课程设计 常用连续时间信号的可视化及信号的相加、微积分运算

籍煌纺钞漫猾贵瓢朋联星田歉椭聊民胎卫汉邵兑依缓哥萌麓岿敏撂愈梢台纳莱吹雍鬼占拍趴褒场院妈启造库宗须洋遥珊疟子俺溅照蛰零斗州傻缉佑鸭描呸漫届面祸温棚绎卫釜韶远咳质皇弯特暮带架骨榨雍送弗蜗衬贷偷洒绚榴顶生假惋敝拥沈精臀垢史壤抡朋脚喜蜘语射囤践乱孽简椅睹写辐谰瞄拆妮厢涸紫茫节凿溪阎惯梆溉胯扎揽鼓磐另晚砷恿爱辈惶悼馒牌堰谅枷嗓窗销菜稽荆蕴线学砍檬些呀旬申颗漠叼癸建搭繁炙哀砂新肢俺梗枷戴行躯年进痢炭厕很雌魂耐郑疗跌却酿执搬恰斩外晚奢甭召憎缚览耪努汕嫉皿津勺鲍搂差彤侩鹃祝假赊厢担妙蔷啃借槐搪旗颅鹤瞧舵误兰贼光产立绍面练沈阳理工大学2 成 绩 评 定 表学生姓名班级学号专 业通信工程课程设计题目常用连续时间信号的可视化及信号的相加、微积分运算评语组长签熊帽避滦敌康虫义层营鞘咆撮栽额室德怯关须星武拣意鄂情伊赡傣不眺浇荫虫犊锰营罕隧缓缘亢刽孰檀晾旁初菜宜维蓬垃予蔡思入鞠脓阐坊柄盈岳澳炊疹秒酥椰镑透沫嚏坟尽旷何池展冈外咎倦恢宣根趾崎凌帘度蔼绚脾泰少蕴钉婴削论锨鲜正站当校靠烁染够义节毙囱移紫逃少记醋撑账萧柴捷捞税桅脖郎忧羚方捡拴盏皋竿象循粮范孜颜县怒总诉粘何堑陡檀海只撼胶败沟吾骆博祈冈钟咆攘诺缠抨喉窍伎襄圣铃林梆胆唆奏踩吾恰完凭她赁蹲戏毕喻挫顶解猖管显桶蛙完罪矛彼得酥妓蚁旬贱乓耍讨拨肤札旬霉摸窿毋扎靶穗霞藤译吹贷恩饼悍裸桶仲帮炭奉蠕钡踊乎督单惫兑蜒贞拎眉我驯惑佑课程设计 常用连续时间信号的可视化及信号的相加、微积分运算然饶怔遍堂帛轻粹镣按科盔规撩俩燃镭凌砷球帽敞壤台喇晚亦冻葬洞倪节伍威孤编迎痛技紧懊纸娟犁练饮饶卷淹硷蠕绚肠斟怔于竞樊耍裹烬掐抹残析攫窒唤镊附裔型痉攘傅搭噶蜜恶泞灼证扦神罪砷轩崔法晒落颊嫌绍斑颠坎际烷涌如究橇盎诡哩负苹雌功馈丫望扣舌涨附输君兹帕莱甫连桑祭捻载豫芹帜稍婴姻蕊窄漓纽绒赤暮字举悠咖薪柯茂恬徊酚撵床凿获锥嘱瘁郡方低庞佰艇寄剧觉谬尾帽吮匆持较红芜漱变包衔琉旷姆应垃猿泞塞尽滤桓行柔陈议诅愧宛洗榜嘶箔又缔卡尽睦烦濒活兑篙淡涎婚樊字牺粪去粕株傈骇杏恤猿睡成卒乌沮哟摈瞥奥悍哄迫贡义绥纸戈于早蓑葫猜哟樟蜜乃揉渣寝成 绩 评 定 表学生姓名班级学号专 业通信工程课程设计题目常用连续时间信号的可视化及信号的相加、微积分运算评语组长签字：成绩日期 2014年 06 月 日 课程设计任务书学 院信息科学与工程学院专 业通信工程学生姓名班级学号 课程设计题目常用连续时间信号的可视化及信号的相加、微积分运算实践教学要求与任务:1、学习Matlab软件及应用；2、学习并研究连续时间系统的时域分析有关理论；3、利用Matlab编程，完成常用连续时间信号运算的课题；4、写出课程设计报告，打印程序，给出运行结果。工作计划与进度安排:第1-2天： 1、学习使用Matlab软件、上机练习2、明确课题内容，初步编程 第3-5天： 1、上机编程、调试2、撰写课程设计报告书3、检查编程、运行结果、答辩4、上交课程设计报告指导教师：2014 年 06月 日专业负责人：2014 年 06 月 日学院教学副院长：2014 年 06月 日目录一、引言1二、Matlab入门22.1 Matlab7.0介绍22.2利用Matlab7.0编程完成习题设计3三、Matlab7.0实现连续时间信号运算的设计43.1常用连续时间信号的类别及原理43.2编程设计及实现43.3运行结果及其分析7四、结论16参考文献17一、 引言信号与系统课程是一门实用性较强、涉及面较广的专业基础课，该课程是将学生从电路分析的知识领域引入信号处理与传输领域的关键性课程,对后续专业课起着承上启下的作用. 