精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐任務(wù)書學(xué)生姓名:專業(yè)班級:電信140班指導(dǎo)教師:肖攸安工作單位:信息工程學(xué)院題目:專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐第4套綜合題初始條件:（1）提供實(shí)驗(yàn)室機(jī)房及其Matlab7.2以上版本軟件；（2）《MATLAB教程》學(xué)習(xí)。要求完成的主要任務(wù):(包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求,以及說明書撰寫等具體要求):（1）選擇一本《MATLAB教程》，認(rèn)真學(xué)習(xí)該教程的全部內(nèi)容，包括基本使用方法、數(shù)組運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、程序設(shè)計(jì)、符號計(jì)算、圖形繪制、GUI設(shè)計(jì)等內(nèi)容；（2）對該套綜合題的10道題，進(jìn)行理論分析，針對具體設(shè)計(jì)部分的原理分析、建模、必要的推導(dǎo)和可行性分析，畫出程序設(shè)計(jì)框圖，編寫程序代碼（含注釋），上機(jī)調(diào)試運(yùn)行程序，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果（含計(jì)算結(jié)果和圖表）。（3）對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)；（4）要求閱讀相關(guān)參考文獻(xiàn)不少于5篇；（5）根據(jù)課程設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)范，按時(shí)、獨(dú)立完成專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐說明書。時(shí)間安排:（1）布置課程設(shè)計(jì)任務(wù),查閱資料,學(xué)習(xí)《MATLAB教程》2.5天；（2）進(jìn)行編程設(shè)計(jì)2天；（3）完成專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐報(bào)告書1天；（4）答辯0.5天；指導(dǎo)教師簽名:年月日系主任(或責(zé)任教師)簽名:年月日目錄摘要掌握基本信號處理方法以及學(xué)會(huì)使用一些工具進(jìn)行信息的分析運(yùn)算是電子信息學(xué)生基本的專業(yè)技能。專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐是基于MATLAB的運(yùn)用實(shí)踐，讓我們熟悉MATLAB在本專業(yè)中的運(yùn)用方法。通過完成本次專業(yè)實(shí)踐任務(wù)要求，達(dá)到掌握MATLAB基本計(jì)算方法，熟悉它的編程環(huán)境和編程語言特點(diǎn)，掌握MATLAB編程運(yùn)算的基本方法的目的。MATLAB在數(shù)字信息處理和圖像處理中應(yīng)用廣泛，學(xué)會(huì)使用MATLAB基本編程運(yùn)是應(yīng)用該工具進(jìn)行數(shù)字信息處理以及圖像處理的基礎(chǔ)，故而專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐對我們來說是學(xué)習(xí)MATLAB的一個(gè)重要途徑關(guān)鍵詞：MATLAB，信號圖像處理，專業(yè)實(shí)踐。1.概述1.1MATLAB簡介MATLAB是美國MathWorks公司推出的一套用于科學(xué)計(jì)算和圖形處理實(shí)的可視化、高性能語言的軟件工具，全稱為矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix

