matlab課程設(shè)計(jì)---matlab語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　開(kāi)課時(shí)間: 2010 至 2011 學(xué)年第 2 學(xué)期</p><p>　設(shè)計(jì)名稱(chēng)：MATLAB課程設(shè)計(jì)</p><p>　系　　別：</p><p>　學(xué)生姓名：</p><p>　班　　級(jí)：</p><p>　學(xué)　　號(hào)：<

2、/p><p>　成　　績(jī)：</p><p>　指導(dǎo)教師：</p><p>　　MATLAB語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理</p><p>　　一、實(shí)踐的目的和要求</p><p>　　1.MATLAB軟件功能簡(jiǎn)介</p><p>　　MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及

3、交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平?！?</p><p>　　MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)

4、據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶(hù)界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。 </p><p>　　MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來(lái)解算問(wèn)題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。</p><p>&l

5、t;b>　　MATLAB特點(diǎn)：</b></p><p>　　1) 高效的數(shù)值計(jì)算及符號(hào)計(jì)算功能,能使用戶(hù)從繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算分析中解脫出來(lái); </p><p>　　2) 具有完備的圖形處理功能,實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果和編程的可視化; </p><p>　　3) 友好的用戶(hù)界面及接近數(shù)學(xué)表達(dá)式的自然化語(yǔ)言,使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握; </p><p

6、>　　4) 功能豐富的應(yīng)用工具箱,為用戶(hù)提供了大量方便實(shí)用的處理工具。</p><p>　　MATLAB與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，它有很多的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境</p><p>　　簡(jiǎn)單易用的程序語(yǔ)言，運(yùn)算符豐富，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，使用方便靈活，庫(kù)函數(shù)極其豐富。</p><p>　　強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力，

7、MATLAB既具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句（如for循環(huán)、while循環(huán)、break語(yǔ)句和if語(yǔ)句），又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴?lt;/p><p>　　應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱</p><p>　　語(yǔ)法限制不嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。</p><p>　　程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號(hào)的計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上運(yùn)行。</p><p><

8、b>　　出色的圖形處理功能</b></p><p>　　實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái)</p><p><b>　　2.本題目的意義</b></p><p>　?。?）有利于基礎(chǔ)知識(shí)的理解</p><p>　　通過(guò)《MATLAB及在電子信息類(lèi)（課程中的應(yīng)用）》的學(xué)習(xí)，我掌握了MATLAB的一些基本知識(shí)和用法，

9、對(duì)我以后的學(xué)習(xí)帶來(lái)方便。</p><p>　?。?）有利于邏輯思維的鍛煉</p><p>　　程序設(shè)計(jì)是公認(rèn)的、最能直接有效地訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的學(xué)科之一。即使一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，從任務(wù)分析、確定算法、界面布局、編寫(xiě)代碼到調(diào)試運(yùn)行，整個(gè)過(guò)程學(xué)生都需要有條理地構(gòu)思，這中間有猜測(cè)設(shè)想、判斷推理的抽象思維訓(xùn)練，也有分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、預(yù)測(cè)目標(biāo)等能力的培養(yǎng)。</p&g

10、t;<p>　?。?）有利于與其他學(xué)科的整合</p><p>　　在程序設(shè)計(jì)中，我們可以解決其它學(xué)科有關(guān)問(wèn)題，也利用其它課程的有關(guān)知識(shí)來(lái)解決MATLAB中比較抽象很難理解的知識(shí)。在MATLAB課中整合其它學(xué)科的知識(shí)，發(fā)揮MATLAB的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　?。?）有利于治學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)中，語(yǔ)句的語(yǔ)法和常量變量的定義都有

11、嚴(yán)格的要求，有時(shí)輸了一個(gè)中文標(biāo)點(diǎn)、打錯(cuò)了一個(gè)字母，程序無(wú)法正常運(yùn)行。因此，程序設(shè)計(jì)初學(xué)階段，我們經(jīng)常會(huì)犯這樣的錯(cuò)誤，可能要通過(guò)幾次乃至十多次的反復(fù)修改、才能成功，但這種現(xiàn)象會(huì)隨著學(xué)習(xí)的深入而慢慢改觀。這當(dāng)中就有一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、一絲不茍的科學(xué)精神的培養(yǎng)，又有一個(gè)不怕失敗、百折不撓品格的鍛煉。</p><p><b>　　二、實(shí)踐內(nèi)容</b></p><p><b&g

12、t;　　1.常用信號(hào)的實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　通過(guò)編寫(xiě)MATLAB軟件仿真程序，掌握MATLAB軟件中常用信號(hào)的表示方法，繪圖函數(shù)的使用。內(nèi)容如下：</p><p>　?。?）單位階躍信號(hào)f(t)= 和單位階躍序列的實(shí)現(xiàn)</p><p>　?。?）單位沖激信號(hào)和單位脈沖序列的實(shí)現(xiàn)</p><p>　?。?）單邊衰減指數(shù)信

13、號(hào)和實(shí)指數(shù)序列的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　2.信號(hào)的時(shí)域基本運(yùn)算</p><p>　　通過(guò)調(diào)用MATLAB中的相關(guān)函數(shù)，編寫(xiě)信號(hào)的基本運(yùn)算仿真程序，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的時(shí)域基本運(yùn)算，達(dá)到掌握MATLAB相關(guān)運(yùn)算函數(shù)的調(diào)用格式及功能的目的。</p><p>　?。?）信號(hào)的相加，相乘和移位運(yùn)算</p><p>　?。?）序列的卷積運(yùn)算</p>

