數(shù)字信號處理第一講

1、MatLABMatLAB軟件基本使用介紹軟件基本使用介紹研究學(xué)術(shù)研究學(xué)術(shù) 造就人才造就人才 佑啟鄉(xiāng)邦佑啟鄉(xiāng)邦 振導(dǎo)社會振導(dǎo)社會1 艱苦奮斗艱苦奮斗 團結(jié)協(xié)作團結(jié)協(xié)作 努力拼搏努力拼搏 勇勇攀高峰攀高峰 基本情況2授課教師:李敏單位：光電工程學(xué)院email: 3 課程安排實驗學(xué)時數(shù)：課內(nèi)實驗學(xué)時數(shù)：課內(nèi)8學(xué)時，課外學(xué)時，課外16學(xué)時學(xué)時實驗組成實驗組成離散信號時間分析離散信號時間分析用用FFT進行頻譜分析進行頻譜分析IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計數(shù)字濾波器的設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計數(shù)字濾波器的設(shè)計綜合性設(shè)計實驗綜合性設(shè)計實驗4MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u啟動與退出啟動與退出MAT

2、LABMATLAB 啟動啟動MATLABMATLAB 直接用鼠標(biāo)雙擊桌面上直接用鼠標(biāo)雙擊桌面上MATLAB6.5MATLAB6.5圖標(biāo)圖標(biāo) 或或WindowsWindows桌面的桌面的“開始開始”“所有程序所有程序”“MATLAB6.5” “MATLAB6.5” “MATLAB6.5”“MATLAB6.5”。 退出退出MATLABMATLAB 在在MatlabMatlab主窗口主窗口FileFile菜單中選擇菜單中選擇Exit Exit MatlabMatlab命令命令。 在在MatlabMatlab命令窗口輸入命令窗口輸入ExitExit或或QuitQuit命令。命令。 單擊單擊Matlab

3、Matlab主窗口的主窗口的“關(guān)閉關(guān)閉”按鈕。按鈕。 MATLABMATLAB缺省桌面（見下頁）缺省桌面（見下頁）5MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹6u命令窗口的使用命令窗口的使用MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹激活命令窗口。激活命令窗口。“” ” 與閃爍的光標(biāo)一起表明系統(tǒng)就緒，等待輸入。與閃爍的光標(biāo)一起表明系統(tǒng)就緒，等待輸入。命令窗口脫離命令窗口脫離MATLABMATLAB桌面。桌面。 簡單計算簡單計算【例例1 1】計算計算（1 1）在）在MATLABMATLAB命令窗口輸入命令窗口輸入 以下內(nèi)容：以下內(nèi)容：(12+2(12+2* *(7-4)/32(7-4)

4、/32（2 2）按）按【EnterEnter】鍵，指令執(zhí)行。鍵，指令執(zhí)行。（3 3）返回的計算結(jié)果：）返回的計算結(jié)果： ansans=2=2 7 說明說明l在命令窗口在命令窗口【EnterEnter】鍵提交命令執(zhí)行。鍵提交命令執(zhí)行。lMatlabMatlab所用運算符（如所用運算符（如+ +、- -、 等）是各種計算程序中常見的。等）是各種計算程序中常見的。l計算結(jié)果中的計算結(jié)果中的“ansans”是英文是英文“answer”answer”的一種縮寫，其含義就是的一種縮寫，其含義就是“運運算答案算答案”。ansans是是MatlabMatlab的一個預(yù)定義變量。的一個預(yù)定義變量。u命令窗口的使

5、用命令窗口的使用MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹8MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u命令窗口的使用命令窗口的使用【例例2 2】計算計算sin(45sin(45?惐 ) ) sin(45 sin(45* *pi/180)pi/180)l MatalbMatalb中正弦函數(shù)中正弦函數(shù)sinsin就是常見的正弦函數(shù)。就是常見的正弦函數(shù)。l 它的參數(shù)值是以它的參數(shù)值是以“弧度弧度”為單位的。為單位的。l pi pi也是也是MatalbMatalb的預(yù)定義變量。的預(yù)定義變量。l pi=3.14159pi=3.14159l MatlabMatlab對字母大小寫是敏感的。對字

