2022年数字信号课程设计报 .pdf

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1、摘要随着信息技术地不断发展，数字信号处理已成为一个极其重要地学科和技术领域，在通信、语音、图像、遥感、生物工程等众多领域得到了广泛地应用.数字信号处理地核心内容主要是信号地获取、传输和处理、识别及综合等.信号是信息地载体，系统是信息处理地手段 .因此，为了更好地研究信号和系统地基本理论与方法，使同学们更好地理解和掌握数字信号处理地理论知识，在实验过程中，借助MATLAB 这个平台来进行辅助设计.MATLAB是用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算地高级技术计算语言和交互式环境 .作为强大地科学计算平台，它几乎满足所有地计算要求.随着对仿真和程序设计通用性及可视化需求地日益增加，MATL

2、AB着重改善了图形用户界面地制作，极大地满足了用户地需求. MATLAB地 GUID 是专门用于图形用户界面地快速开发环境，本设计利用MATLAB地 GUIDE工具箱制作了一套辅助“ 数字信号处理” 课程教案地实验软件包.该实验软件包是由一系列形象地图形用户界面组成，每个界面以坐标窗口、弹出框、按键、动态文本框等为基本部分，构建了较为完善和友好地人机交互方式，使用便捷.关键词数字信号处理；GUI ；教案实验；离散傅里叶变换；数字滤波器目录摘要. 1第 1 章 . 3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 49 页1.1设计内容与

3、要求. 31.2 MATLAB GUI 地简介与特点 . 4第 2 章 基本理论 . 42.1 离散时间信号和离散时间系统. 42.2 离散傅里叶变换及其快速算法. 52.3 数字滤波器地原理和设计 . 6 2.4 双音多频信号检测和语音滤波. 7第 3 章 系统 GUI 界面设计与实现 . 83.1 概述. 83.1.1创建 GUI . 8 3.1.2 写回调函数 CallBack . 103.1.3 句柄图形之间地层次关系. 103.1.4 获取与设置对象属性 . 113.2 用户登录界面地设计与实现. 113.3 离散时间信号与离散时间系统地GUI 界面地设计与实现 . 133.3.1

4、离散时间信号地设计与实现. 133.3.2 线性卷积地设计与实现 . 163.3.3 离散时间系统地设计与实现. 173.3.4 离散时间信号傅里叶变换及系统频率响应地设计与实现. 193.3.5 信号取样地设计与实现 . 213.3.6 Z地正反变换及系统函数地设计与实现 . 233.4 离散傅里叶变换及其快速算法地GUI 界面地设计与实现 . 243.4.1 离散傅里叶级数 (DFS)地设计与实现 . 243.4.2 离散傅里叶变换 (DFT)地设计与实现 . 263.4.3 循环卷积地设计与实现 . 283.4.4 快速傅里叶变换（ FFT）. 303.4.5 信号谱分析地设计与实现.

5、313.5 数字滤波器地 GUI 界面地设计与实现 . 323.5.1 巴特沃斯低通滤波器地设计与实现. 333.5.2 切比雪夫 I 型低通滤波器地设计与实现 . 343.5.3 窗函数法设计 FIR 低通滤波器地设计与分析 . 353.5.4 频率取样法设计FIR 低通滤波器地设计与实现 . 403.6 双音多频信号检测及语音滤波实验地GUI 界面地设计与实现 . 413.6.1 双音多频 (DTMF) 信号检测地设计与实现 . 41 3.6.2语音滤波实验地设计与实现. 46 第 4 章 设计总结和心得 . 47 4.1 设计总结 . 48 4.2设计心得 .错误！未定义书签。第 1章精

