，的实部和虚部分别是按指数规律增长的正弦振动；当0,0时，的实部和虚部分别是按指数规律衰减的正弦振动；当=0，0时，的实部和虚部均为等幅的正弦振动。MATLAB表示复指数信号时同样可以调用exp函数，与实指数信号不同之处在于函数自变量为复数，MATLAB默认变量i为虚部单位。程序如下t=0:0.01:3;k=2;a=-1.5;b=10;ft=k*exp(a+i*b)*t);subplot(2,2,1);plot(t,real(ft);title(实部)；axis(0 6-2 2);grid on; /asis规定x轴y轴的范围，x轴的范围是0到3，y轴的范围是-2到2subplot(2 ,2, 2);plot(t,imag(ft);title(虚部)；axis(0 6 -2 2);grid on;subplot(2,2,3);plot(t,abs(ft);title(模);axis(0 60 2);grid on;subplot(2,2,4);plot(t,angle(ft);title(相角)；axis(0 6-4 4); grid on;4.不同频率的声音信号下面的一段程序是语音信号在MATLAB中的最简单表现，它实现了语音的读入打开，以及绘出了语音信号的波形频谱图。x,fs,bits=wavread(ding.wav,1024 5120); sound(x,fs,bits); X=fft(x,4096);magX=abs(X);angX=angle(X);subplot(221);plot(x);title(原始信号波形);subplot(222);plot(X); title(原始信号频谱);subplot(223);plot(magX);title(原始信号幅值);subplot(224);plot(angX);title(原始信号相位);程序运行可以听到声音，得到的结果如图3-1所示：不同频率的声音信号定点分析已知一个语音信号，数据采样频率为100Hz，试分别绘制N128点DFT的幅频图和N1024点DFT幅频图。编程如下：x=wavread(ding.wav); sound(x);fs=100;N=128;y=fft(x,N);magy=abs(y);f=(0:length(y)-1)*fs/length(y);subplot(221);plot(f,magy);xlabel(频率（Hz）);ylabel(幅值);title(N=128(a);gridsubplot(222);plot(f(1:N/2),magy(1:N/2);xlabel(频率（Hz）);ylabel(幅值);title(N=128(b);grid fs=100;N=1024;y=fft(x,N); magy=abs(y);f=(0:length(y)-1)*fs/length(y);subplot(223);plot(f,magy);xlabel(频率（Hz）);ylabel(幅值);title(N=1024(c);gridsubplot(224);plot(f(1:N/2),magy(1:N/2);xlabel(频率（Hz）);ylabel(幅值);title(N=1024(d);grid 运行结果如下：5. 灰度和彩色图像信号=% Experiment 1: calculate the histogram of gray-scale through gray-scale area% function f=imread(J:ebook and code_eximage processingdigital image process2_WoodsDIP using Matlabimage databasedipum_images_ch02dipum_images_ch02Fig0206(a)(rose-original).tif);m,n=size(f);gray_area=zeros(1,256);% compute the area under certain gray levelfor k=0:255 ind = find(f = k); gray_area(k+1) = length(ind);end% compute the histogram by performing the difference for gray_areahist=zeros(1,256);for k=0:254 hist(k+1)=gray_area(k+2)-gray_area(k+1);end% normalizationhist=hist/numel(f);subplot(121); imshow(f);subplot(122);stem(1:1:256,hist,.);axis(1 256 0 max(hist);f = imread(Fig0308(a)(pollen).tif);subplot(221); imshow(f);title(the orignal image);subplot(222); imhist(f);ylim(auto);g = histeq(f, 256);subplot(223); imshow(g);title(image after equalization);subplot(224); imhist(g);ylim(auto); 四 课程设计心得 通过这几天的课程设计，信号与系统的设计也接近了尾声，回头发现，信号与系统设计是通信工程专业的基础教育课程中的重要组成部分，它是计算机和通信专业结合的理论基础。时间虽然不是很久，但是可以感觉的到它是充实的，是值得回忆的。大家那一起讨论，争辩的画面在我脑海中久久出现，虽然这只是一次短暂的课程设计学习，但它对大家的启迪重要性是不言而喻的。对于接触一个新鲜事物的入手方法以及解决措施。这都是我们今后在社会中不可逃避的，而这次锻炼却恰到好处让我们慢慢积累经验。 其次，通过这断时间的学习，自己对MATLAB有了一定的了解.MATLAB是求连续、有限时域的零状态响应、冲击响应和阶跃响应非常有效的方法。我们可以通过它来显示出自己想要的图形，化抽象为具体，增强对某些信号响应的物理解释，MATLAB在信号与系统中的应用，也有利于我们队其他学科的认识和发展。这样我们可以把所学知识做到融会贯通。很显然，很幸运，这次课程设计的结果是正确的，因为它与平时所学和老师讲到的相差无几。这多亏与指导老师和其他同学的帮助，才得以顺利完成老师布置的任务。期间，我们有艰辛的付出，特别是这段时间还有很多考试，大家都是分秒必争，也有丰富的收获。这次课程设计让我不仅培养了自己自学和解决问题的能力，更重要的是，培养了自己克服苦难的勇气和自己团队合作的精神。参考文献【1】郑君里、杨为理。信号与系统第三版，北京：高等教育出版社2010【2】刘卫国。MATLAB程序设计教程第二版。北京：中国水利水电出版社2010 【3】程英松，黄学海。MATLAB精讲。西安：西安工业出版社，2006【4】蔡剑春。信号与系统实验，西安：西安电子科技大学出版社，2004.8东华理工大学课程设计评分表学生姓名： 班级：122 学号：201课程设计题目：信号的表示及转换项目内容满分实 评选题能结合所学课程知识、有一定的能力训练。符合选题要求（5人一题）10工作量适中，难易度合理10能力水平能熟练应用所学知识，有一定查阅文献及运用文献资料能力10理论依据充分，数据准确，公式推导正确10能应用计算机软件进行编程、资料搜集录入、加工、排版、制图等10能体现创造性思维，或有独特见解10成果质量总体设计正确、合理，各项技术指标符合要求。10说明书综述简练完整，概念清楚、立论正确、技术用语准确、结论严谨合理；分析处理科学、条理分明、语言流畅、结构严谨、版面清晰10设计说明书栏目齐全、合理，符号统一、编号齐全。格式、绘图、表格、插图等规范准确，符合国家标准10有一定篇幅，字符数不少于500010总 分100指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日