14、<p><b>　　3.系統(tǒng)分析</b></p><p>　　通過(guò)調(diào)用MATLAB相關(guān)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)LTI系統(tǒng)的時(shí)域和頻域進(jìn)行分析，熟練掌握LTI系統(tǒng)單位沖激響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)得MATLAB求解方法。</p><p>　?。?）連續(xù)LTI系統(tǒng)的時(shí)域分析</p><p>　?。?）連續(xù)LTI系統(tǒng)的頻域分析</p><

15、p><b>　　4.綜合設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在熟練掌握MATLAB基本的信號(hào)處理方法的基礎(chǔ)上，按照要求設(shè)計(jì)特定功能的綜合系統(tǒng)，掌握MATLAB信號(hào)處理系統(tǒng)的仿真程序設(shè)計(jì)。綜合系統(tǒng)題目</p><p>　?。?）MATLAB模擬濾波器的實(shí)現(xiàn)</p><p>　?。?）MATLAB語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理</p>&l

16、t;p>　　三、實(shí)踐仿真程序設(shè)計(jì)及結(jié)果分析</p><p><b>　　1.常用信號(hào)的實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　?。?）單位階躍信號(hào)f(t)= 和單位階躍序列的實(shí)現(xiàn)</p><p>　?、賳挝浑A躍信號(hào)f(t)= 的實(shí)現(xiàn)程序：</p><p>　　t0=0;t1=-1;t2=3;</p><

17、p><b>　　dt=0.01;</b></p><p>　　t=t1:dt:-t0;</p><p>　　n=length(t);</p><p>　　t3=-t0:dt:t2;</p><p>　　n3=length(t3);</p><p>　　u=zeros(1,n);</p&

18、gt;<p>　　u3=ones(1,n3);</p><p>　　plot(t,u);</p><p><b>　　hold on;</b></p><p>　　plot(t3,u3);</p><p>　　plot([-t0,-t0],[0,1]);</p><p><b&

19、gt;　　hold off;</b></p><p>　　axis([t1,t2,-0.2,1.5]);</p><p>　　>> xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅值(f)');title('單位階躍信號(hào)');</p><p><b>　　時(shí)域波形：</b>

20、;</p><p>　?、趩挝浑A躍序列的實(shí)現(xiàn)程序：</p><p>　　>> k0=0;%單位階躍出現(xiàn)的位置</p><p>　　>>k1=-3;k2=6;</p><p>　　>> k=k1:k0-1;</p><p>　　>> n=length(k);</p&g

21、t;<p>　　>> k3=-k0:k2;</p><p>　　>> n3=length(k3);</p><p>　　>> u=zeros(1,n);</p><p>　　>> u3=ones(1,n3);</p><p>　　>> stem(k,u,'fil

22、led');</p><p>　　>> hold on;</p><p>　　>> stem(k3,u3,'filled');</p><p>　　>> hold off;</p><p>　　>> axis([k1,k2,-0.2,1.5]);</p>&

23、lt;p>　　>> title('單位階躍序列');</p><p>　　>> xlabel('時(shí)間(k)');ylabel('幅值f(k)');</p><p><b>　　時(shí)域波形：</b></p><p>　?。?）單位沖激信號(hào)和單位脈沖序列的實(shí)現(xiàn)</p&

24、gt;<p>　　①單位沖激信號(hào)的實(shí)現(xiàn)程序：</p><p><b>　　clear;</b></p><p>　　t0=0;t1=-1;t2=5;dt=0.1;</p><p>　　t=t1:dt:t2;</p><p>　　n=length(t);</p><p>　　x=zer

25、os(1,n);</p><p>　　x(1,(t0-t1)/dt+1)=1/dt;</p><p>　　stairs(t,x);</p><p>　　axis([t1,t2,0,1/dt]);</p><p>　　xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅值(f)');title('單位沖激信

26、號(hào)');</p><p><b>　　時(shí)域波形：</b></p><p>　?、趩挝幻}沖序列的實(shí)現(xiàn)程序：</p><p><b>　　>> k1=-3;</b></p><p><b>　　>> k2=6;</b></p><

27、p>　　>> k=k1:k2;</p><p>　　>> n=3;%單位脈沖出現(xiàn)的位置</p><p>　　>> f=[(k-n)==0];</p><p>　　>> stem(k,f,'filled');title('單位脈沖序列')</p><p>　　

28、>> xlabel('時(shí)間(k)');ylabel('幅值f(k)');</p><p><b>　　時(shí)域波形：</b></p><p>　　（3）單邊衰減指數(shù)信號(hào)和實(shí)指數(shù)序列的實(shí)現(xiàn)</p><p>　?、賳芜吽p指數(shù)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)程序：</p><p><b>　　cl

29、ear </b></p><p>　　t1=-1;t2=10;dt=0.1;</p><p>　　t=t1: dt: t2;</p><p><b>　　A1=1;</b></p><p><b>　　a1=0.5;</b></p><p>　　n=A1*exp(

30、-a1*t);</p><p>　　plot(t,n);</p><p>　　axis([t1,t2,0,1]);</p><p>　　xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅值(f)');title('單邊衰減指數(shù)信號(hào)');</p><p><b>　　時(shí)域波形：</

31、b></p><p>　?、趯?shí)指數(shù)序列的實(shí)現(xiàn)程序：</p><p><b>　　clf;</b></p><p>　　k1=-1;k2=10;</p><p><b>　　k=k1:k2;</b></p><p><b>　　a=-0.6;</b>

