信号与系统 MATLAB

MATLAB编程之信号与系统。。。

MATLAB编程之信号与系统。。。

“信号与系统”

多媒体计算机辅助教学系统

云南大学信息学院 梁虹

高等教育出版社 高等教育电子音像出版社 出版

MATLAB编程之信号与系统。。。

前 言

“信号与系统”课程是我国高校电子信息类专业本科学生的专业基础课程及必修课程，也是电子信息类专业硕士研究生入学必考课程。

该课程无论是从教学内容还是从教学目的来看，都是一门应用性和实践性较强、涉及面较广的课程。该课程一方面以“高等数学”、“电路分析基础”等课程为基础，同时又是后续“数字信号处理”、“通信原理”等专业课程的基础，在教学环节中起着承上启下的重要作用。该课程的基本方法和原理广泛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、图像处理、数字信号分析、信息传输与编码等领域应用更为广泛，因此，如何有效地提高“信号与系统”课程的教学质量和效果，使学生在信号处理与分析领域具有较强的主动获取知识和独立解决问题的能力，让学生具备扎实的信号分析的基本方法和理论，是一项具有重要意义的工作。但是长期以来，由于“信号与系统”课程本身的特点及教学手段和方法的单一，该课程主要依靠传统黑板式的单一教学方式来进行教学，学生仅依靠做习题巩固和理解教学内容，对课程中大量应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析，严重影响和制约了教学效果，教学中的负面效应越来越突出，主要表现在以下几个方面：

（1）该课程的特点是对数学要求较高，理论结果往往来源于复杂的数学运算及推导，这就导致学生将大量的时间用于进行手工数学运算（如微分、积分、方程求解、多项式求根等），而未真正理解分析结果在信号处理中的实际应用。因此学生迫切需要一种工具软件来完成课程中的数值计算与分析。

（2）由于黑板式教学及习题式练习，课程中大量信号分析的结果缺乏可视化的直观表现，如信号分析的波形，学生只能手工绘制，信号频谱特性和系统频率响应只能得到静态的数学表达式，尤其是三维曲面图（拉普拉斯变换）更无法用黑板进行准确的表现，这些都严重影响了学生对所学知识的理解和应用。

（3）由于缺乏实验环境中的设计、分析过程，学生在学习过程中较被动，特别是在系统设计方面，自己设计的系统经过复杂的手工数学计算后，往往不能直观地得到系统的可视化测试结果，一定程度上制约了学生学习的主动性和创造性，达不到培养综合能力的目的。 因此，该课程迫切需要进行教学方法和教学手段的改革，即改革传统的单一教学模式，将计算机多媒体教学引入到“信号与系统”课程的教学中来，进行“信号与系统”计算机仿真立体化教材建设，实现在实验环境中，以计算机为辅助教学手段，用信号分析软件帮助学生完成数值计算、信号与系统分析的可视化建模及仿真调试，培养学生主动获取知识和独立解决问题的能力，为学习后续专业课打下坚实的基础。

国际上公认的优秀科技应用软件MATLAB的出现给“信号与系统”课程的计算机辅助教学及计算机仿真带来了福音，使利用计算机辅助学生完成“信号与系统”课程的数值计算、信号与系统分析的可视化建模及仿真调试成为可能，该软件包含的信号处理工具箱更是学习和应用信号与系统分析方法和原理的有力工具。该软件于1984年由Mathworks公司推出，

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经过十几年的发展与完善，目前已成为科技界最流行的应用软件。它的主要特点是：

（１）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。 （２）完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化。

（３）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。 （４）功能丰富的应用工具箱（如信号处理工具箱），为用户提供了大量方便、实用的处理工具。

（５）功能丰富的应用程序图形用户界面二次开发环境（GUIDE），为开发基于MATLAB的应用程序提供了高效、便捷的工具。

MATLAB的上述特点，使它深受工程技术人员及科技专家的欢迎，并很快成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真、教学等领域不可缺少的基础软件。目前，在国外高等院校，MATLAB已成为本科生、研究生必须掌握的基础软件。国外著名高校的信息学科及专业已将MATLAB引入“信号与系统”课程的教学中，并出版了基于MATLAB的信号与系统分析教材。将MATLAB应用到“信号与系统”的教学中来已是必然趋势。国内一些理工科院校也已经或正把MATLAB作为学生必须掌握的一种软件，部分高校已对用MATLAB实现信号与系统分析计算机仿真进行了有益的探索和实践，但目前国内详细介绍基于MATLAB的信号与系统分析计算机仿真实现的专用教材仍处于空白状态，更无与之相配套的“信号与系统”多媒体计算机教学软件及“信号与系统”计算机仿真软件实验平台等电子出版物。

《信号与系统多媒体计算辅助教学系统》光盘即是基于上述教学现状和应用背景而开发的与《信号与系统教学大纲》相配套的计算机辅助教学软件。该软件实现了在交互式的实验环境中，用教学辅助软件帮助学生完成信号与系统分析的可视化建模及仿真调试，充分利用计算机的特点，如文字、声音、动态图形及友好的人机界面，用生动直观的二维曲线、三维曲面图表达课程中抽象的概念和理论，使学生在可视化的环境中掌握和理解所学知识，从而有效地提高“信号与系统”课程的教学效果。

《信号与系统多媒体计算辅助教学系统》由云南大学信息学院梁虹主持设计、研制与开发，昆明人民广播电台戴云明负责本系统的音频制作，云南大学信息学院的杨鉴老师对该教学系统的设计方案提出了许多宝贵意见和建议，云南大学教务处对本系统的开发和应用给予了大力的支持和帮助，云南大学信息学院的朱玲、聂仁灿、董柏梅同学及云南大学软件学院的刘健同学参与了本系统的部分编程工作，在此表示衷心的感谢！

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一、系统简介

“信号与系统”交互式多媒体计算机辅助教学系统是基于MATLAB 6.5开发的“信号与系统”课程计算机辅助教学软件。该系统的目的是实现在交互式的实验环境中，用教学辅助软件帮助学生完成信号与系统分析的可视化建模及仿真调试，充分利用计算机的特点，如文字、声音、动态图形及友好的人机界面，用生动直观的二维曲线、三维曲面图、动态图形表达课程中抽象的概念和理论，使学生在可视化的环境中掌握和理解所学知识。

该教学软件与《信号与系统教学大纲》相配套，涵盖了课程中的重点教学内容，除具备演示重点教学内容、使课程中的基本概念和重要定理直观化、易于学生理解外，还可实现交互式的信号分析及系统特性仿真调试。

该系统由六大基本功能模块组成。每一基本功能模块又包括若干子模块。系统的功能模块框图如图1所示。

图1 系统功能模块框图

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二、系统对硬件配置和软件的要求

基于IBM—PC的586DX或奔腾以上的各种机型；

至少64MB的系统内存，推荐使用128MB以上；

16位以上图形适配器和彩显；

10GB以上的磁盘空间；

Microsoft Windows 98、Windows 2000或以上的中英文版；

Matlab 6.5（完全安装）。

三、系统功能操作及用户界 …… 此处隐藏：5204字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……