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基于matlab的信号系统实验平台设计论文-基于Matlab的信号与系统实验平台设计毕业论文.doc

发布时间：2022-06-20 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.33M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    第一章 引言
    1.1概述
    1.2基于Matlab的信号与系统实验平台开发现状
    1.3研究意义
    1.4本文的主要工作
    第二章 系统分析
    2.1引言
    2.2 需求分析
    2.3可行性分析
    2.3.1技术可行性
    2.3.2 经济可行性
    2.3.3 操作可行性
    2.4 系统主要目标及功能
    2.4.1 系统目标
    2.4.2 系统主要功能
    2.5 小结
    第三章 方案选取
    3.1引言
    3.2界面工具的选取
    3.3模拟信号实验的软件工具选择
    3.4 设计方案选择
    第四章 开发运行环境
    4.1系统开发环境和运行环境
    4.2 开发语言和开发工具介绍
    4.2.1 Windows XP
    4.2.2 Matlab 7.0
    4.2.3图形用户界面(GUI)
    第五章 系统软件平台的设计
    5.1引言
    5.2系统整体框图
    5.3 系统设计步骤
    5.4 系统模块
    5.4.1 模块划分简介
    5.4.2 模块具体设计
    5.5 生成可执行文件
    5.6 小结
    第六章 系统测试
    6.1引言
    6.2 测试背景
    6.3 测试概要
    6.3.1 测试结果
    6.3.2 测试分析
    6.4 小结
    第七章 结论
    致 谢
    参考文献
    附录:主要代码
    摘要 基于 Matlab 的信号系统实平台设计 [摘 要]本文概述了信号仿真系统的需求、总体结构、基本功能。重点介绍了利 用 Matlab 软件设计实现信号仿真系统的基本原理及功能，以及利用 Matlab 软件提 供的图形用户界面（Graphical User Interfaces ,GUI）设计具有人机交互、界面友 好的用户界面。本文采用 Matlab 的图形用户界面设计功能, 开发出了各个实验界 面。在该实验软件中, 集成了信号处理中的多个实验, 应用效果良好。本系统是一 种演示型软件,用可视化的仿真工具,以图形和动态仿真的方式演示部分基本信号 的传输波形和变换，使学习人员直观、感性地了解和掌握信号与系统的基本知识。 [关键词]信号处理，MATLAB，图形用户界面，实验软件 I
    Based on Matlab signaling system solid platform design Student：Yang Shuilianlian Wang Haibo Teacher：Sun Xiaoqi Abstract: This article has outlined the signal simulation system's demand, the gross structure, the basic function. Introduced with emphasis realizes the signal simulation system basic principle and the function using the matlab software design, as well as the graphical user interface which provides using the matlab software (Graphical User Interfaces, GUI) designs has the man-machine interaction, the contact surface friendly user interface. This article uses Matlab the graphical user interface design function, developed each experiment contact surface. integrated in signal processing many experiments, the application effect has been good. This system is one kind of demonstration software, with the visualization simulation tool, by the graph and dynamic simulation's way demonstration part elementary signal's transmission profile and the transformation, causes the trainees direct-viewing, perceptually to understand and to know the correspondence principle the elementary knowledge. In this experiment software, Key words: Signal Processing ， MATLAB ， Graphical user interface ， Experimental Software
    目录 目 录 第一章 引言 ............................................................1 1.1 概述 ............................................................. 1 1.2 基于 MATLAB 的信号与系统实验平台开发现状 ............................1 1.3 研究意义 ......................................................... 2 1.4 本文的主要工作 ................................................... 2 第二章 系统分析 .......................................................3 2.1 引言 ............................................................. 3 2.2 需求分析 ......................................................... 3 2.3 可行性分析 ....................................................... 