32、</p><p><b>　　A=1;</b></p><p><b>　　f=A*a.^k;</b></p><p>　　stem(k,f,'filled');</p><p>　　title('');</p><p>　　xlabel(&#

33、39;(k)');ylabel('f(k)');</p><p><b>　　時(shí)域波形：</b></p><p>　　2.信號(hào)的時(shí)域基本運(yùn)算</p><p>　　（1）信號(hào)的相加，相乘和移位運(yùn)算</p><p>　?、賹?shí)現(xiàn)兩個(gè)連續(xù)信號(hào)的相加，即。</p><p><b

34、>　　程序</b></p><p>　　>> clear all;</p><p>　　>> t=0:0.0001:3;</p><p><b>　　>> b=3;</b></p><p><b>　　>> t0=1;</b><

35、/p><p>　　>> u=stepfun(t,t0);</p><p>　　>> n=length(t);</p><p>　　>> for i=1:n</p><p>　　u(i)=b*u(i)*(t(i)-t0);</p><p>　　end %產(chǎn)生一個(gè)斜坡信號(hào)</p&

36、gt;<p>　　>> y=sin(2*pi*t); %產(chǎn)生一個(gè)正弦信號(hào)</p><p>　　>> f=y+u; %信號(hào)相加</p><p>　　>> plot(t,f);</p><p>　　>> xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅值f

37、(t)');title('連續(xù)信號(hào)的相加');</p><p><b>　　時(shí)域波形：</b></p><p>　?、趯?shí)現(xiàn)兩個(gè)連續(xù)信號(hào)的相乘，即×。</p><p><b>　　程序 </b></p><p>　　clear all;</p>&

38、lt;p>　　t=0:0.0001:5;</p><p><b>　　b=3;t0=1;</b></p><p>　　u=stepfun(t,t0);</p><p>　　n=length(t);</p><p>　　for i=1:n</p><p>　　u(i)=b*u(i)*(t(i

39、)-t0);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　y=sin(2*pi*t); f=y.*u;</p><p>　　plot(t,f);xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅值f(t)');title('連續(xù)信號(hào)的相乘')</p><p&

40、gt;<b>　　時(shí)域波形：</b></p><p>　?、蹖?shí)現(xiàn)兩個(gè)連續(xù)信號(hào)的移位，即，常數(shù)</p><p><b>　　程序： </b></p><p>　　clear all;</p><p>　　t=0:0.0001:2;</p><p>　　y=sin(2*

41、pi*(t));</p><p>　　yl=sin(2*pi*(t-0.2));</p><p>　　plot(t,y,'-',t,yl,'--');</p><p>　　ylabel('幅值f(t)');xlabel('時(shí)間（t）');title('信號(hào)的位移');</p>

42、<p><b>　　時(shí)域波形：</b></p><p>　　（2）序列的卷積運(yùn)算</p><p>　　實(shí)現(xiàn)兩個(gè)連續(xù)信號(hào)的卷積運(yùn)算， </p><p><b>　　程序：</b></p><p><b>　　%連續(xù)函數(shù)卷積計(jì)算</b></p><

43、p><b>　　a=1000;</b></p><p>　　t1=-5:1/a:5;</p><p>　　f1=stepfun(t1,0);</p><p>　　f2=stepfun(t1,-1/a)-stepfun(t1,1/a);</p><p>　　subplot(231);</p><p

44、>　　plot(t1,f1);axis([-5,5,0,1.2]); %xlabel('時(shí)間(t)');</p><p>　　ylabel('f1(t)');title('單位階躍函數(shù)');</p><p>　　subplot(232);plot(t1,f2);ylabel('f2(t)');</p>&l

45、t;p>　　title('單位沖激函數(shù)');</p><p>　　y=conv(f1,f2);r=2*length(t1)-1;t=-10:1/a:10;</p><p>　　subplot(233);plot(t,y);axis([-5,5,0,1.2]);</p><p>　　title('f1與f2的卷積');</p

46、><p>　　ylabel('y(t)');</p><p>　　f11=conv(f1,f1);f22=conv(f2,f2);</p><p>　　subplot(234);plot(t,f11);title('f1與f1的卷積');</p><p>　　ylabel('f11(t)');axi

47、s([-5,5,0,5000]);</p><p>　　subplot(235);plot(t,f22);title('f2與f2的卷積');ylabel('f22(t)');</p><p><b>　　時(shí)域波形：</b></p><p><b>　　3.系統(tǒng)分析</b></p>

48、;<p>　?。?）連續(xù)LTI系統(tǒng)的時(shí)域分析　?、?求系統(tǒng)y(2)(t)+6y(1)(t)+8y(t)=3x(1)(t)+9x(t)的沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)。</p><p>　　i 沖激響應(yīng)MATLAB程序：</p><p>　　clear all;</p><p>　　a=[1,6,8];b=[3,9];</p><p>

49、　　sys=tf(b,a);</p><p>　　t=0:0.1:10;</p><p>　　y=impulse(sys,t);</p><p>　　plot(t,y);xlabel('時(shí)間(t)');</p><p>　　ylabel('y(t)');</p><p>　　title(

50、'單位沖激響應(yīng)');</p><p>　　系統(tǒng)的沖激響應(yīng)圖：</p><p>　　ii 階躍響應(yīng)MATLAB程序：</p><p>　　clear all;</p><p>　　a=[1,6,8];b=[3,9];</p><p>　　sys=tf(b,a);</p><p>