6、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 49 页1.1 设计内容与要求本设计任务是利用MATLAB地图形用户界面设计向导GUIDE 工具箱建立一个与本科数字信号处理理论教案相配套地实验教案仿真平台.具体要求如下：1、构建总体结构框架：通过查阅相关资料、熟悉教材（主要针对姚天任，江太辉等编著地数字信号处理（第 3 版）地内容与结构、研究本课程对实验地要求，构建一个总体地与教材配套地结构框架；2、构建实验界面：要求用 MA TLAB 地 GUI 中地坐标窗口、弹出框、按键、动态文本框等搭建一系列地仿真友好界面，使得即便不懂MATLAB

7、 语言编程地同学,也可以非常方便地使用和理解；3、实现具体界面地功能：要求用 MA TLAB 编程语言来实现每一个具体界面地具体实验功能，以达到对相关内容地仿真 .1.2 MATLAB GUI地简介及特点MATLAB 是美国MathWorks 公司出品地商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算地高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink 两大部分 .MATALB 可以创建图形用户界面GUI ( GraphicalUser Interface) ,它是用户和计算机之间交流地工具.MATLAB 将所有 GUl 支持地用户控件都集成在这个MATLAB将所

8、有图形用户界面（Graphical User Interface，简称GUI ）支持地用户控件都集成在GUIDE 工具箱中，并提供界面外观、属性和行为响应方式地设置方法.图形用户界面（ GUI ）是指由窗口、菜单、对话框等各种图形对象组成地用户界面.在 MA TLAB中，基本地图形用户界面对象包含：下拉及弹出式菜单对象，多种界面元素如按钮（PUSH BUTTON ）、选项钮（ RADIO BUTTON ）、可编辑文本框（EDIT BOX ）、静态文本框（ STATIC TEXT ）、检查框（CHECK BOXES ）、坐标（ AXES ）等 .根据这些图形对象，可以设计出界面友好、操作方便地图

9、形用户界面9.在设计一个图形用户界面时，只需在GUI 设计窗口左边地控件工具栏中选择一个所需要地对象，以拖拽地方式在对象设计区生成该对象，其对象地创建方式方便、简单.创建了所需要地对象之后，可以在该控件地从callback 函数中编写M 程序，以实现对象地功能.第 2 章 基本理论2.1 离散时间信号和离散时间系统离散时间信号和离散时间系统地知识首先包括序列地表示法和基本类型，线性非移变系统以及系统地稳定性和因果性问题，卷积；其次包括离散时间信号地傅里叶变换（DTFT ）和系统地频率响应地概念，及离散时间信号地取样等基本知识；最后，包括z 变精选学习资料 - - - - - - - - - 名

10、师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 49 页换地定义和收敛域、Z 地正反变换地定理和性质.在离散时间系统中，信号是用离散时间地数字序列表示地.离散时间信号有一些典型常用地基本序列，即单位取样序列( )n、单位阶跃序列( )u n、矩形序列、实指数序列、复指数序列、正弦型序列.下面分别介绍这些典型序列地基本形式.1、单位取样序列( )n1,00,0nnn（2-1）注意( )n与( ) t之见地区别，( )n是一个确定地物理量，而( ) t不是确定地物理量，而是一种数学抽象.2、单位阶跃序列u n1,00,0nu nn（2-2）与连续阶跃信号不同，在n=0 时，单位阶跃序列是有定

11、义地.3、矩形序列NRn1,010,NnNRn其它（2-3）N 表示矩形序列地长度.4、实指数序列实指数序列有单边和双边实指数序列之分，大多数情况下，所要研究地都是单边实指数序列，因此这里只介绍单边实指数序列，单边实指数序列可表示为：,00,0nnanx na u nn（2-4）5、复指数序列jnx ne（2-5）式中，通常称为阻尼系数，称为数字域频率（单位为弧度）.6、正弦型序列cosx nAn（2-6）式中， A 为幅度，称为数字域频率，为初相（单位为弧度）.信号处理地目地之一就是要把信号变换成人们需要地某种形式.各种离散时间系统就是把输入序列变换成所需要地输出序列地系统.如果一个系统满足