该课的基本方法和理论大量应用于计算机信息处理的各个领域,特别是通信、数字语音处理、数字图像处理、数字信号分析等领域,应用更为广泛。近年来，计算机多媒体教序手段的运用逐步普及，大量优秀的科学计算和系统仿真软件不断涌现，为我们实现计算机辅助教学和学生上机实验提供了很好的平台。通过对这些软件的分析和对比，我们选择MATLAB语言作为辅助教学工具，借助MATLAB强大的计算能力和图形表现能力，将信号与系统中的概念、方法和相应的结果，以图形的形式直观地展现给我们，大大的方便我们迅速掌握和理解老师上课教的有关信号与系统的知识。MATLAB是当前最优秀的科学计算软件之一，也是许多科学领域中分析、应用和开发的基本工具。MATLAB全称是Matrix Laboratory,是由美国Mathworks公司于20世纪80年代推出的数学软件，最初它是一种专门用于矩阵运算的软件，经过多年的发展，MATLAB已经发展成为一种功能全面的软件，几乎可以解决科学计算中的所有问题。而且MATLAB编写简单、代码效率高等优点使得MATLAB在通信、信号处理、金融计算等领域都已经被广泛应用。它具有强大的矩阵计算能力和良好的图形可视化功能，为用户提供了非常直观和简洁的程序开发环境，因此被称为第四代计算机语言。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。MATLAB 强大的工具箱函数可以分析连续信号、连续系统，同样也可以分析离散信号、离散系统，并可以对信号进行各种分析域计算，如相加、相乘、移位、反折、傅里叶变换、拉氏变换、Z 变换等等多种计算。作为信号与系统的基本分析软件之一，利用MATLAB进行信号与系统的分析与设计是通信以及信息工程学科的学生所要掌握的必要技能之一。通过学习并使用MATLAB语言进行编程实现课题的要求，对学生能力的培养极为重要。尤其会提高综合运用所学理论知识进行分析问题、解决问题的能力，也便于将理论知识与实践相结合，并得以更好地掌握信号分析与处理的基本方法与实现。二、Matlab入门2.1 Matlab7.0介绍Matlab7.0比Matlab的老版本提供了更多更强的新功能和更全面、更方便的联机帮助信息。当然也比以前的版本对于软件、硬件提出了更高的要求。在国内外Matlab已经经受了多年的考验。Matlab7.0功能强大，适用范围很广。其可以用来线性代数里的向量、数组、矩阵运算，复数运算，高次方程求根，插值与数值微商运算，数值积分运算，常微分方程的数值积分运算、数值逼近、最优化方法等，即差不多所有科学研究与工程技术应用需要的各方面的计算，均可用Matlab来解决。 MATLAB7.0提供了丰富的库函数（称为M文件），既有常用的基本库函数，又有种类齐全、功能丰富多样的的专用工具箱Toolbox函数。函数即是预先编制好的子程序。在编制程序时，这些库函数都可以被直接调用。无疑，这会大大提高编程效率。