51、;　　t=0:0.1:10;</p><p>　　y=step(sys,t);</p><p>　　plot(t,y);</p><p>　　xlabel('時(shí)間(t)');</p><p>　　ylabel('y(t)');</p><p>　　title('單位階躍響應(yīng)

52、9;);</p><p><b>　　系統(tǒng)的階躍響應(yīng)圖：</b></p><p>　　② 求系統(tǒng)y(2)(t)+y(t)=costu(t)，y(0+)=y(1)(0+)=0的全響應(yīng)。　</p><p>　　i 系統(tǒng)在正弦激勵(lì)下的零狀態(tài)響應(yīng)MATLAB程序b=[1];a=[1 0 1];</p><p>　　sys=

53、tf(b,a);</p><p>　　t=0:0.1:10;</p><p><b>　　x=cos(t);</b></p><p>　　y=lsim(sys,x,t);</p><p>　　plot(t,y);</p><p>　　xlabel('時(shí)間(t)');ylabel(&

54、#39;y(t)');title('零狀態(tài)響應(yīng)');系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)如圖所示：</p><p>　　ii求系統(tǒng)的全響應(yīng)MATLAB程序：</p><p>　　b=[1];a=[1 0 1];</p><p>　　[A B C D]=tf2ss(b,a);</p><p>　　sys=ss(A,B,C,D);<

55、/p><p>　　t=0:0.1:10;</p><p>　　x=cos(t);zi=[-1 0];</p><p>　　y=lsim(sys,x,t,zi);</p><p>　　plot(t,y);</p><p>　　xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('y(t)');tit

56、le('系統(tǒng)的全響應(yīng)');系統(tǒng)的全響應(yīng)如圖所示：</p><p>　?、?已知某LTI系統(tǒng)的激勵(lì)為f1=sintε(t)，單位沖激響應(yīng)為h(t)=te-2tε(t)， 試給出系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)yf(t)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。MATLAB程序：</p><p><b>　　p=0.1;</b></p><p>　　k1=0:p:10;

57、</p><p>　　f1=sin(k1);</p><p><b>　　k2=k1;</b></p><p>　　f2=1*exp(-2*k1);</p><p>　　f=conv(f1,f2);</p><p><b>　　f=f*p;</b></p>&l

58、t;p>　　k0=k1(1)+k2(1);</p><p>　　k3=length(f1)+length(f2)-2;</p><p>　　k=k0:p:(k3*p+k0);</p><p>　　subplot(2,2,1);</p><p>　　plot(k1,f1);</p><p>　　title('

59、;f1(t)');</p><p>　　xlabel('t'),ylabel('f1(t)');</p><p>　　subplot(2,2,2);</p><p>　　plot(k2,f2);</p><p>　　title('f2(t)');</p><p>

60、　　xlabel('t'),ylabel('f2(t)');</p><p>　　subplot(2,2,3);</p><p>　　plot(k,f);</p><p>　　h=get(gca,'position');</p><p>　　h(3)=2.5*h(3);</p>&

61、lt;p>　　set(gca,'position',h); </p><p>　　title('f(t)=f1(t)*f2(t)');</p><p>　　xlabel('t'),ylabel('f(t)');</p><p>　　系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)如圖所示</p><p

62、><b>　?、?程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　計(jì)算下述系統(tǒng)在指數(shù)函數(shù)激勵(lì)下的零狀態(tài)響應(yīng)。</p><p>　　　H(s)=　</p><p><b>　　MATLAB程序：</b></p><p>　　a=[1 0.996 463 97.8 12131 8.11 0];b

63、=[1.65 -0.331 -576 90.6 19080];</p><p>　　sys=tf(b,a);</p><p>　　t=0:0.1:10;</p><p>　　x=exp(-t);y=lsim(sys,x,t);</p><p>　　plot(t,y);</p><p>　　xlabel('時(shí)間(

64、t)');ylabel('y(t)');title('零狀態(tài)響應(yīng)')</p><p>　　系統(tǒng)的響應(yīng)如圖所示：</p><p>　　（2）連續(xù)LTI系統(tǒng)的頻域分析?、?編程實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傅里葉變換和傅里葉逆變換　　I傅里葉變換。　　i 已知連續(xù)時(shí)間信號(hào)f(t)=e-2|t|，通過(guò)程序完成信號(hào)f(t)的傅里葉變換</p><

65、p><b>　　MATLAB程序：</b></p><p><b>　　syms t</b></p><p>　　x=exp(-2*abs(t));</p><p>　　F=fourier(x);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　

66、　ezplot(x);</p><p>　　subplot(2,1,2) ;</p><p>　　ezplot(F) ;</p><p>　　信號(hào)f(t)的傅里葉變換如圖所示：</p><p>　　ii 試畫(huà)出信號(hào)f(t)= 的波形及其幅頻特性曲線。MATLAB程序: syms t ;</p>

67、<p>　　f=2/3*exp(-3*t)*sym('heaviside(t)') ;</p><p>　　F=fourier(f) ;</p><p>　　subplot(2,1,1) ;</p><p>　　ezplot(f) ;</p><p>　　subplot(2,1,2) ;</p><

68、;p>　　ezplot(abs(F)) ;</p><p>　　信號(hào)f(t)= 的波形及其幅頻特性曲線如圖所示</p><p>　　II 傅里葉逆變換。已知f(jω)= ，求信號(hào)F(jω)的逆傅里葉變換。 MATLAB程序</p><p><b>　　R=0.02;</b></p><p><b&g