Laboratory）。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。MATLAB按照功能劃分，其主要組成部分包括：開發(fā)環(huán)境、數(shù)學(xué)函數(shù)庫、編程與數(shù)據(jù)類型、文件I/O、圖形、三維可視化、創(chuàng)建圖形用戶界面和外部接口等。MATLAB現(xiàn)今在科學(xué)研究和工程應(yīng)用中發(fā)揮著巨大的作用，受廣大用戶的喜愛。MATLAB具有區(qū)別于其他應(yīng)用軟件的獨(dú)特特點(diǎn)：（1）靈活的數(shù)值與符號計(jì)算每個(gè)數(shù)值或符號變量都用一個(gè)矩陣表示，他有n×m個(gè)元素，而且矩陣無需定義即可采用，可隨時(shí)改變矩陣的尺寸。一般一復(fù)數(shù)矩陣作為基本編程單元，每個(gè)元素都看作復(fù)數(shù)，使矩陣操作變得簡單。（2）簡單的語句表達(dá)MATLAB的語句書寫簡單，表達(dá)式的書寫如同在稿紙中演算一樣。（3）強(qiáng)大的語句描述MATLAB語句功能強(qiáng)大，一條語句往往相當(dāng)于其他高級語言中語句的幾十條、幾百條甚至幾千條。（4）簡潔完善的圖形繪制MATLAB系統(tǒng)本身是一個(gè)Windows下的具有良好的用戶界面的系統(tǒng)，而且提供了豐富的圖形界面設(shè)計(jì)函數(shù)?？筛鶕?jù)輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)確定繪圖坐標(biāo)，能在規(guī)定的多種不同坐標(biāo)系繪圖。不但能繪制二維圖還能繪制三維坐標(biāo)系中的曲線和曲面。（5）豐富的工具箱函數(shù)MATLAB提供了幾十種面向應(yīng)用問題的工具箱函數(shù)，如信號處理、圖像處理、控制系統(tǒng)、非線性公職設(shè)計(jì)、最優(yōu)化、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波等，使系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)變得更加簡便，大大方便了各個(gè)領(lǐng)域科研人員的使用。（6）智能化的自動(dòng)處理在程序調(diào)試中能夠自動(dòng)的檢測和顯示程序的錯(cuò)誤，易于檢查調(diào)試。1.2任務(wù)內(nèi)容第4套題目：專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐41.y1=和y2=；2.繪制函數(shù)在時(shí)的曲線。3.用圖形表示離散函數(shù)。4.分析下面每條指令的功能并運(yùn)行，觀察執(zhí)行結(jié)果。X=0:0.5:20;Y=X.*exp(-X);plot(X,Y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);A=zeros(4,5)A(:)=-4:15L=abs(A)>4islogical(L)X=A(L)A=[1:5;6:10]pow2(A)A=zeros(5,6)A(:)=1:30A=A*(1+i)A1=A.’;B1=A’;A=ones(2,3)B=eye(3)C=ones(4)D=diag(C)E=repmat(C,1,3)5.計(jì)算在x=0.1與10處的值。6.求函數(shù),n=100的值。7.求3000個(gè)元素的隨機(jī)數(shù)向量A中大于0.5的元素個(gè)數(shù)。8.用圖形表示連續(xù)調(diào)制波形及其包絡(luò)線，運(yùn)行下面的程序，觀察結(jié)果，并簡單說明。t=(0:pi/100:pi)'; y1=sin(t)*[1,-1]; y2=sin(t).*sin(9*t); t3=pi*(0:9)/9; y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,'r:',t,y2,'b',t3,y3,'bo') axis([0,pi,-1,1]) 9.計(jì)的算下列矩陣A的特征值與特征向量10．有如下數(shù)據(jù)：x11.11.21.31.4y1.000001.233681.552711.993722.61170利用三次插值方法對其進(jìn)行插值，得到每隔0.05的結(jié)果。2.題目編程解答2.1題目1計(jì)算y1=和y2=分析：MATLAB中有基本的計(jì)算功能，三角函數(shù)中的余弦直接用cos()，對于可以用sqrt(3)表示，也可以當(dāng)做是30.5來計(jì)算，MATLAB中的圓周率用pi來表示。MATLAB計(jì)算過程如下圖1所示：圖1函數(shù)y的曲線圖2.2題目2繪制函數(shù)在時(shí)的曲線。分析：MATLAB處理的實(shí)際上都是離散量，但是將自變量x分成n個(gè)等間隔細(xì)小的點(diǎn)計(jì)算其對應(yīng)值，這就成了矩陣運(yùn)算，對于矩陣對應(yīng)位置的乘除及冪運(yùn)算由點(diǎn)運(yùn)算符“.*”“./”和“.^”來完成，再用二維繪圖命令plot(x,y)可繪制成連續(xù)的曲線，間隔越小，曲線越圓滑。MATLAB程序：x=[0:0.01:1];%x賦值0～1，間隔為0.01y=x.*exp(-x).