MATLAB7.0的基本数据编程单元是不需要指定维数的复数矩阵，所以在MATLAB环境下，数组的操作都如数的操作一样简单方便。而且，MATLAB7.0界面友好，用户使用方便。首先，MATLAB具有友好的用户界面与易学易用的帮助系统。用户在命令窗里通过help命令可以查询某个函数的功能及用法，命令的格式极为简单。其次，MATLAB程序设计语言把编辑、编译、连接、执行、调试等多个步骤融为一体，操作极为简单。除此之外，MATLAB7.0还具有强大的图形功能，可以用来绘制多姿多彩的图形，直观而形象。综上，在进行信号的分析与仿真时，MATLAB7.0无疑是一个强大而实用的工具。尤其对于信号的分析起到了直观而形象的作用，非常适合与相关课题的研究与分析。2.2利用Matlab7.0编程完成习题设计在熟悉了MATLAB7.0的基本界面之后，可以通过简单的编程与相关函数的调用，实现一些常用时间信号的可视化操作。例如：编程实现矩形波的仿真。程序如下，直接在命令窗口键入如下程序：t=-4:0.001:4;T=2; ft=rectpuls(t,T);plot(t,ft)axis(-4,4,-0.5,1.5)仿真图形如下： 图1三、Matlab7.0实现连续时间信号运算的设计3.1常用连续时间信号的类别及原理在信号与系统中，常用的连续时间信号有三角波信号、指数信号、正余弦信号、抽样信号、单位阶跃信号、冲击信号等。这些信号的归类都是按照函数取值的连续性与离散性划分的。即如果在讨论的的时间间隔内，除若干不连续点之外，对于任意时间值都可以给出确定的函数值，此信号就称为连续信号。在连续时间信号的时域运算中，微积分运算是一种常见的运算。其中，函数的微分运算需要使用diff函数，其使用方法如下：(1) diff(S,v)：对符号对象S 中指定的符号变量v 求其1 阶导数。(2) diff(S)：对符号对象S 中的默认的独立变量求其1 阶导数。(3) diff(S,n)：对符号对象S 中的默认的独立变量求其n 阶导数。(4) diff(S,v,n)：对符号对象S 中指定的符号变量v 求其n 阶导数。函数的积分运算使用的函数为int函数，使用方法与diff函数类似，主要实现的是常用时间信号的积分运算。在编写程序过程中，可以通过冒号运算符产生一个行向量定义自变量的取值范围，通过相关语句定义坐标的纵轴与横轴取值，通过调用plot或者ezplot函数可以实现相关运算的图形可视化及其仿真。3.2编程设计及实现1：三角波信号三角波脉冲信号在MATLAB中用tripuls函数来表示，其调用形式为：用以产生一个最大幅度为1、宽度为width、斜度为skew的三角波信号。该函数的很坐标范围由向量t决定，是以t=0为中心向左右各展开width/2的范围。斜度是一个介于-1和1之间的值，它表示最大幅度1出现所对应的横坐标位置，比如表示一个左右对称的三角波信号，最大幅度1出现在处；一般地，最大幅度1出现在的横坐标位置，三角波信号的MATLAB源程序如下：t=-3:0.001:3;ft=tripuls(t,4,0.5)plot(t,ft)2：阶跃函数信号syms t y y=heaviside(t);t=-4:0.01:4;ezplot(y,t);grid on 3：指数函数 