69、t;　　t=-2:R:2;</b></p><p><b>　　syms t w</b></p><p>　　ifourier(1/(1+w^2),t)</p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果：</b></p><p>　　ans =1/2*exp(-t)*heaviside(t)+1/

70、2*exp(t)*heaviside(-t)</p><p>　　III 傅里葉變換數(shù)值計(jì)算。　　已知門(mén)函數(shù)f(t)=g2(t)=ε(t+1)-ε(t-1)，試采用數(shù)值計(jì)算方法確定信號(hào)的傅里葉變換F(jω)。 MATLAB程序：</p><p>　　R=0.02 ; %頻譜線寬度</p><p>　　t=-2 :R :2 ;</p>

71、<p>　　f=stepfun(t,-1)-stepfun(t,1) ;</p><p>　　W1=2*pi*5 ; %頻率寬度</p><p>　　N=500 ; %采樣數(shù)為N</p><p><b>　　k=0 :N ;</b></p><p>　　W=k*W1/N ;

72、 %W頻率正半周的采樣點(diǎn)</p><p>　　F=f*exp(-j*t'*W)*R ; %求F（jw）</p><p>　　F=real(F) ; %求F（jw）的實(shí)部</p><p>　　W=[-fliplr(W),W(2 :501)] ; %頻譜圖頻率寬度左右對(duì)稱(chēng)</p><p>　　F

73、=[fliplr(F),F(2 :501)] ; %頻譜圖幅值左右對(duì)稱(chēng)</p><p>　　subplot(2,1,1) ;plot(t,f) ;</p><p>　　xlabel('t') ;ylabel('f(t)') ;axis([-2,2,-0.5,2]) ;</p><p>　　title('f(t)=

74、ε(t+1)-ε(t-1)') ;</p><p>　　subplot(2,1,2) ;plot(W,F) ;</p><p>　　title('f(t)傅氏變換') ;</p><p>　　信號(hào)的傅里葉變換如圖所示：</p><p>　　IV 傅里葉變換的時(shí)移特性　　分別繪出信號(hào)f(t)= 信號(hào)f(t-1)的頻

75、譜圖，并觀察信號(hào)時(shí)移對(duì)信號(hào)頻譜的影響。i　f(t)= 的頻譜。MATLAB程序：</p><p><b>　　r=0.02;</b></p><p><b>　　t=-5:r:5;</b></p><p><b>　　N=200;</b></p><p><b

76、>　　W=2*pi;</b></p><p><b>　　k=-N:N;</b></p><p><b>　　w=k*W/N;</b></p><p>　　f1=1/2*exp(-2*t).*stepfun(t,0);</p><p>　　F=r*f1*exp(-j*t'*

77、w);</p><p>　　F1=abs(F);</p><p>　　P1=angle(F);</p><p>　　subplot(3,1,1);</p><p>　　plot(t,f1);grid</p><p>　　xlabel('t');</p><p>　　ylabel(

78、'f(t)');</p><p>　　title('f(t)');</p><p>　　subplot(3,1,2);</p><p>　　plot(w,F1);</p><p>　　xlabel('w');</p><p><b>　　grid;</b&

79、gt;</p><p>　　ylabel('F(jw)');</p><p>　　subplot(3,1,3)</p><p>　　plot(w,P1*180/pi);</p><p><b>　　grid;</b></p><p>　　xlabel('w');&l

80、t;/p><p>　　ylabel('相位（度）');</p><p>　　信號(hào)f(t)= 傅里葉變換的時(shí)頻特性如圖所示：</p><p>　　ii f(t-1)的頻譜。MATLAB程序：r=0.02;</p><p><b>　　t=-5:r:5;</b></p><p>

81、;<b>　　N=200;</b></p><p><b>　　W=2*pi;</b></p><p><b>　　k=-N:N;</b></p><p><b>　　w=k*W/N;</b></p><p>　　f1=1/2*exp(-2*(t-1)).

82、*stepfun(t,1); %f(t)</p><p>　　F=r*f1*exp(-j*t'*w); %f(t)的傅里葉變換</p><p>　　F1=abs(F);</p><p>　　P1=angle(F);</p><p>　　subplot(3,1,1);

83、</p><p>　　plot(t,f1);</p><p><b>　　hold on;</b></p><p><b>　　grid</b></p><p>　　xlabel('t');</p><p>　　ylabel('f(t)');&

84、lt;/p><p>　　title('f(t-1)');</p><p>　　subplot(3,1,2);</p><p>　　plot(w,F1);</p><p><b>　　hold on;</b></p><p>　　xlabel('w');</p>

85、;<p>　　ylabel('F(jw)');</p><p><b>　　grid;</b></p><p>　　subplot(3,1,3);</p><p>　　plot(w,P1*180/pi);</p><p><b>　　hold on;</b></p

86、><p><b>　　grid;</b></p><p>　　xlabel('w');</p><p>　　ylabel('相位(度)'); </p><p>　　傅里葉變換的時(shí)移特性如圖所示：</p><p>　　V 傅里葉變換的頻移特性</p>

87、<p>　　信號(hào)f(t)=g2(t)為門(mén)函數(shù)，試?yán)L出信號(hào)f1(t)=f(t) 以及信號(hào)f2(t)=f(t) 的</p><p>　　頻譜圖，并與原信號(hào)頻譜圖進(jìn)行比較。MATLAB程序：</p><p><b>　　R=0.02;</b></p><p><b>　　t=-2:R:2;</b></p&g