6、母大小寫是敏感的。【例例3 3】計算計算 的值，其中的值，其中x=4.92x=4.92。 0.521xesqrtsqrt(2 (2* *expexp(4.92+0.5)+1)(4.92+0.5)+1)l MatalbMatalb中開平方中開平方sqrtsqrt(x)(x)，是英文，是英文square rootsquare root的縮寫的縮寫 。l MatalbMatalb中指數(shù)函數(shù)中指數(shù)函數(shù)expexp(x)(x)，常見的表達方式。，常見的表達方式。ans= 0.7071ans= 21.278197“clcclc”清除窗口顯示內(nèi)容的命令清除窗口顯示內(nèi)容的命令?！纠? 4】計算計算 的值。的

7、值。 2sin 0.315yy=2y=2* *sin(0.3sin(0.3* *pi)/(1+sqrt(5)pi)/(1+sqrt(5)y= 0.5000【例例5 5】計算計算 的值。的值。 2cos 0.315yy=2*cos(0.3*pi)/(1+sqrt(5)y= 0.3633% 命令行編輯命令行編輯l “”“”鍵調(diào)回已輸入過命令。鍵調(diào)回已輸入過命令。l 修改。修改。MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u命令窗口的使用命令窗口的使用1010【例例6 6】計算半徑為計算半徑為5.2m5.2m的圓的周長和面積。的圓的周長和面積。radius=5.2; %radius=5.2; %

8、圓的半徑圓的半徑area=piarea=pi* *5.22,5.22, circle_lencircle_len=2=2* *pi pi* *5.25.2area = 84.9487circle_len = 32.6726l 以上兩例，命令行中用到了等號以上兩例，命令行中用到了等號“=”=”。l 計算結(jié)果不再賦給計算結(jié)果不再賦給“ans”ans”，而是賦給用戶指定的變，而是賦給用戶指定的變量量y y、areaarea、circle_lencircle_len。l 無論是預(yù)定義變量還是用戶自定義變量都被存儲在系無論是預(yù)定義變量還是用戶自定義變量都被存儲在系統(tǒng)的工作空間內(nèi)，即系統(tǒng)定義的一個存儲窗口

9、變量的統(tǒng)的工作空間內(nèi)，即系統(tǒng)定義的一個存儲窗口變量的內(nèi)存空間。內(nèi)存空間。l WhoWho、whoswhos命令用來顯示工作空間的變量命令用來顯示工作空間的變量l clearclear命令用來清除工作空間的變量。命令用來清除工作空間的變量。MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u命令窗口的使用命令窗口的使用1111 常見通用命令常見通用命令命令命令含義含義clcclc 清除命令窗口的顯示內(nèi)容清除命令窗口的顯示內(nèi)容clearclear 清除清除MatlabMatlab工作空間中保存的變量工作空間中保存的變量whowho或或whoswhos顯示顯示MatlabMatlab工作空間中的變量信

10、息工作空間中的變量信息dirdir顯示當(dāng)前工作目錄的文件和子目錄清單顯示當(dāng)前工作目錄的文件和子目錄清單cdcd顯示或設(shè)置當(dāng)前工作目錄顯示或設(shè)置當(dāng)前工作目錄typetype顯示指定顯示指定m m文件的內(nèi)容文件的內(nèi)容helphelp或或docdoc獲取在線幫助獲取在線幫助quitquit或或exitexit關(guān)閉關(guān)閉/ /推出推出MATALBMATALBMATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u命令窗口的使用命令窗口的使用1212MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u命令窗口的命令窗口的使用說明使用說明l 在命令提示符后鍵入命令并按下回車鍵后，在命令提示符后鍵入命令并按下回車鍵后

11、，MatlabMatlab就會解釋執(zhí)行所輸入的命令，并在命令后面就會解釋執(zhí)行所輸入的命令，并在命令后面給出計算結(jié)果給出計算結(jié)果。l 如果希望結(jié)果不被顯示，則只要在語句之后加上一個分號（；）即可。此時盡管結(jié)果沒有顯示，如果希望結(jié)果不被顯示，則只要在語句之后加上一個分號（；）即可。此時盡管結(jié)果沒有顯示，但它依然被賦值并在但它依然被賦值并在MatlabMatlab工作空間中分配了內(nèi)存。工作空間中分配了內(nèi)存。l 一般來說，一個命令行輸入一條命令，命令行以回車結(jié)束。但一個命令行也可以輸入若干條命一般來說，一個命令行輸入一條命令，命令行以回車結(jié)束。但一個命令行也可以輸入若干條命令，各命令之間以逗號分隔，若

