包头师范学院本科毕业论文

目 录

1 引言 ................................................... 1

1.1论文写作背景................................................................................................... 1

1.2研究问题的提出............................................................................................... 1 1.3研究问题的解决方案....................................................................................... 1

2 MATLAB软件简介 ........................................ 2

2.1 MATLAB发展过程 ......................................................................................... 2

2.2 MATLAB入门及其结构 ................................................................................. 3 2.3 MATLAB在信号与系统中的应用 ................................................................. 4

3 信号与系统知识结构 ..................................... 4

3.1信号与系统课程简介....................................................................................... 4

3.2基于教学软件中有关信号与系统的知识结构............................................... 5

3.2.1 信号的频域分析.................................................................................... 5 3.2.2 系统的频域分析.................................................................................... 7 3.2.3教学软件中相关知识结构..................................................................... 9

4 GUI界面的创建与应用 .................................... 9

4.1 GUI界面的基本知识 ..................................................................................... 9

4.2 信号与系统教学软件GUI设计 .................................................................. 11

4.2.1GUI主界面的设计 ............................................................................... 11 4.2.2周期信号频域分析............................................................................... 12 4.2.3非周期信号频域分析........................................................................... 14 4.2.4系统的频率响应................................................................................... 23

结 论 .................................................. 25 参考文献 ................................................ 26 致 谢 .................................................. 27

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1 引言

1.1论文写作背景

随着社会科技的高速发展以及计算机网络的普及，对信息应用的研究就变得非常重要，而其中对信号波形的模拟可以方便研究人员进行科学研究。“信号与系统”课程的特点是概念抽象，数学运算量大、公式和理论推导相对较多，因此一直处于教难、学更难的境况中,这就更加需要通过实验来帮助学生理解这些抽象概念。学校开设的传统实验均在实验室的硬件实验设备上完成，设备的使用存在空间、时间上的局限性，另外，对仪器操作不当等因素导致无法看到正确的波形。而用软件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，便于分析的优点，同时可以让学生对相关课程产生兴趣，所以使用软件有必要而且急为迫切。

1.2研究问题的提出

在学习“信号与系统”这门课程时，由于该课程对数学要求较高，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。

1.3研究问题的解决方案

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

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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。

本教学软件就是基于MATLAB软件中的GUI即图形用户界面(GUI是由窗口、按键、菜单、文字说明等对象构成的一个用户界面,用户通过一定的方法,选择、激活这些图形对象,实现计算、绘图等功能)模块进行的设计。通过简单的操作可以直观的了解到信号在时域、频域的变换以及运算, 使同学能够对本课程的学习产生兴趣。

2 MATLAB软件简介

2.1 MATLAB发展过程

MATLAB软件是由美国Mathworks公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统环境。MATLAB是英文MATrix LABoratory(短阵实验室)的缩写。它的第1版(DoS版本1.0)发行于1984年,现在最新的版本集中了日常数学处理中的各种功能，包括高效的数值计算、矩阵运算、信号处理和图形生成等功能。

在MATLAB环境下，用户可以集成地进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。 MATLAB提供了一个人机交互的数学系统环境，该系统的基本数据结构是矩阵，在生成矩阵对象时，不要求作明确的维数说明。与利用c语言或FORTRAN语言作数值计算的程序设计相比，利用MATLAB可以节省大量的编程时间。

在美国的一些大学里，MATLAB正在成为对数值线性代数以及其他一些高等应用数学课程进行辅助教学的有益工具。在工程技术界，MATLAB也被用来解决一些实际课题和数学模型问题。典型的应用包括数值计算、算法预设计与验证，以及一些特殊的短阵计算应用，如自动控制理论、统计、数字信号处理(时间序列分拆)等。

MATLAB系统最初是由CIeve Moler用FORTRAN语言设计的，有关短阵的算法来自LINPACK和EIsPACK课题的研究成果；现在的MATLAB程序是Math Works公司用 C语言开发的，第一版由Steve Bangert主持开发编译解释程序，Steve Kleiman完成图形功能的设计，John Little和Cleve Moler主持开发了各类数学分分析的子模块，撰写用户指南和大部分的M文件。自从第一版发行以来，已有众多的科技工作者加入到MATLAB的开发队伍中，并为形成今天的MATLAB

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