*sin(x);plot(x,y)%繪制連續(xù)曲線ytitle('陳偉山')xlabel('x');ylabel('y')%添加橫縱坐標(biāo)的標(biāo)號所得y曲線的圖像結(jié)果：圖2函數(shù)y的曲線圖2.3題目3用圖形表示離散函數(shù)。分析：繪圖命令stem(n,y)繪制的是離散序列柄狀圖，默認(rèn)在頂部用圓形標(biāo)記，其拓展形式stem(x,y,’選項(xiàng)’)中，’選項(xiàng)’選擇標(biāo)記的形狀顏色。所求離散函數(shù)中的絕對值在MATLAB中有abs()來求得。離散函數(shù)的圖像如圖3所示。MATLAB程序：n=[0:10]%定義變量n的取值范圍y=1./abs((n-6).*exp(n));stem(n,y);title('陳偉山')xlabel('n');ylabel('y')圖3離散函數(shù)y圖形2.4題目4分析下面每條指令的功能并運(yùn)行，觀察執(zhí)行結(jié)果。（1）X=0:0.5:20;%定義變量x為0-20，步長為0.5Y=X.*exp(-X);%給出Y的表達(dá)式plot(X,Y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);%繪制Y曲線，并調(diào)價(jià)橫縱坐標(biāo)標(biāo)志及標(biāo)題分析：變量x從0到20，間隔為0.5；y=xe-x，由plot繪制y的連續(xù)圖形，xlabel、ylabel、title分別添加橫縱坐標(biāo)標(biāo)記x，y以及標(biāo)題到圖像中。各語句注釋在語句后面。結(jié)果如下圖示：圖4程序(1)結(jié)果圖（2）A=zeros(4,5)%生成4×5全0矩陣A(:)=-4:15%把-4～15共20個(gè)整數(shù)賦給矩陣AL=abs(A)>4%將A中絕對值的元素變?yōu)?，小于4的變?yōu)?，生成矩陣Lislogical(L)%判斷L是否為邏輯型矩陣X=A(L)%取出當(dāng)L中為1時(shí)A對應(yīng)位上元素給X分析：A(:)是將矩陣A每一列元素堆疊起來稱為列向量；abs(A)>4是邏輯關(guān)系運(yùn)算，表達(dá)式為真時(shí)返回1，為假時(shí)返回0，故而當(dāng)A中元素絕對值大于4時(shí)，其值將變?yōu)?；具體語句解釋在程序中。結(jié)果如下圖：圖5程序(2)結(jié)果圖（3）A=[1:5;6:10]%定義2×5矩陣A并賦值pow2(A)%將每個(gè)元素改為2的冪分析：pow2（n）是2的n次冪，程序中將整數(shù)1～10賦給2×5的矩陣A之后，再將每個(gè)元素轉(zhuǎn)變?yōu)橐?為底，該元素為次數(shù)的冪。圖6程序(3)結(jié)果圖（4）A=zeros(5,6)A(:)=1:30%對A中元素從上至下，從左至右賦值1~30A=A*(1+i)%A中的元素乘以（1+i）變成復(fù)數(shù)矩陣A1=A.’%對A進(jìn)行轉(zhuǎn)置運(yùn)算B1=A’%對A進(jìn)行共軛轉(zhuǎn)置運(yùn)算分析：對于復(fù)數(shù)矩陣，A.’單純?yōu)檗D(zhuǎn)置，A’則取共軛后轉(zhuǎn)置，計(jì)算結(jié)果如下圖示。圖7程序(4)結(jié)果圖（5）A=ones(2,3)%生成矩陣A為2×3的全1矩陣B=eye(3)%生成3階的單位矩陣BC=ones(4)%生成4×4的全1矩陣D=diag(C)%抽取主對角線元素向量E=repmat(C,1,3)分析：此題為特殊函數(shù)生成矩陣以及矩陣的操作函數(shù)，ones表示元素全為1的矩陣，eye表示單位矩陣；diag（X）用來抽取主對角線元素，repmat表示按指定的行列數(shù)復(fù)制矩陣,B=repmat(A,M,N)功能是以的內(nèi)容堆疊在（MxN）的矩陣B中，B矩陣的大小由MxN及A矩陣的內(nèi)容決定，題中C是4×4矩陣，E=repmat(C,1,3)得到的矩陣E是4×12階矩陣。結(jié)果如下圖示：圖8程序(5)結(jié)果圖2.5題目5計(jì)算在x=0.1與10處的值。分析：將y的表達(dá)式看成一個(gè)多項(xiàng)式，運(yùn)用多項(xiàng)式表示方法y=[an,an-1,…a1,a0]生成多項(xiàng)式，再利用polyval(y,b)，設(shè)b為0.1和10可求多項(xiàng)式的值y1，y2。MATLAB程序：y=[200.100-10];y1=polyval(y,0.1)y2=polyval(y,10)結(jié)果如下：2.6題目6求函數(shù),n=100的值。