88、t;<p>　　f=stepfun(t,-1)-stepfun(t,1);</p><p>　　f1=f.*exp(-j*10*t);</p><p>　　f2=f.*exp(j*10*t);</p><p>　　W1=2*pi*5;</p><p><b>　　N=500;</b></p>

89、<p><b>　　k=-N:N;</b></p><p><b>　　W=k*W1/N;</b></p><p>　　F1=f1*exp(-j*t'*W)*R; %f1(t)傅里葉變換</p><p>　　F2=f2*exp(-j*t'*W)*R;

90、 %f2(t)傅里葉變換</p><p>　　F1=real(F1);</p><p>　　F2=real(F2);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(W,F1);hold on;</p><p>　　xlabel('w');</p&g

91、t;<p>　　ylabel('F1(jw)');</p><p>　　title('頻譜F1(jw)');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(W,F2); hold on;</p><p>　　xlabel('w');</p&

92、gt;<p>　　ylabel('F2(jw)');</p><p>　　title('頻譜F2(jw)');</p><p>　　傅里葉變換的頻移特性如圖所示：</p><p><b>　?、?程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　I 試確定下列信號(hào)的傅里葉變換的數(shù)學(xué)

93、表達(dá)式。　 (a) f(t)=ε(t+1)-ε(t-1) </p><p><b>　　MATLAB程序：</b></p><p><b>　　R=0.02;</b></p><p><b>　　t=-2:R:2;</b></p><p><b>　

94、　syms t;</b></p><p>　　f=fourier(Heaviside(t+1)-Heaviside(t-1))</p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果：</b></p><p>　　f =2/w*sin(w)</p><p><b>　　(b) f(t)=</b></

95、p><p><b>　　MATLAB程序：</b></p><p><b>　　R=0.02;</b></p><p><b>　　T=-2:R:2;</b></p><p><b>　　syms t;</b></p><p>　　f=

96、fourier(exp(-3*t)*Heaviside(t))</p><p><b>　　運(yùn)行結(jié)果：</b></p><p>　　f =1/(3+i*w)</p><p>　　(2) 試畫(huà)出信號(hào)f(t)= ，f(t-4)以及信號(hào)f(t) 的頻譜圖。</p><p><b>　　MATLAB程序：</b&

97、gt;</p><p><b>　　r=0.02 ;</b></p><p>　　t=-5 :r :5 ;</p><p>　　f1=exp(-3*t).*stepfun(t,0) ;</p><p>　　f2=exp(-3*(t-4)).*stepfun(t,4) ;</p><p>　　sub

98、plot(3,1,1) ;</p><p>　　plot(t,f1) ;grid ;</p><p>　　subplot(3,1,2) ;</p><p>　　plot(t,f2) ;grid </p><p>　　f3=f1.*exp(-j*4*t);</p><p>　　subplot(3,1,3);</p&

99、gt;<p>　　plot(t,f3) ;grid ;</p><p><b>　　頻譜圖：</b></p><p><b>　　4.綜合設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）MATLAB模擬濾波器的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　I設(shè)計(jì)一個(gè)butterworth低通濾波器，滿足以下性能指

100、標(biāo)：通帶截止頻率w1=10000rad/s，通帶最大衰減Ap=3dB，阻帶截止頻率w2=40000rad/s，阻帶最大衰減As=35dB.MATLAB程序：</p><p><b>　　w1=10000;</b></p><p><b>　　w2=40000;</b></p><p><b>　　Ap=3;&

101、lt;/b></p><p><b>　　As=35;</b></p><p>　　[N,Wn]=buttord(w1,w2,Ap,As,'s');</p><p>　　[z,p,k]=butter(N,Wn,'s');</p><p>　　[b,a]=zp2tf(z,p,k);&l

102、t;/p><p>　　w=linspace(1,4000,1000);</p><p>　　H=freqs(b,a,w);</p><p>　　magH=abs(H);</p><p>　　phaH=unwrap(angle(H));</p><p>　　figure(11);</p><p>　　

103、plot(w,20*log10(magH),'k');</p><p>　　xlabel ('頻率/ Hz');</p><p>　　ylabel('幅度/B');</p><p><b>　　濾波器頻率響應(yīng)圖：</b></p><p>　　I設(shè)計(jì)一個(gè)butterworth

104、高通濾波器，滿足以下性能指標(biāo)：通帶截止頻率w1=40000rad/s，通帶最大衰減Ap=3dB，阻帶截止頻率w2=10000rad/s，阻帶最大衰減As=35dB.w1=40000;</p><p><b>　　w2=10000;</b></p><p><b>　　Ap=3;</b></p><p><b>

105、　　As=35;</b></p><p><b>　　Fs=10000;</b></p><p>　　[N,Wc]=buttord(w1,w2,Ap,As,'s');</p><p>　　[Z,P,K]=buttap(N);</p><p>　　[A,B,C,D]=zp2ss(Z,P,K);&

106、lt;/p><p>　　[AT,BT,CT,DT]=lp2hp(A,B,C,D,Wc);</p><p>　　[num1,den1]=ss2tf(AT,BT,CT,DT);</p><p>　　[num2,den2]=bilinear(num1,den1,Fs);</p><p>　　[H,W]=freqz(num2,den2);</p&g

107、t;<p>　　plot(W*Fs,abs(H));</p><p>　　xlabel('頻率（Hz）'),ylabel('幅值');</p><p><b>　　濾波器頻率響應(yīng)圖：</b></p><p>　　（2）MATLAB語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理</p><p>　　I.