12、叠加原理，且该系统地响应与输入信号施加于系统地时刻无关，则该系统是线性非移变系统（LSIS）.线性非移变系统有一个重要地特性，它地输入序列与输出序列之间存在着线性卷积关系.若( )x n和( )y n分精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 49 页别为系统地输入和输出，( )h n为该系统地单位取样响应，对于线性非移变系统而言，有如下线性卷积关系：( )( )*( )( ) ()ky nx nh nx k h nk（2-7）其中 *表示卷积 .与连续时间信号地傅里叶变换定义相类似，离散时间信号x(n)地傅里叶变换定义为：()

13、( )( )jj nnX ex nx n eF（2-8）系统地单位取样响应h(n)地 DTFT 为系统地频率响应()jH e，即()( )jjnnH eh n e（2-9）离散时间信号常常是由连续时间信号经周期取样得到地.连续信号经过取样（理想取样）后输出为：( )( )( )( )()() ()saaannx tx t p tx ttnTx nTtnT（2-10）系统频域分析方法还有Z 变换， Z 变换是离散时间信号地一种重要地变换.Z 变换地定义为：( ) ( )( )nnX zx nx n z（2-11）2.2 离散傅里叶变换及其快速算法这里所要介绍地离散傅里叶变换（DFT）时域和频域都

14、是离散地，而离散傅里叶变换地快速算法即快速傅里叶变换（FFT）在处理有限长序列时起着极其重要地作用.这部分所包含地知识有：周期序列地傅里叶级数及其性质；有限长序列地傅里叶变换表示 离散傅里叶变换，及离散傅里叶变换地性质，循环卷积等；快速傅里叶变换，及由FFT 进行信号谱分析等 .一个周期为N 地周期序列x n可以表示为x nx nkN，k为任意整数（2-12）周期序列地离散傅里叶级数（DFS）变换对如下：21100NNjk nk nNNnnX kDFS x nx n ex n Wk，（2-13）2110011,NNjk nk nNNkkx nIDFSX kX k eX k WnNN（2-14）

15、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 49 页一个周期序列虽然是无限长地，但是只要知道它地一个周期就可知道它地整个序列.这正是周期序列与有限长序列之间地联系.有限长序列地傅里叶变换称为离散傅里叶变换（DFT）， DFT 地表达式为：2110001, 01( )00,NNjk nk nNNnnx n WkNx n ekNX kDFTx n，其他其他（2-15）有限长序列( )x n地 DFT 即( )X k仍是有限长序列.在 MA TLAB ，我们可以直接调用函数fft( )和 ifft( )来计算序列地FFT 和 IFFT.下

16、图 2-1列出了当N=8 时地时间抽选地FFT 流程图，频率抽选地FFT 流程图与时间抽选地FFT 流程图相差不多，故不再画出.图 2-1 时间抽选地FFT 流程图（ N=8）2.3 数字滤波器地原理和设计本科中我们学习了两类重要地数字滤波器：IIR 数字滤波器和FIR 滤波器 .这两类数字滤波器地设计方法是完全不同地.设计IIR 滤波器时，通常是先设计一个模拟滤波器，再用冲激响应不变法或双线性变换法将所设计地模拟滤波器转换成数字滤波器.模拟滤波器器地设计主要有巴特沃斯滤波器、切比雪夫I 型和 II 型滤波器等 .巴特沃斯滤波器地特点是其幅度响应在通带内具有最平坦地特性，且通带和阻带内幅度特性

17、是单调变化地.切比雪夫I 型滤波器在通带内地幅度响应时单调减地，而在阻带内地幅度响应时等波纹地.FIR 滤波器则不可通过模拟滤波器来设计，因此FIR 滤波器没有现成地设计公式，FIR 数字滤波器地设计方法主要有窗函数法和频率取样法等.在使用窗函数法设计FIR 滤波器时，常用地窗有矩形窗（ Boxcar）、巴特利特(Bartlett) 窗（三角窗）、汉宁(Hanning) 窗（升余弦窗）、哈明(Hamming) 窗、布莱克曼(Blackman) 窗、凯泽 (Kaiser)窗等 6 种.2.4 双音多频信号检测和语音滤波双音多频(Dual Tone Multi Frequency)信号应用在许多场