4 2.3.1 技术可行性 ....................................................4 2.3.2 经济可行性 ................................................... 4 2.3.3 操作可行性 ................................................... 4 2.4 系统主要目标及功能 ............................................... 4 2.4.1 系统目标 ..................................................... 4 2.4.2 系统主要功能 ................................................. 4 2.5 小结 ............................................................. 5 第三章 方案选取 .......................................................6 3.1 引言 ............................................................. 6 3.2 界面工具的选取 ................................................... 6 3.3 模拟信号实验的软件工具选择 ....................................... 6 3.4 设计方案选择 ..................................................... 6 第四章 开发运行环境 ....................................................7 4.1 系统开发环境和运行环境 ........................................... 7 4.2 开发语言和开发工具介绍 ........................................... 7 4.2.1 Windows XP .................................................. 7 4.2.2 Matlab 7.0 .................................................. 7 4.2.3 图形用户界面(GUI) ........................................... 8 第五章 系统软件平台的设计 ............................................10 III
    目录 5.1 引言 ............................................................ 10 5.2 系统整体框图 .................................................... 10 5.3 系统设计步骤 .................................................... 11 5.4 系统模块 ........................................................ 11 5.4.1 模块划分简介 ................................................ 11 5.4.2 模块具体设计 ................................................ 11 5.5 生成可执行文件 .................................................. 26 5.6 小结 ............................................................ 26 第六章 系统测试 ......................................................27 6.1 引言 ............................................................ 27 6.2 测试背景 ........................................................ 27 6.3 测试概要 ........................................................ 27 6.3.1 测试结果 .................................................... 27 6.3.2 测试分析 .................................................... 34 6.4 小结 ............................................................ 34 第七章 结论 ..........................................................35 致 谢 .................................................................37 参考文献 ..............................................................38 附录:主要代码 .........................................................39
    第一章 引言 第一章 引言 1.1 概述 随着计算机的普及应用以及科技的发达，现代社会是信息的社会，对信息的研 究变得非常重要，而对信号波形的模拟可以方便研究人员研究。以前的信号模拟是 用硬件，对仪器和实验室的要求较高，不便于广泛应用，而且信号处理具有内容繁 多、概念抽象、设计复杂等特点，学生在学习时常常会感到枯燥，难以理解和掌握。 硬件模拟信号波形对设备要求较高，有时候受仪器或操作不对等因素的影响将无法 正确直观的看到波形，参数改变时不能立即看到波形变化。而用软件的形式对信号 波形进行仿真有着界面可视性强，操作简单方便；便于数据修改，文件保存，实验 效率高，实验内容丰富，结果直观易懂，便于分析；而且系统容易扩展新的实验项 目。所以仿真很有必要而且急为迫切。因而选择此课题作为我们的毕业设计。 1.2 基于 Matlab 的信号与系统实验平台开发现状 Matlab在全世界内都很是流行，特别是在工程计算领域。近年来越来越多的国 人也喜爱上了这一套软件。Matlab的toolbox中也含有概率统计方面的库函数。概率 方面的库函数主要有各种常见分布的分布函数、概率密度、分布率以及生成服从各 种分布随机数的函数．统计方面的库函数含盖了简单随机样本下常见的参数估计（点 估计、区间估计），假设检验等等。 林月美, 陈仁安研究了基于Matlab 软件的信号与系统实验平台, 弥补了教学 中的不足. 通过实验, 加强学生对信号与系统课程的理解和掌握[7]。李世银,辛晓丽, 罗驱波,岳 婷基于MATLAB Web Server的远程仿真系统具有交互性强和使用简单 方便等优点。介绍了Matlab Web Server的基本原理及系统配置方法,并结合通信原 理 远 程 仿 真 程 序 的 开 发 实 例 , 重 点 讨 论 了 仿 真 系 统 的 三 个 基 本 组 成 部 分 :M 文 档,HTML输入文档和HTML输出文档开发的关键步骤和代码,最后,给出了AM调制 的仿真结果[21]。初秀琴,何蕾,李玉山认为Matlab是一种高性能的用于工程计算的编 程软件,它具有强大的数学计算、算法推导、建模仿真、图形绘制等功能,但是这些 功能只能在Matlab本身所提供的平台上使用,且具有代码执行速度慢的缺点。文中提 出了实现Matlab与其它编程语言之间接口的方案,并且对与VC之间的接口进行了验 证,解决了Matlab函数只能在其本身所提供的平台上使用的问题,使得代码的执行速 1