108、用MATLAB對(duì)原始語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析，畫(huà)出它的時(shí)域波形和頻譜。</p><p><b>　　程序：</b></p><p><b>　　fs=22050;</b></p><p>　　[x,fs,Nbits] =wavread('C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\

109、07\MATLAB課程設(shè)計(jì)\Matlab濾波器程序\Windows XP 登錄音.wav') ;</p><p>　　t=0:1/22050:(length(x)-1)/22050;</p><p>　　sound(x,fs) ; %對(duì)加載的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行回放</p><p><b>　　figure(1)</b>

110、</p><p>　　plot(x) %做原始語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域圖形</p><p>　　title('原始語(yǔ)音信號(hào)');</p><p>　　xlabel('time n');</p><p>　　ylabel('fuzhi n');</p>&l

111、t;p><b>　　figure(2)</b></p><p>　　freqz(x) %繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率響應(yīng)圖</p><p>　　title('頻率響應(yīng)圖')</p><p>　　n=length(x); %求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度</p><

112、p>　　y1=fft(x,n) ; %傅里葉變換</p><p>　　y2=fftshift(y1); %對(duì)頻譜圖進(jìn)行平移</p><p>　　f=0:fs/n:fs*(n-1)/n; %得出頻點(diǎn)</p><p>　　figure(3) </p><p>

113、;　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(abs(y2)) %做原始語(yǔ)音信號(hào)的FFT頻譜圖</p><p>　　title('原始語(yǔ)音信號(hào)FFT頻譜')</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(f,abs(y2)); %繪

114、制原始語(yǔ)音信號(hào)的頻譜圖</p><p>　　title('原始語(yǔ)音信號(hào)頻譜')</p><p><b>　　%加噪聲</b></p><p>　　k=1:1:n; %定義k 值,噪聲與原始語(yǔ)音長(zhǎng)度一致</p><p>　　c1=10*sin(2*pi*5000*k);

115、 %噪聲信號(hào)的函數(shù)</p><p>　　figure(4) </p><p>　　plot(k,c1)</p><p>　　title('噪聲信號(hào)時(shí)域圖'); %繪制噪聲信號(hào)的時(shí)域波形圖</p><p><b>　　figure(5)</b></p

116、><p>　　freqz(c1) %繪制噪聲信號(hào)的頻率響應(yīng)圖</p><p>　　title('噪聲信號(hào)頻率響應(yīng)圖')</p><p>　　s=length(c1); %噪聲信號(hào)的長(zhǎng)度</p><p>　　xc=fft(c1,s); %

117、對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行頻譜變換</p><p>　　xcc=fftshift(xc);</p><p>　　f=0:fs/s:fs*(s-1)/s;</p><p>　　figure(6) %繪制噪聲語(yǔ)音的FFT頻譜圖</p><p>　　plot(f,abs(xcc))</p><p>

118、　　title('噪聲信號(hào)的頻譜圖');</p><p>　　圖 原始語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形</p><p>　　圖 原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率響應(yīng)圖</p><p>　　圖 原始語(yǔ)音信號(hào)頻譜和FFT頻譜對(duì)比</p><p>　　II. 給原始的語(yǔ)音信號(hào)加上一個(gè)高頻余弦噪聲，頻率為（ Hz。對(duì)加噪后的語(yǔ)音進(jìn)行分析，并畫(huà)出其信號(hào)

119、時(shí)域和頻譜圖。</p><p><b>　　程序：</b></p><p>　　fs=22050; </p><p>　　x1=wavread('C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\splash.wav');</p><p>　　f=fs*(0:511)/

120、1024;</p><p>　　t=0:1/fs:(length(x1)-1)/fs;</p><p>　　Au=0.03;%噪聲幅值</p><p>　　d=[Au*sin(2*pi*5500*t)]';</p><p><b>　　x2=x1+d;</b></p><p>　　soun

121、d(x2,22050);</p><p>　　y1=fft(x1,1024);</p><p>　　y2=fft(x2,1024);</p><p>　　figure(1);</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(t,x1);</p><p>　　ti

122、tle('加噪前的信號(hào)');</p><p>　　xlabel('time n');</p><p>　　ylabel('fuzhi n');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(t,x2)</p><p>　　title(&

123、#39;加噪后的信號(hào)');</p><p>　　xlabel('time n');</p><p>　　ylabel('fuzhi n');</p><p><b>　　figure(2)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p

124、>　　plot(f,abs(y1(1:512)));</p><p>　　title('原始語(yǔ)音信號(hào)頻譜');</p><p>　　xlabel('Hz');</p><p>　　ylabel('fuzhi');</p><p>　　subplot(2,1,2);</p>&

125、lt;p>　　plot(f,abs(y2(1:512)));</p><p>　　title('加噪后的信號(hào)頻譜');</p><p>　　xlabel('Hz');</p><p>　　ylabel('fuzhi'); </p><p>　　圖 加噪語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形</p>