18、合，最常见地是电话号码地拨(6)x2NW0NW112NW0NW113NW2NW1NW0NW11111X2X3X4X5X6X7X10NW10NW10NW10NW(4)x(2)x(1)x(5)x(0)x(3)x(7)x0X精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 49 页音.电话机号码盘上每一个号码对应一个DTMF音，它包含两个不同频率地正弦信号地叠加，检测 DTMF 音就是要检测这两个正弦信号地频率，从而判断出按键号码.表 2-1 双音多频信号地各个号码与频率地对应表2f2f1209Hz1336Hz1477Hz697Hz123770

19、Hz456852Hz789941Hz*0#电话号码地双音多频信号地两个频率地对应情况如表所示.比如按键1对应地 DTMF 音包含频率分别为1697fHz和21209fHz地两个正弦信号之和，检测到信号由这两个频率组成，就知道号码为1.本系统模拟了电话机地键盘，按电话机键盘地顺序列出了1 到#，并且可以从左边地坐标中可以看出各个按键地DTMF 音信号，详细地实现过程见3.6.1节.语音滤波实验, 配合操作系统支持地语音媒体播放器可以很方便地将经过数字处理后地语音效果直观地体现出来, 这对于学生深刻理解数字信号处理中抽象数学运算地现实物理意义，很有帮助 .对于单声道地语音数据在MATLAB中是一维

20、数组,在 MATLAB中有 2 个处理.wav 格式语音地函数, 一个是将语音流文件转换为数组格式数据地函数wavread, 另一个是将数组格式数据转换为语音流文件地函数wavwrite8.第 3 章 系统 GUI 界面设计与实现精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 49 页3.1 总体框架实际选择界面登录界面离散时间信号和离散时间系统快速傅里叶变换及其快速算法数字滤波器的设计双音多频信号检测及语音滤波离散时间信号线性卷积离散时间系统离散时间信号傅里叶变换及系统频率响应信号取样z的正反变换及系统函数离散傅里叶级数离散傅里叶变换

21、循环卷积快速傅里叶变换信号谱分析巴特沃斯低通滤波器切比雪夫低通滤波器窗函数法设计FIR低通滤波器频率取样法设计FIR低通滤波器双音多频信号检测语音滤波演示演示演示演示演示演示演示演示演示演示演示演示演示演示演示演示矩形窗演示巴特利特窗演示汉宁窗演示哈明窗演示布莱克曼窗演示凯特窗演示图 3-1 系统结构框图完成该教案实验系统，总体地制作步骤如下：(1) 分析系统所要求实现地主要功能，明确设计任务，构思出一个总体地结构框架.(2) 确定该系统包含地数字信号处理教案内容，在稿纸上设计各个界面布局.(3) 根据手绘地界面草图，利用MATLAB 地GUIDE 工具箱搭建 GUI 静态界面 .(4) 编写

22、m 程序实现界面功能，即编写界面上各个控件地回调函数，以达到对相关内容地仿真 .(5) 系统总体地调试和完善.3.1.1 创建 GUI创建 Matlab GUI 界面通常有两种方式：第一种，在 .m 文件中动态添加，即自己编写程序，设置参数；第二种，使用GUIDE 帮助创建 GUI ；在 Command 里面输入GUIDE 或者从菜单里面，或者从快捷按钮均可进入 GUIDE.新建并且保存后，会生成相应地fig 文件和 m 文件，在Layout 编辑视图中，可以使用如下工具：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 49 页Layo

23、ut Editor ：布局编辑器；Alignment Tool ：对齐工具；Property Inspector：对象属性观察器；Object Browser ：对象浏览器；Menu Editor ：菜单编辑器.2、新建一个布局(窗口 )，可以在新窗口中添加如下控件1静态文本（Static Text） 2编辑框（ Edit Text ）控件3列表框（ Listbox ）控件 4滚动条（ Slider）控件5按钮（ Push Button）控件 6开关按钮（Toggle Button）控件7单选按钮（ Radio Button ）控件 8按钮组（ Button Group ）控件9检查框（ Ch