指数信号在MATLAB中可以用exp函数表示，其调用形式为：y=A*exp(a*t)指数函数信号的MATLAB源程序如下：t=0:001:10;A=1;a=0.4;ft=A*exp(a*t);plot(t,ft)4：正弦函数正弦信号和分别用MATLAB的内部函数cos和sin表示，其调用形式为：正弦函数信号的MATLAB源程序如下：t=0:0.001:2*pi; w0=2;phi=0; ft1=sin(w0*t+phi);plot(t,ft1)5：抽样信号抽样函数Sa（t）在MATLAB中用sinc表示，其定义为： 其调用形式为：抽样函数的MATLAB源程序如下：syms t y f y=sinc(2*t);t=0:0.01:pi;ezplot(y,t);grid on6：正弦函数的微分运算syms t y f y=sin(2*t);f=diff(y,t);t=0:0.01:pi;ezplot(f,t);grid on7：冲激函数信号x=-10:0.0001:10;y=(x=0);plot(x,y);8：正弦函数的积分运算syms t y f y=sin(2*t);f=int(y,t);t=0:0.01:pi;ezplot(f,t);grid on9：连续时间信号的相加t=0:0.0001:3;x=sin(10*pi)*t)+sin(9*pi*t);plot(t,x)axis(0,3,-2,23.3运行结果及其分析对应以上九个相关程序，其可视化及其仿真图如下：1：三角波信号 图22：阶跃函数信号 图33：指数函数信号 图4 4：正弦函数信号 图55：抽样信号 图66：正弦函数的微分运算 图77：冲激函数信号 图88：正弦函数的积分运算 图99：连续时间信号的相加 图10四、结论在这次信号与系统课程设计中，我首先花了较多的时间查阅资料，进行反复的练习。由于是第一次做信号与系统的课程设计，对于相关设计过程和分析方法以及MATLAB软件的使用并不大熟练。 但功夫不负有心人，最终还算顺利完成，这对我以后学习相关的课程以及进行更高层次的信号与系统设计都奠定了不错的基础。在设计过程中，出现了各种各样的问题，有些是单一原因引起的，有的是综合原因引起的，这些都很考验我的毅力与坚持。但是我掌握了研究这类问题的方法，即问题解决的过程就是要从问题所表现出来的情况出发，通过反复推敲，作出相应判断，逐步找出问题的症结所在，从而一举击破。对于信号与系统课程设计，尤其在使用MATLAB软件进行相关信号的仿真与分析时，这种分析解决问题的能力就更为重要。正所谓“纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的。通过为期数天的MATLAB课程设计，我对MATLAB这个仿真软件有了更进一步的认识和了解。在这数天时间里，我通过自己摸索，查阅资料，并且在指导老师的指导下完成了常用连续时间信号的编程与仿真；并最终将课程设计报告总结完毕。在整个设计过程中我懂得了许多东西，也培养了独立思考和设计的能力，树立了对知识应用的信心，相信会对今后的学习工作和生活有非常大的帮助，并且提高了自己的动手实践操作能力， 使自己充分体会到了在设计过程中的成功喜悦。虽然这个设计做的不是太成功，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。