实验一-信号的基本操作与处理(附思考题程序).pdf

WORD格式 -可编辑 -专业资料 - -完整版学习资料分享- 实验 1 MATLAB介绍及其基础操作1.实验目的：（1）熟悉 MATLAB 软件应用环境，学习常用窗口的功能和使用方法2）掌握基本的MATLAB函数操作及其使用3）掌握简单的计算及其绘图操作2.实验原理（1）MA TLAB 简介MATLAB是美国MathWorks 公司开发的高性能的科学与工程计算软件它在数值计算、自动控制、信号处理、神经网络、优化计算、小波分析、图像处理等领域有着广泛的用途近年来， MATLAB在国内高等院校、科研院所的应用逐渐普及，成为广大科研、工程技术人员必备的工具之一 MATLAB具有矩阵和数组运算方便、编程效率极高、易学易用、可扩充性强和移植性好等优点， 俗称为“草稿纸式的科学计算语言”它把工程技术人员从烦琐的程序代码中解放出来，可以快速地验证自己的模型和算法MATLAB作为一种面向科学与工程计算的高级语言，它是一套功能强大的工程计算及数据处理软件，广泛应用于工通讯、信号处理、生物医学、控制等众多领域它是一种面向对象的，交互式程序设计语言，其结构完整又优良的可移植性MATLAB的主要特点就是其强大的矩阵计算能力及仿真能力。

学习软件的基本操作及其编程方法，体会和逐步掌握它在矩阵运算、信号处理等方面的功能及其具体应用另外，MATLAB 提供了方便的绘图功能，便于用户直观地输出处理结果通过本课程实验的学习，要求学生运用MATLAB编程完成一些数字信号处理的基本功能，加深对信号处理理论课程内容的理解循序渐进地培养学生运用所学知识分析和解决问题的能力2）MATLAB软件的安装与启动安装 MATLAB软件成功之后，并启动，就可以直接进行相关的操作了3.实验内容及其步骤理解 MATLAB 的基本原理， 学习并掌握基本的运算与操作了解和掌握基本的数据表示与计算，掌握常用的绘图命令，熟悉学习M 文件的编写与调试，为信号的处理等做好准备常用线性代数函数B=A 矩阵转置A=1 2;3 4 矩阵赋值C=A+B 矩阵相加A(n) 查看矩阵A 的第 n个元素C=A*B 矩阵相乘A 查看矩阵A 的内容C=Ak 矩阵幂conv(p1,p2) 两个多项式相乘C=A.*B 矩阵点乘，即两维数相同的矩阵各对应元素相乘X,D=eig(A) 矩阵的特征向量X 和以特征值为元素的对角阵D expm(A) 指数矩阵，也就是eA C=A(1,:) C 的内容为矩阵A 的第一行int(A) 矩阵的逆矩阵C=A(:,1) C 的内容为矩阵A 的第一列det(A) 矩阵的行列式的值C=A(:,n) C 的内容为矩阵A 的第 n 列rank(A) 计算矩阵的秩p=ploy(A) 矩阵的特征多项式eig(A) 矩阵的特征值r=roots(p) 特征多项式方程的根（1）基本的数据表示与常见的基本运算输入简单的矩阵：1234A ，1324B ，并计算A*B ， A.*B ，A.B ，比较各自结果有何不同。