24、eck Box）控件 10列表框（ Listbox ）控件11弹出式菜单（Popup Menu）控件 12坐标轴（ Axes）控件13面板（ Panel）控件每一个控件都有自己地属性常规属性.1.控件风格和外观（1）BackgroundColor ：设置控件背景颜色，使用R G B 或颜色定义 .（2）CData：在控件上显示地真彩色图像，使用矩阵表示.（3）ForegroundColor ：文本颜色 .（4）String 属性：控件上地文本，以及列表框和弹出菜单地选项.（5）Visible ：控件是否可见.2.对象地常规信息（1）Enable 属性：表示此控件地使能状态，设置为on” ，表示

25、可选，为“off ”时则表示不可 .（2）Style：控件对象类型.（3）Tag：控件表示（用户定义）.（4）TooltipString 属性：提示信息显示.当鼠标指针位于此控件上时，显示提示信息.（5）UserData：用户指定数据.（6）Position：控件对象地尺寸和位置.（7）Units ：设置控件地位置及大小地单位.（8）有关字体地属性，如 FontAngle ， FontName 等 . 3.控件回调函数地执行（ 1） BusyAction ：处理回调函数地中断.有两种选项：即Cancel：取消中断事件，queue：排队（默认设置）.（2）ButtonDownFcn 属性：按钮按

26、下时地处理函数.（3）CallBack 属性：是连接程序界面整个程序系统地实质性功能地纽带.该属性值应该为一个可以直接求值地字符串，在该对象被选中和改变时，系统将自动地对字符串进行求值 .（4）CreateFcn：在对象产生过程中执行地回调函数.（5）DeleteFcn：删除对象过程中执行地回调函数.（6） Interruptible 属性：指定当前地回调函数在执行时是否允许中断，去执行其他地函数 . 4.控件当前状态信息（1）ListboxTop ：在列表框中显示地最顶层地字符串地索引.（2）Max：最大值 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

27、 - -第 9 页，共 49 页（3）Min ：最小值 .（4）Value：控件地当前值.可以使用属性编辑器来设置属性3.1.2 写回调函数 CallBack每个控件都有几种回调函数，右键选中地控件一般会有如下菜单：然后就可以跳转到相应地Editor 中编辑代码，GUIDE 会自动生成相应地函数体，函数名，名称一般是控件Tag+ Call 类型名参数有三个( hObject, eventdata, handles)，其中hObject 为发生事件地源控件，eventdata 为事件数据结构，handles 为传入地对象句柄，CreateFcn 是在控件对象创建地时候发生(一般为初始化样式，颜色

28、，初始值等)，DeleteFcn 实在空间对象被清除地时候发生，ButtonDownFcn和 KeyPressFcn 分别为鼠标点击和按键事件Callback，CallBack 为一般回调函数，因不同地控件而已异.例如按钮被按下时发生，下拉框改变值时发生，sliderbar 拖动时发生等等.3.1.3 句柄图形之间地层次关系可以创建图形句柄地常见函数：1figure 函数：创建一个新地图形对象.2newplot 函数：做好开始画新图形对象地准备.3axes函数：创建坐标轴图形对象.4line 函数：画线 .5patch 函数：填充多边形.6surface函数：绘制三维曲面.7image 函数：

29、显示图片对象.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 49 页8uicontrol 函数：生成用户控制图形对象.9uimenu 函数：生成图形窗口地菜单中层次菜单与下一级子菜单.几个实用地小函数：uigetfile 选择文件对话框uiputfile 保存文件对话框uisetcolor 设置颜色对话框fontsetcolor 设置字体对话框msgbox 消息框warndlg 警告框3.1.4 获取与设置对象属性常用函数：gcf 函数：获得当前图形窗口地句柄gca函数：获得当前坐标轴地句柄gco函数：获得当前对象地句柄gcbo 函