    石河子大学学士学位论文 度和安全保密性都大大提高。周传胜等基于Matlab的Simulink工具箱、webserver工 具箱、虚拟现实工具箱和虚拟现实语言(VRML)构建了网络交互式虚拟现实实验系统, 系统由一个服务器和若干个客户机组成。学生在客户机上通过互联网可浏览服务器 上的虚拟演示实验,并可根据需要在客户端实时地修改实验参数,这些参数通过网络 传到服务器后,服务器会将更新的虚拟的实验现象和实验结果传到客户机,从而完成 交互式虚拟现实实验过程[20]。 1.3 研究意义 Matlab 作为编程语言和可视化工具 , 用 Matlab 开发的实验为学生提供了“信 号分析”、“信号抽样”、“系统仿真”、“系统特性”、“滤波器设计”及“傅 立叶变换”等实验模块 。 它的界面演示框如同通用示波器 , 显示了信号分析与 系统设计的动态仿真过程 , 给人以直观的感受[1]。在教学中它能为同学们提供了大 量的实例, 同时它也为同学们留下了动在实验中同学们可以改变信号、模块、仿真 子系统等的参数 , 并观察信号与系统的相应变化. 在实验过程中 , 同学们对所 学的书本知识会有感性的认识和直观的验证 , 加深对“信号与系统”原理的理解。 本课题能避开硬件系统的不足，巧妙的运用软件来仿真硬件才能实现的实验结 果，大大降低了实验设备要求，节约了人力和财力，而且有很多的库函数可以在实 验时直接调用，避免了用硬件做实验的局限性。可以更方便的做信号系统实验，为 教学和研究提供了方便。还能够锻炼一个人在面对一个具体的项目时，遇到问题， 分析问题，解决问题的能力；获得独立策划、实施课题，并按照既定计划进行开发 的经验，以及查找相关文献的能力。通过自己的努力使得对于 Matlab 有一个全面 的、深刻的认识,并且对 Matlab 做界面的软件有了一定的了解，对系统规划有了初 步的认识。为以后研发工作打下坚实的基础，积累宝贵的经验。 1.4 本文的主要工作 本文主要是针对以 Matlab 为软件平台的信号系统实验平台的设计，用 Matlab 语言编程开发一个适合小型的信号系统实验平台,方便学生学习。具体的工作主要 有: 1)通信模拟仿真系统的设计分析。 2)通信模拟仿真系统的总体框架。 3)通信模拟仿真系统的设计与实现。 4)系统测试与分析。 5)编写文档。 2
    第二章 系统分析 第二章 系统分析 2.1 引言 现代社会，通信与传感、仿真计算技术紧密结合，信息成为社会的高级“神经 中枢”，随着我国科学技术的发展和国内外合作的加强，对通信水平的要求也日益 增加，如果通信水平跟不上，社会成员之间的合作程度就受到限制，生产力的发展 也必然受到限制，可见通信在现代生活中扮演的角色越来越重要，本课题以此为出 发点，采用 Matlab 语言为工作环境，Matlab 语言称为第四代编程语言，程序简洁、 可读性很强而且调试十分容易,自 1984 年由美国 MathWorks 公司推向市场以来， 历经十几年的发展，现已成为国际公认的优秀科技应用软件，是数字信号处理方面 得天独厚优势图形开发工具.本软件设计目标是以配合教学为出发点，主要是面对 通信工程专业的初学者，用简单，可视化的仿真模拟图形给大家演示部分基本波的 传输特性，以及在信道中的传输特性。使他们直观，感性地了解和掌握通信系统的 概念、传输性能等[3]。 为了规范和条理的进行本系统的设计以及使后续的开发维护工作变得有趣而 轻松，故编写本系统需求分析说明书；旨在开发过程中进行参考，使系统在需求的 规范之内，避免重复劳动，加快开发进度以及提高开发效率；同时也是为以后系统 维护服务提供指南；由于时间仓促，错误之处在所难免，请见谅。 2.2 需求分析 通信在现今生活中已是普遍存在，在经济发展，政治军事活动，个人生活中的 应运以是相当普遍，是社会发展不可缺少的工具，自 1844 年莫而斯在华盛顿和巴 尔的摩之间发送世界第一份电报以来，通信已经经历了 150 多年，发展到目前数字 通信趋于替代模拟通信的趋势。《信号与系统》课程，是高等理工科类院校通信与 电子信息工程等专业中一门十分重要的基础理论课，也是电子信息工程专业许多后 续课程的重要理论基础。以前的信号模拟是通过硬件，对仪器和实验室的要求较高， 不便于广泛应用，而且信号处理具有内容繁多、概念抽象、设计复杂等特点, 学生 在学习时常常会感到枯燥, 难以理解和掌握。 基于此种需求，本系统设计为教学演示型软件，运用 Matlab 软件开发，便于 学生直观观察信号系统中涉及的波形及特性的原理图, 为后续课程的学习，以及独 3
    石河子大学学士学位论文 立分析和设计新的系统，打下基础。 2.3 可行性分析 2.3.1 技术可行性 本课题所涉及的研究目标，在国内外已经有相当成熟的理论基础和技术基础。 通过开发人员的文献调查，对于 Matlab 做用户图象界面和信号模拟所涉及到的技 术问题进行细致的分析，很大一部分可以使用电子信息工程的专业知识进行构建， 其他的部分则可以通过自学，调用已经开发好的一些功能模块来完成课题涉及到的 技术要求。 2.3.2 经济可行性 本课题通过对既有开发平台的使用，能够设计出比较完善的信号系统实验平 台，没有任何经济上的负担，本课题可以自主开发信号系统实验平台，为实验提供 了灵活性,摆脱了硬件可以看到实验结果,而且又可脱离 Matlab 来进行仿真.为教学 和研究提供了方便,在经济上节约了实验开支,锻炼了学生的自我研发意识和自己 动手的能力。 2.3.3 操作可行性 Matlab 程序流程简单明了，开发率高，并且能够结合其他多种开发工具，共同 实现信号模拟功能。它易学易用，不需大量编程，能创作出一些高水平的模拟平台 作品，对于非专业的开发人员和专业开发人员都是一个好的选择。从可操作性的角 度来讲，完全可行。 2.4 系统主要目标及功能 2.4.1 系统目标 本课题开发目标是利用 Matlab 软件开发一套集可视化图形与动态仿真为一体 的教学演示型软件，主要是面对初学者，用可视化的仿真模拟图形配合老师的讲课 内容给大家演示《信号与系统》课程中部分信号的传输波形、卷积、傅立叶变换以 及滤波器设计等，帮助他们直观、感性地了解和掌握信号系统的概念、基本特征等， 深化对通信概念的理解。 2.4.2 系统主要功能 本系统主要功能包括基本序列计算、基本信号产生、卷积、傅立叶变换、滤波 4
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