参考：A=1,2;3,4; B=1,3;2,4; -WORD格式 -可编辑 -专业资料 - -完整版学习资料分享- A*B; A.*B; A.B 计算下列表达式的结果：a=3123584(63)2参考： a=(12/3)*5+8-4*(6-3)/2.3 复数运算及其表示：已知112zi，234zi，635ize，利用 MA TLAB 计算123z zzz参考： z1=1+2i z2=3+3i z3=5*exp(i*pi/6) z=z1*z2/z3 （2）基本的绘图操作常用的绘图函数有：针状图（ stem 函数）函数绘图；常采用的 plot 绘图函数，其函数功能比较强大；函数图形的注释（常用 subplot 函数来实现） ，等等绘图函数简介：Matlab 的简单应用与运算已有一定的基础，现介绍Matlab 下的二维绘制，具体的函数名以及功能简介如下函数名称函数功能简介函数名称函数功能简介bar 长条图errorbar 图形加上误差范围fplot 较精确的函数图形Polar 极坐标图Hist 累计图Rose 极坐标累计图Stairs 阶梯图Stem 针状图Fill 实心图Feather 羽毛图Compass 罗盘图Quiver 向量场图Contour 在 x-y 平面绘制等位线图Gplot 绘拓扑图Loglog 双对数坐标曲线Pcolor 伪彩图Semilogx x 轴对数坐标曲线Semilogy y 轴对数坐标曲线绘制正弦函数的图形，可以通过以下参考代码来实现：绘制简单的针状图：x= -pi : . 1 :pi; y=sin(x); stem(y) 绘制曲线图：plot(x , y); plot(x, sin(x), x, cos(x); 图形的注释：-WORD格式 -可编辑 -专业资料 - -完整版学习资料分享- x= -pi : . 1 :2*pi: axis(0, 6, -1.2, 1.2); xlabel( Input singal ); ylabel( Out signal ); title( Two trigonometric functions ); legend( y=sin(x) , y=cos(x) ); grid on; 绘制视窗小图：利用该命令同时画出多个小图形在同一个视窗之中，：subplot(2,2,1); plot(x, sin(x); subplot(2,2,2); plot(x, cos(x); subplot(2,2,3); plot(x, sinh(x); subplot(2,2,4); plot(x, cosh(x); （3）M 文件及 M 文本编辑器一般， MATLAB 在命令窗口编写命令进行操作。

另外MATLAB程序代码所编写的文件常以“.m”为扩展名，即称之为M 文件它可以在MATLAB的菜单中打开，也可以直接在MATLAB界面图标直接进行M 文件的编辑，创立自己的M 文档Matlab 中自定义函数在 matlab 中一个函数需要定义一个M 文件，文件名与函数名称一致例如：定义一个函数完成两个矩阵的加法与乘法运算，函数名称为“matplus”,则对应编写一个名称为“ matplus.m”的 M 文件functionC,D=matplus(A,B) %计算矩阵加法与乘法C=A+B; D=A*B; 在“ Command Window ”中输入如下命令： A=1,2,3;4,5,6;7,8,9; C,D=matplus(A,A ) -WORD格式 -可编辑 -专业资料 - -完整版学习资料分享- 4. 实验用 MATLAB函数介绍其中在实验过程中常用到的MATLAB 指令（函数名）有：plot, figure, stem, subplot, axis, grid on, xlabel, ylabel, title, clc, exp, real, imag, abs, angle, who, whos, help, 命令等，具体调用格式参看“help”或者查阅相关书籍。

另外，在具体的实验过程中也可以根据实际需要自己定义函数5.思考题（1）MA TLAB 在处理数据运算过程中与其他高级语言有何不同MATLAB是一种面向对象的，交互式程序设计语言，其结构完整又优良的可移植性主要特点就是其强大的矩阵计算能力及仿真能力，另外MATLAB提供了方便的绘图功能，便于用户直观地输出处理结果2）熟悉 MATLAB 的常用数学运算符号，比较几种乘法的运算符号有何不同3）绘制振荡曲线4sin3tyet及其包络线40tye的图形，其中t 的取值范围是0,5，并进行相应的标注 t=0: 0.1: 5*pi; y=exp(-t/4).*sin(3*t); x=exp(-t/4); plot(t,x,t,y); title(Two trigonometric functions);legend(x=exp(-t/4),y=exp(-t/4).*sin(3*t); grid on; -WORD格式 -可编辑 -专业资料 - -完整版学习资料分享- （4）已知12345678iiAii，12563478iiBii，计算 C=A*B ，以及其实部， 虚部， 模和相角 real , imag , abs , angle） A=1-2i,3-4i;5-6i,7-8i; B=1+2i,5+6i;3+4i,7+8i; C=A*B C = 1.0e+002 * 0.3000 0.7000 - 0.0800i 0.7000 + 0.0800i 1.7400 real(C) ans = 30 70 70 174 imag(C) -WORD格式 -可编辑 -专业资料 - -完整版学习资料分享- ans = 0 -8 8 0 abs(C) ans = 30.0000 70.4557 70.4557 174.0000 angle(C) ans = 0 -0.1138 0.1138 0 6.实验报告要求（1）明确实验目的及其意义。

2）总结实验过程中所得到的主要结论，并能进行简单的分析处理3）对思考题所列问题进行简要回答，试编写相应的程序，调试并绘制图形，得出最终结果，并对实验报告进行整理分析。