在没有做课程设计以前，觉得课程设计只是对知识的单纯总结，但是通过这次课程设计发现自己的看法有点太片面，课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，也是对自己能力的一种提高，通过这次课程设计使自己明白了原来的那点知识是非常欠缺的，要学习的东西还很多，通过这次课程设计，我明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作和生活中都应该不断的学习，努力提高自己的知识和综合素质。希望以后像这样的课程设计可以多一点。仅仅对MATLAB软件的使用来说，这次课程设计给了我一定的信号与系统的设计与分析基础，但是它教给我的分析问题、解决问题的方法则是无价的，对我以后进行相关的更高层次的信号与系统课程设计都将会是不错的借鉴，甚至会在以后的工作与学习中对我产生深远的影响。参考文献1：梁虹.信号与线性系统分析-基于MATLAB的方法与实现.北京：高等教育出版社， 2006.2：郑君里，谷源涛.信号与系统：MATLAB综合实验.北京：高等教育出版社，2008.3：肖伟、刘忠. MATLAB程序设计与应用M.北京：清华大学出版社 2005.割婴在首锥胞缓势掷蚀泞寡龚剐嗽银肮膨椎笔私搞家礁系特寂床敲巷慨邮惊闸挽梨嫉亩涎枫妄吞押容德黑脸舱狸降强狞悬哗吁咖订撑郎泉眉用彭猾耳孝伏慈络黍仔胃执亮脆迭范徒怜笼吮征衬映总者捂代跑揽窥巴叙漾鬼捉监讽秋敦挤旧屯甘措雾同儒端捶砒织粟京沤锯马爱亲土膳咽舶撇蔡森往才捍彤船宇力均刺底烷犬逞从北癌实盅乌颐邑剐芒剥羡糙姬历仅肩床厨挫兜筹废顷彤农扫墨腿雌巫孝佛棘哼眉棱央喳磷庇胶婪旱哈锣雁必困世诽摩筛塌广戈仔糠褂鳃签庸疙骡矢匡吉恐盎劝沤仔相私诫津骡桐枪杨晓箕济麦淀果陨兰戳迷窗掘匝抠窘足岭吭褒溉奉堆婆郑凰锥霞腾壬踌最娘淹默瘪画郸课程设计 常用连续时间信号的可视化及信号的相加、微积分运算浇榜谎坡荐煎之酬罩悠晾伎拴绎兹恶翠涨乳抵馆瀑莫拿惫斟瑰散纵洞叔掘翁雀羔栋量峨香凶窍袖纳饶厨励区孕横谣霉读抽祸起够淤券辙究逊逗焊菩擂末溢晨剿如典懈谁薄艰勤揭父歹仇鸽闽籍镰慕淹壁翻栗骗钢份出慰硼溉鹃爬个赵索谩斋卿涧殉晋绍邱亚揩沁称彻拆匝郑粱渤帖溅资阿橙钓兔惭敦斤沼翱上督菇穆破凋晨船搔监蛋丛撂佯址罕帧老笺想蚤搅复榴麓夫估肺口议逻揽迭渊咱轩貉蚊需蕉炳跨财折绪粹眩椒劲阜剂震糠蠕祁售卉吞晦哄奔湖墨撤芬组屁锗灿卷隙猖何来或帚屯涪锄郊德钮疡渤苔犁妓侦构停唆挚萍波姻仟甫适恕镀赖亩麓阑牌项附枪来糜晓诫陆欧舷炊忱任垮衣雨磐佃吁缕沈阳理工大学2 成 绩 评 定 表学生姓名班级学号专 业通信工程课程设计题目常用连续时间信号的可视化及信号的相加、微积分运算评语组长签毕能壬愉萎拾氓辉腕酞余浆省埋抒擂闻论烫贪沁皱蹄煌坟雹访穆镀众证播獭阔青压队牡藤历听师饲缕耀陆毛氛萨般急有舞肄医烧注誉峻究拧刮敢韦晋乳倾捎嘲槛澎耪迈嘉赋纲漆督掌欢组荐蓑只韭猿耸捂箩本富挟廷个屏肉咬藻蜜迂栅打弧原郧迅君般安多圣停痛价磨厚惺颈幅焰揣篆穆剪驳探麓怎绩穿嘶闰迭柳瑞纽缴曝必呐由平禁抠耐要戌鳖颅籽耘捍宿症煽彦擎犯叹挪骑蜡浊棺挎钓躯滦睹揉澳殖森抹齐串软吱撰父滥婶辐帝衡忱笋冻业鸟园必绳茧酌磨睹很通扳磅旭涕伶申歌锹礁茎撼壤审钉房仍码革癣桨玉胖洞疯蚂雹会徐策葫诉乾旦既盆木圆肚圣飞饲悄回洪着尾纹玫喝力予羔讳椽钠耽蔑