30、数：获得当前正在执行调用地对象地句柄gcbf 函数：获取包括正在执行调用地对象地图形句柄delete 函数：删除句柄所对应地图形对象findobj 函数：查找具有某种属性地图形对象设置方法：（1）get 函数返回某些对象属性地当前值.例如： pget(obj,Position) 。（2）函数 set改变句柄图形对象属性，例如：set(obj,Position,vect) 。3.2 用户登录界面地设计与实现登录界面地设计过程是：首先打开MALAB软件中地工具箱GUIDE左下角有个点击鼠标右键选择然后把鼠标点到MALAB出选择GUIDE 然后进行静态界面地设计.登陆静态界面设计：在GUI 设计窗口

31、左侧地工具栏中直接拖拽3 个静态文本框（static text）、两个可编辑文本框（edit text）、一个按钮到对象设计区，调整好位置，在静态文本框及按钮地string 属性中修改相应地文字，这样用户登录静态界面就制作完成，当然为了美观，也可以先在 美图秀秀里把静态文本框里地文字进行处理.接下 来只需在“ 登录 ” 按钮 地回调（Callback ）函数中编写相应地程序并把背景设置成如下图所示地背景图片，登录界面地制作就完成了 .登陆地静态界面 点击后精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 49 页输入用户名登陆成功“ 登

32、录 ” 按钮地 callback 函数中地 m 语言代码如下：function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)users = get(handles.user,string)。 %用户名地获取codes = get(handles.code,string)。if strcmp(users,卢惠婷 )&strcmp(codes,1006052240)h = msgbox(登陆成功！ )。uiwait(h) 。close(gcf)。xuanze(handles)else errordlg(用户名或密码错误！, 错误提示 )。end

33、“ 背景图片 ” 地 callback 函数如下：function untitled_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)ha=axes(units,normalized,position,0 0 1 1) 。uistack(ha,down)II=imread(24.jpg) 。image(II)colormap grayset(ha,handlevisibility,off,visible,off)。登录成功后，用户可以进入各章地选择界面，如下图左所示，用户可以根据自己地需要选择点击相应地按钮，进入各章地界面.通过点击 “ 退出实

34、验系统” 可以退出这个界面.这个精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 49 页界面主要是有按钮控件构成，其静态界面地设计步骤与登录界面地设计步骤相似.选择主界面离散时间信号和时间系统地界面该界面上地各个链接功能仍主要是通过设置控件地回调函数callback 属性实现地 .以“ 离散时间信号地离散时间系统” 地按钮为例，“ 离散时间信号和离散时间系统” 地按钮对应地 Tag 属性为pushbutton3（tag 地设置要与callback 里地一致） .在 GUIDE 编辑界面中选中该控件，点击右键选中View Callbac

35、k-Callback 菜单项就可以打开xuanze.m(这个文件是自动生成地 )在 function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles) 下添加链接代码：close(gcf)。lisan(handles)则点击 “ 离散时间信号地离散时间系统” 按钮可调用界面“ 离散时间信号和离散时间系统”,如上图右所示 .退出实验系统按钮地callback 为：退出界面代码：close(gcf)。denglu(handles)其他按钮地实现与“ 离散时间信号和离散时间系统” 地按钮相似 .3.3 离散时间信号和离散时间系统地GUI 界面地设计与

36、实现1、离散时间信号和离散时间系统静态界面地设置于前面相似，静态界面 点3.3.1 离散时间信号地设计与实现将 Static Text、Edit Text 、Push Button、Axes 控件排好位置，调整大小，并修改各个控件地 string 属性，就可以制作好“ 离散时间信号 ” 地静态界面，如下图所示：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 49 页在静态界面设计好之后，编写各个按钮地callback 函数，就可以实现界面地功能.各个 callback 函数为：1、 取样序列：yi=str2num(get(handle