126、;<p>　　圖 原始語(yǔ)音信號(hào)和加噪后的信號(hào)頻譜對(duì)比</p><p>　　與原始信號(hào)對(duì)比，區(qū)別：</p><p>　　從原始語(yǔ)音信號(hào)和加噪后的信號(hào)頻譜對(duì)比圖中我們可以看出：在原始信號(hào)的基礎(chǔ)上加噪后，在0-4000Hz的波形趨于平緩，而在5500z時(shí)的波形發(fā)生突變，即加了高頻信號(hào)的時(shí)候，在高頻部分出現(xiàn)了幅值變化。另外縱軸上的數(shù)值范圍也發(fā)生了相應(yīng)的變化。</p>

127、<p><b>　　四 心得體會(huì)</b></p><p>　　一周辦的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，我接觸了MATLAB，認(rèn)識(shí)到了MATLAB模擬仿真對(duì)于電路設(shè)計(jì)的重要性。</p><p>　　從看書(shū)的那一刻，我就很郁悶，《MATLAB及在電子信息類(lèi)（課程中的應(yīng)用）》到底事學(xué)什么的，有什么用。剛開(kāi)始上課時(shí)，還在迷茫這門(mén)課程是用來(lái)做什么的。不過(guò)，這些感受都是在對(duì)這門(mén)課程不了

128、解的情況下產(chǎn)生的。后來(lái)慢慢的接觸多了，聽(tīng)老師講的多了，了解多了，漸漸的產(chǎn)生了興趣。對(duì)我們來(lái)說(shuō)這是一個(gè)很陌生的軟件，還是全英文環(huán)境，通過(guò)讀書(shū)，才對(duì)MATLAB的概念有所了解。</p><p>　　在連續(xù)的接觸中，我意識(shí)到MATLAB跟其他語(yǔ)言不一樣，我們用的比較多的編程語(yǔ)言，除了matlab就應(yīng)該是c或c＋＋，如果你抱著把其他語(yǔ)言的思想運(yùn)用在matlab里面的話，那么我想，即使程序運(yùn)行不出錯(cuò)，也很難把握matlab

129、的精髓，也就很難發(fā)揮matlab的作用了。所以，我不在把matlab作為VC的附屬品，認(rèn)真的了解這個(gè)軟件。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們了解到Matlab是功能強(qiáng)大的科學(xué)及工程計(jì)算軟件，它不但具有矩陣計(jì)算為基礎(chǔ)的強(qiáng)大數(shù)學(xué)計(jì)算和分析功能，而且還具有豐富的可視化圖形表現(xiàn)功能和方便的程序設(shè)計(jì)能力。Matlab的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，除數(shù)學(xué)計(jì)算和分析外，還被廣泛用于自動(dòng)控制、系統(tǒng)仿真、數(shù)字信號(hào)處理、圖形圖像分析

130、、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、通信工程、金融系統(tǒng)等領(lǐng)域。學(xué)習(xí)這個(gè)軟件旨在讓我們利用計(jì)算機(jī)加深對(duì)所學(xué)知識(shí)充分理解與掌握，運(yùn)用所學(xué)的理論與方法進(jìn)行仿真，解決在學(xué)習(xí)中所遇到的問(wèn)題。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)我所學(xué)的書(shū)本知識(shí)進(jìn)行了鞏固，拓展了專(zhuān)業(yè)知識(shí)。運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問(wèn)題，這是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的綜合考察。我用此次機(jī)會(huì)，把自己把知識(shí)在實(shí)踐中的到了運(yùn)用，把理論的抽象具體化，使我把知識(shí)和實(shí)

131、踐得到很好的融合。該課程設(shè)計(jì)，全面系統(tǒng)的理解了《信號(hào)與系統(tǒng)》的一般原理和基本實(shí)現(xiàn)方法。把死板的課本知識(shí)變得生動(dòng)有趣，激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性。MATLAB涉及的知識(shí)太多，每個(gè)知識(shí)里面都有一定的深度，那么對(duì)我們?cè)谟龅綄?shí)際問(wèn)題時(shí)，就只能靠自己去摸索。常常是再堅(jiān)持一兩個(gè)小時(shí)，就能夠解決你的問(wèn)題。最大的成就感，就在付出了極大的心血和耐心，才取得一個(gè)艱難的小勝利，這也加強(qiáng)了我們、思考和我們的耐心。</p><p>　　因而，在單

132、一的書(shū)本學(xué)習(xí)中，有這么一次課程設(shè)計(jì)是放松中學(xué)習(xí)的一個(gè)不可多得的機(jī)會(huì)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們不但獲得了知識(shí)和動(dòng)手能力的提高，掌握了一些實(shí)踐技能，我們還培養(yǎng)了獨(dú)立思考和變通思維的能力。它還讓我學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的道理，開(kāi)拓視野的同時(shí)增加知識(shí)。我在這次實(shí)踐中不但收獲知識(shí)，還收獲了經(jīng)歷，這可以給我以后的學(xué)習(xí)生活帶來(lái)不少的啟示。對(duì)于一些辛苦，只要自己堅(jiān)持，一定可以看到成功的果實(shí)。</p><p>　　當(dāng)然，此次課程設(shè)計(jì)

133、有收獲，也有很多遺憾。當(dāng)然主要原因還是自己不夠努力，讓自己的缺點(diǎn)一直保持為缺陷。很多知識(shí)也許過(guò)于復(fù)雜，自己就不想深究了，對(duì)于自己的缺陷，在以后的課程設(shè)計(jì)中我要極力的改正，讓自己的課程設(shè)計(jì)更加的完美。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1.唐向宏，岳恒立，鄭雪峰編著。MATLAB及在電子信息類(lèi)課程中的應(yīng)用。電子工業(yè)出版社。</p&