12、前一命令后帶有分號，則逗號可以省略。令，各命令之間以逗號分隔，若前一命令后帶有分號，則逗號可以省略。 例如：例如： p=15, m=35p=15, m=35 p=15; m=35 p=15; m=35l 如果一個命令行很長，一個物理行之內(nèi)寫不下，可以在第一個物理行如果一個命令行很長，一個物理行之內(nèi)寫不下，可以在第一個物理行之后先加一個空格再加上之后先加一個空格再加上3 3個小黑點并按下回車鍵，然后接著下一個物理行繼續(xù)寫命令的其他部分。個小黑點并按下回車鍵，然后接著下一個物理行繼續(xù)寫命令的其他部分。3 3個小黑點稱為續(xù)行符，個小黑點稱為續(xù)行符，即把下面的物理行看作該行的邏輯繼續(xù)。即把下面的物理行

13、看作該行的邏輯繼續(xù)。1313MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u工作空間工作空間 查看工作空間內(nèi)存變量，可以由查看工作空間內(nèi)存變量，可以由whowho、whoswhos 。 命名新變量。命名新變量。 修改變量名修改變量名 刪除變量刪除變量 繪圖繪圖 保存變量數(shù)據(jù)保存變量數(shù)據(jù) 裝入數(shù)據(jù)裝入數(shù)據(jù)1414歷史窗口：歷史窗口：首先首先記錄每次啟動時間記錄每次啟動時間并并記錄在命令窗口輸入命令記錄在命令窗口輸入命令，此次運行期間，輸入的所有命，此次運行期間，輸入的所有命令被記錄為一組，并以此次啟動時間為標(biāo)志。令被記錄為一組，并以此次啟動時間為標(biāo)志。使用歷史窗口：使用歷史窗口：可以查看命令窗

14、口輸入過的命令或語句可以查看命令窗口輸入過的命令或語句可以選擇一條或多條命令執(zhí)行拷貝、執(zhí)行、創(chuàng)建可以選擇一條或多條命令執(zhí)行拷貝、執(zhí)行、創(chuàng)建MM文件等。文件等。 要清除歷史記錄，可以選擇要清除歷史記錄，可以選擇Edit菜單中的菜單中的Clear Command History 命令命令MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u歷史窗口歷史窗口15MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u當(dāng)前目錄窗口當(dāng)前目錄窗口當(dāng)前目錄窗口：當(dāng)前目錄窗口：指指Matlab運行時的工作目錄。運行時的工作目錄。l只有在當(dāng)前目錄和搜索路徑下的文件、函數(shù)才可以被運行和調(diào)用。只有在當(dāng)前目錄和搜索路徑下的文件

15、、函數(shù)才可以被運行和調(diào)用。l如果沒有特殊指明，數(shù)據(jù)文件也將存放在當(dāng)前目錄下；如果沒有特殊指明，數(shù)據(jù)文件也將存放在當(dāng)前目錄下；l用戶可以將自己的工作目錄設(shè)置成當(dāng)前目錄，從而使得所有操作都用戶可以將自己的工作目錄設(shè)置成當(dāng)前目錄，從而使得所有操作都在當(dāng)前目錄中進行。在當(dāng)前目錄中進行。16搜索路徑：搜索路徑：指指Matlab執(zhí)行過程中對變量、函數(shù)和文件進行搜索的路徑。執(zhí)行過程中對變量、函數(shù)和文件進行搜索的路徑。l在在File菜單中選擇菜單中選擇Set Path命令或在命令窗口輸入命令或在命令窗口輸入pathtool命令，出現(xiàn)搜命令，出現(xiàn)搜索路徑設(shè)置對話框：索路徑設(shè)置對話框：修改修改完搜索路徑后，需要進

16、完搜索路徑后，需要進行行保存保存!MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u搜索路徑搜索路徑1717 MATLAB提供的幫助信息有兩類提供的幫助信息有兩類 簡單純文本幫助信息簡單純文本幫助信息 help lookfor（條件比較寬松）（條件比較寬松）例：例：inverse 窗口式綜合幫助信息（文字、公式、圖形）窗口式綜合幫助信息（文字、公式、圖形） doc helpwinMATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u獲取在線幫助獲取在線幫助18MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u功能演示功能演示xxxx53223719130p = 2,0,-3,71,-9,13; 建

17、立多項式系數(shù)向量建立多項式系數(shù)向量x = roots(p)； 求求根根x = -3.4914 1.6863 + 2.6947i 1.6863 - 2.6947i 0.0594 + 0.4251i 0.0594 - 0.4251i【例例7 7】求求方程方程的全部根。的全部根。19MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u功能演示功能演示【例例8 8】求解線性方程組求解線性方程組xyzxyzxyz 2328234453923a = 2,3,-1;8,2,3;45,3,9;建立系數(shù)矩陣建立系數(shù)矩陣ab = 2;4;23;建立列向量建立列向量bx = inv(a)*bx = 0.5531 0.