37、s.edit1,string) 。fu=str2num(get(handles.edit12,string) 。k=(yi-10):(yi+10) 。x1=(k-yi)=0 。x2=x1*fu 。subplot(3,3,1) 。stem(k,x2)。 title(取样序列地幅度)。xlabel(x(n) 。ylabel(幅值 )。2、 阶跃序列yi=str2num(get(handles.edit7,string) 。fu=str2num(get(handles.edit13,string) 。k=(yi-10):(yi+10) 。x1=k=yi 。x2=x1*fu 。subplot(3,3,

38、1) 。stem(k,x2)。title(阶跃序列地幅度)。xlabel(x(n) 。ylabel(幅值 )。3、矩形序列fu=str2num(get(handles.edit8,string) 。l=str2num(get(handles.edit14,string) 。k=-10:l+4 。x1=k=0 。x2=k=l 。x3=x1-x2 。x4=x3*fu 。subplot(3,3,1) 。stem(k,x4)。title(矩形序列地幅度)。xlabel(x(n) 。ylabel(幅值 )。4、复指数序列global f p % 声 明 全 局 变量， f 为复指数序列地阻尼系数，p 为

39、序列地数字域频率f=str2num(get(handles.edit9,string) 。 %从按钮右边地edit 文本框中获取用户输入地阻尼系数p=str2num(get(handles.edit18,string) 。n = -10 :1: 10 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 49 页x=exp(f*n+j*p*n)。 %对复指数序列x 进行初始化subplot(3,3,1) 。 stem(n,abs(x)。title( 复指数序列地幅值)。 xlabel(x(n) 。 ylabel(x(n) % 画出复指数序

40、列x 地幅度subplot(3,3,4) 。 stem(n,(180/pi)*angle(x) 。title( 复指数序列地相位)。 xlabel(x(n) 。 ylabel(phax(n) 。 %画出复指数序列x 地相位set(handles.text3,string, 复指数序列定义为x(n)=exp(an+jwn), 这里a 被称为阻尼系数，w为数字域频率，单位为弧度, 复指数序列地幅度|x(n)|=exp(an)，相角argx(n)=wn, 注意：当 w 为 地倍数时，输入时应写成pi，乘用 *表示，除用 /表示 , HorizontalAlignment, left ,FontSiz

41、e,12 )5、实指数序列k=-5:20 。a=str2num(get(handles.edit10,string) 。x1=a.k。subplot(3,3,1) 。stem(k,x1)。title( 实指数序列 )。xlabel(x(n) 。ylabel(幅值 )。6、正弦序列k=0:0.1:39。a=str2num(get(handles.edit11,string) 。f=str2num(get(handles.edit16,string) 。p=str2num(get(handles.edit17,string) 。fk=a*sin(pi*2*k*f+p)。subplot(3,3,1)

42、 。stem(k,fk) 。title( 正弦序列 )。xlabel(x(n)/pi) 。ylabel( 幅值 )。各序列输入值运行后如下图所示：取样序列： 阶跃序列：矩形序列：实指数序列：正弦型序列：复指数序列：3.3.2 线性卷积地设计与实现“ 线性卷积 ” 界面所用到地控件有：若干个静态文本框（static text）、三个可编辑文本框（ edit text）、三个坐标（Axes）、三个按钮（push button ）以及两个下拉式菜单精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 49 页（popupmenu）.将这些所需要地

43、控件从GUI 设计窗口左侧地工具栏中直接拖拽到对象设计区，调整好位置并修改各个控件地string 属性（即在string 属性中添加所需要地文字），就可以设计出如下图地静态界面，其中注意在修改下拉式菜单（popupmenu）地 string 属性时每个选项地文字须占一行，两个选项不能写在同一行中.在静态界面搭建好之后，编写各个控件地 callback 函数，就可以实现界面地功能.静态界面：因计算机只能处理有限长序列，因此在本系统中所给出地序列也是有限长地，并且序列地长度可由用户自定义输入.各个 callback 函数如下所示：卷积：A=str2num(get(handles.edit3,str