分析：設(shè)該函數(shù)的值為s，用循環(huán)語句可求得其值，程序流程圖如圖示：開始開始s=0,n=0s=0,n=0s=s+es=s+enn=n+1n=n+1n>100n>100結(jié)束Y結(jié)束圖9計(jì)算流程圖MATLAB程序如下：s=0forn=0:100s=s+exp(n)end結(jié)果如下：2.7題目7求3000個(gè)元素的隨機(jī)數(shù)向量A中大于0.5的元素個(gè)數(shù)分析：由函數(shù)rand(N,M)可以生成一個(gè)N×M的隨機(jī)矩陣，再通過循環(huán)結(jié)構(gòu)程序檢測矩陣中每個(gè)元素的值的大小，若是大于0.5則計(jì)數(shù)加1，程序流程圖如下：開始開始產(chǎn)生隨機(jī)矩陣A(1，3000)i=0,n=0A(1,i)>0.5A(1,i)>0.5Nn=n+1Yn=n+1i=i+1i=i+1ii>3000N結(jié)束Y結(jié)束圖10算法流程圖程序：A=rand(1,3000)%產(chǎn)生1x3000的在（0,1）之間的隨機(jī)矩陣n=0%設(shè)計(jì)數(shù)初值為0fori=1:3000ifA(1,i)>0.5%對300個(gè)元素依次檢測大小n=n+1%大于0.5是計(jì)數(shù)加1endend結(jié)果如下：2.8題目8用圖形表示連續(xù)調(diào)制波形及其包絡(luò)線，運(yùn)行下面的程序，觀察結(jié)果，并簡單說明。t=(0:pi/100:pi)'; y1=sin(t)*[1,-1]; y2=sin(t).*sin(9*t); t3=pi*(0:9)/9; y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,'r:',t,y2,'b',t3,y3,'bo') axis([0,pi,-1,1]) 分析：y1為已調(diào)信號的包絡(luò)，用sin(t)乘以±1得到，用紅色虛線表示；y2為已調(diào)信號，用藍(lán)色實(shí)線表示；y3為已調(diào)信號與t軸交點(diǎn)，即在sin(9t)為0時(shí)取樣得到的點(diǎn)，用藍(lán)色圓圈表示。運(yùn)行結(jié)果如下圖：圖11調(diào)制信號及其包絡(luò)圖2.9題目9計(jì)的算下列矩陣A的特征值與特征向量分析：MATLAB中有用于矩陣分解的函數(shù)，[V,D]=eig(A)得到的是矩陣A的特征值對角矩陣D和其列為對應(yīng)特征值的特征向量。程序：A=[114;225;336];[V,D]=eig(A)結(jié)果如下所示，D中對角線為特征值，V中對應(yīng)列為該特征值的特征向量。V=0.39080.86370.70710.56050.2007-0.70710.7302-0.4623-0.0000D=9.9083000-0.9083000-0.00002.10題目10有如下數(shù)據(jù)：x11.11.21.31.4y1.000001.233681.552711.993722.61170利用三次插值方法對其進(jìn)行插值，得到每隔0.05的結(jié)果。分析：插值法是根據(jù)已知點(diǎn)推斷出未知點(diǎn)函數(shù)值的一種計(jì)算方法，三次樣條插值法函數(shù)調(diào)用方式為Y=spline(x,y,X)，其特點(diǎn)是速度最慢，精度高，最平滑；三次多項(xiàng)式插值調(diào)用方式為Y=interp1(x,y,X)，其特點(diǎn)是速度較慢，精度高，平滑性好。MATLAB程序：x=[1,1.1,1.2,1.3,1.4];y=[1.00000,1.23368,1.55271,1.99372,2.61170];%輸入已知數(shù)據(jù)X=[1.0:0.05:1.4]%每隔0.05計(jì)算未知點(diǎn)函數(shù)值Y1=spline(x,y,X)%三次樣條插值Y2=interp1(x,y,X,'cubic')%三次多項(xiàng)式插值subplot(121)plot(x,y,'r:',X,Y1,'b')holdonplot(X,Y1,'k*')title('三次樣條插值')%繪制三次樣條插值法的擬合曲線subplot(122)plot(x,y,'r:',X,Y2,'b',X,Y2,'k*')title('三次多項(xiàng)式插值')%繪制三次多項(xiàng)式插值法的擬合曲線MATLAB計(jì)算結(jié)果如下所示，Y1為三次樣條插值法計(jì)算出來的值，Y2為三次多項(xiàng)式插值法計(jì)算出來的值，兩種方法得出的擬合曲線如圖12所示X=1.00001.05001.10001.15001.20001.25001.30001.35001.4000Y1=1.00001.10821.23371.38051.55271.75481.99372.27692.6117Y2=1.00001.10701.23371.38061.55271.75521.99372.27872.6117圖12插值