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《数字信号处理》实验教程——MATLAB实践与学习指南
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更新于2024-07-16
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"青岛科技大学自动化与电子工程学院的电子信息科学与技术专业17级的数字信号处理实验指导书,旨在帮助学生通过实验加深对数字信号处理理论的理解,提高编程技能和解决问题的能力。实验成绩由预习、实验过程和实验报告三部分组成,强调实验结果分析的重要性。实验要求包括预习、观察、书写报告、遵守纪律和及时完成任务。实验验收包含上机操作和书面报告,未按时完成将影响成绩。" 在《数字信号处理A》实验中,学生将学习如何利用MATLAB语言的数字信号处理工具箱进行各种信号处理操作,如分析、变换、合成、估计和识别。这些实验旨在验证课堂上教授的理论,同时通过实践来巩固知识。实验内容从基础的识别性、验证性开始,逐渐过渡到更复杂的综合性与设计性任务,以提升学生的工程应用能力。 实验成绩的构成反映了对学生全面能力的评估。预习部分占20%,这要求学生仔细阅读实验指导书,预先准备实验内容,进行必要的计算,并编写预习报告。实验过程占40%,学生需在实验过程中密切观察图形变化,记录并分析结果。实验报告占40%,学生需详尽阐述实验目标、执行情况及分析,对于涉及编程的实验,还需提供程序设计说明、程序框图和代码清单。 实验纪律和安全同样重要,学生需遵守实验室规则,服从指导教师指导,爱护实验设备,并确保不迟到。若无法参加实验,通常不安排补做,未完成的实验将影响操作成绩。实验验收采用分阶段方式进行,包括现场操作检验和书面报告提交,所有实验应按时完成并通过检查,以防止期末集中检查带来的问题。因此,鼓励学生合理规划时间,积极主动地完成每个实验。
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13
条件转移语句有 if 和 switch 两种。
1) if 语句
MATLAB 中 if 语句的用法与其他高级语言相类似, 其基本语法格式有以下
几种:
格式一:
if 逻辑表达式
执行语句
end
格式二:
if 逻辑表达式
执行语句 1
else
执行语句 2
end
格式三:
if 逻辑表达式 1
执行语句 1
else? if 逻辑表达式 2
执行语句 2
end
2) switch 语句
switch 语句的用法与其他高级语言相类似,其基本语法格式为:
switch 表达式(标量或字符串)
case 值 1
语句 1
case 值 2
语句 2
…
otherwise
语句 n
end
2、绘图语句
常用的 MATLAB 绘图语句有 figure、plot、subplot、stem 等, 图形修饰语
句有 title、axis、text 等。
(1) figure
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14
figure 有两种用法,只用一句 figure 命令,会创建一个新的图形窗口,并
返回一个整数型的窗口编号。figure(n)表示将第 n 号图形窗口作为当前的图形
窗口, 并将其显示在所有窗口的最前面; 如果该图形窗口不存在, 则新建一个
窗口,并赋以编号 n。
(2) plot
线型绘图函数。用法为 plot(x,y,'s')。参数 x 为横轴变量,y 为纵轴变量,
s 用以控制图形的基本特征如颜色、粗细等,通常可以省略,常用方法如表 1 所
示。
(3) Stem
绘制离散序列图,常用格式 stem(y)和 stem(x,y)分别和相应的 plot 函数的
绘图规则相同,只是用 stem 命令绘制的是离散序列图。
(4) subplot
subplot(m,n,i)图形显示时分割窗口命令,把一个图形窗口分为 m 行,n 列,
m×n 个小窗口,并指定第 i 个小窗口为当前窗口。
(5) 绘图修饰命令
在绘制图形时,我们通常需要为图形添加各种注记以增加可读性。 在 plot
语句后使用 title('标题')可以在图形上方添加标题, 使用 xlabel('标记')或
ylabel('标记')为 X 轴或 Y 轴添加说明,使用 text(X 值、Y 值、'想加的标示')
可以在图形中任意位置添加标示。
例 3 画图基本语句如图 1 所示。
MATLAB 语句及运行结果如下:
x=0:0.1*pi:2*pi; %定义 x 向量
figure(1); %创建一个新的图形窗口,编号为 1
subplot(2,2,1); %将窗口划分为 2 行,2 列,在第 1 个窗口中作图
plot(x,sin(x)); %画图
title('正弦线'); %给图形加标题
subplot(2,2,2); %在第 2 个窗口中作图
plot(x,sin(x),'r'); %画一正弦波,红色
表 1
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15
xlabel('X'); %给 x 轴加说明
ylabel('SIN(X)'); %给 y 轴加说明
subplot(2,2,3); %在第 3 个窗口中作图
plot(x,sin(x),'--'); %画一正弦波,破折线
subplot(2,2,4); %在第 4 个窗口中作图
plot(x,sin(x),'r+'); %画一正弦波,红色+线
text(4,0,'注记');
图 1
三、Matlab 基本数值运算
1、MATLAB 内部特殊变量和常数
(1) MATLAB 内部有很多变量和常数,用以表达特殊含义。常用的有:
1) 变量 ans: 指示当前未定义变量名的答案;
2) 常数 eps:表示浮点相对精度,其值是从 1.0 到下一个最大浮点数之间的
差值。该变量值作为一些 MATLAB 函数计算的相对浮点精度,按 IEEE
标准,如: ,近似为 2.2204e-016;
3) 常数 Inf:表示无穷大。当输入或计算中有除以 0 时产生 Inf;
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