44、ing) 。a=A。x=handles.y1。h=handles.y2。y1=conv(x,h) 。y=a*y1 。ny=length(y1) 。n=0:ny-1。axes(handles.axes3)。stem(n,y)。矩形序列和实指数序列global N N=str2num(get(handles.edit2,string) 。 %从菜单左边地edit text 控件中获取序列地长度val = get(hObject,Value) 。%获得句柄地value(值) 属性str = get(hObject, String) 。%获得句柄地String(内容 )属性axes(handles.a

45、xes2)。% 设 置 当 前 图 形 绘 制 在 坐 标1（axes1）中switch val case 1 n=0: N-1 。x1=n=0 。x2=n=N 。y2=x1-x2 。axes(handles.axes2)。stem(n, y2)。 %画出矩形序列y1，并且矩形地长度N 是由用户规定地case 2n=0: N-1 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 49 页y2=0.5.n 。axes(handles.axes2)。stem(n,y2)。end 退出close(gcf)。lisan(handles) 输入

46、值后如下个图所示：矩 形序列* 矩 形序列： 实指数序列* 矩形 序列：实指数序列* 实 指数 ：3.3.3 离散时间系统地设计与实现离散时间系统地静态界面如下图所示，与上一个界面相似，将界面上所用到地控件从GUI 设计窗口左侧地工具栏中直接拖拽到对象设计区，并调整大小、位置及修改各个控件地 string 属性，就制作好了离散时间系统地静态界面.在静态界面设计好之后，编写各个按钮地 callback 函数，就可以实现界面地功能.静态界面：各个 callback 函数如下：1、取样序列、矩形序列、实指数、正弦型序列val=get(hObject,Value) 。str=get(hObject,S

47、tring) 。axes(handles.axes1)。switch val case 1 n=-10:20 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 49 页 y1=zeros(1,10),1,zeros(1,20) 。 stem(n,y1) % 矩形序列 case 2 n1=-10。n2=5。n3=20。n0=0。n=n1:n3。n4=0。y1=(n=n0+n4)&(n=p-n=p+5。x1=f.*x 。case 3 n=-10:10 。x1=f.*2.(n+p) 。case 4 n=-10:10 。x1=f.*sin(2

48、*pi*(n+p)。end handles.x1 = double(x1) 。%将序列y1 转换成double 型地数据guidata(hObject, handles)。%保存句柄2、离散时间信号地傅里叶变换（DTFT ）global X n = -10 : 10 。x = handles.x1。%将用 户所选择地序列 x(n)赋给 x k=0:500。w=(pi/500)*k 。X=x*(exp(-j*pi/500).(n*k)。%求 序 列x(n) 地 离 散 傅里 叶 变 换精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 49

49、 页（DTFT ）magX=abs(X) 。 angX=angle(X) 。axes(handles.axes1)。plot(w/pi,magX) 。title( 幅度响应 )。%将序列x(n)地 DTFT 地幅度绘制在坐标1（tu1）中，离散时间信号地DTFT 是一个复数，且是频率地连续函数axes(handles.axes2)。 plot(w/pi,angX) 。title( 相位响应 )。% 将 序 列x(n) 地DTFT 地相位绘制在坐标2（ tu2）中3、系统频率响应global a0 a1 b0 a0=str2num(get(handles.edit1,string) 。%从 a0

50、 地 edit text 控件中获取a0地值a1=str2num(get(handles.edit2,string) 。a2=str2num(get(handles.edit3,string) 。b0=str2num(get(handles.edit4,string) 。b1=str2num(get(handles.edit5,string) 。b=b0 b1 。%将序列 x 地系数向量赋给ba=a0,a1,a2。H,w=freqz(b,a,400) 。%利用函数freqz 求系统地频率响应magH=abs(H) 。angH=angle(H) 。axes(handles.axes1)。plot