18、2051 -0.27842020MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u功能演示功能演示【例例9 9】符號符號計算計算syms x y z 建立符號變量建立符號變量x,y,z=solve(2*x+3*y-z-2,8*x+2*y+3*z-4,45*x+3*y+9*z-23)x = 151/273 y = 8/39 z = -76/2732121MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u數(shù)值表達、變量及表達式數(shù)值表達、變量及表達式 數(shù)值的記述數(shù)值的記述 MatlabMatlab的數(shù)只采用習(xí)慣的十進制表示，可以帶小數(shù)點的數(shù)只采用習(xí)慣的十進制表示，可以帶小數(shù)點和負(fù)號和負(fù)號; ;其缺省

19、的數(shù)據(jù)類型為雙精度浮點型（其缺省的數(shù)據(jù)類型為雙精度浮點型（doubledouble）。）。 例如：例如：3 -10 0.001 1.3e10 1.256e-63 -10 0.001 1.3e10 1.256e-6 變量命令規(guī)則變量命令規(guī)則l變量名、函數(shù)名對字母的大小寫是敏感的。如變量名、函數(shù)名對字母的大小寫是敏感的。如myVarmyVar與與myvarmyvar表示兩個不同的變量。表示兩個不同的變量。l變量名第一個字母必須是英文字母。變量名第一個字母必須是英文字母。l變量名可以包含英文字母、下劃線和數(shù)字。變量名可以包含英文字母、下劃線和數(shù)字。l變量名不能包含空格、標(biāo)點。變量名不能包含空格、標(biāo)點

20、。l變量名最多可包含變量名最多可包含6363個字符（個字符（6.56.5及以后的版本）。及以后的版本）。22 MatlabMatlab預(yù)定義的變量預(yù)定義的變量變量名變量名意義意義ans最近的計算結(jié)果的變量名最近的計算結(jié)果的變量名epsMATLAB定義的正的極小值定義的正的極小值=2.2204e-16pi圓周率圓周率inf值，無限大值，無限大i或或j虛數(shù)單元，虛數(shù)單元，sqrt(-1)NaN非數(shù)，非數(shù)，0/0、/ 說明說明l每當(dāng)每當(dāng)MATLABMATLAB啟動完成，這些變量就被產(chǎn)生。啟動完成，這些變量就被產(chǎn)生。lMATLABMATLAB中，被中，被0 0除不會引起程序中斷，給出報警的同時用除不會

21、引起程序中斷，給出報警的同時用infinf或或NaNNaN給出結(jié)給出結(jié)果。果。l用戶只能臨時覆蓋這些預(yù)定義變量的值，用戶只能臨時覆蓋這些預(yù)定義變量的值，ClearClear或重啟或重啟MATLABMATLAB可恢復(fù)其值。可恢復(fù)其值。MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u數(shù)值表達、變量及表達式數(shù)值表達、變量及表達式2323 運算符和表達式運算符和表達式運算運算數(shù)學(xué)表達式數(shù)學(xué)表達式MATLAB運算符運算符MATLAB表達式表達式加加a+b+a+b減減a-b-a-b乘乘axb*a*b除除a/b或或ab/或或a/b或或ab冪冪ab說明說明lMatlabMatlab用用“”和和”/”/”分別

22、表示分別表示“左除左除”和和“右除右除”。對標(biāo)量而言，。對標(biāo)量而言，兩者沒有區(qū)別。對矩陣產(chǎn)生不同影響。兩者沒有區(qū)別。對矩陣產(chǎn)生不同影響。lMATLABMATLAB表達式的書寫規(guī)則與表達式的書寫規(guī)則與“手寫方式手寫方式”幾乎完全相同。幾乎完全相同。l表達式按與常規(guī)相同的優(yōu)先級自左至右執(zhí)行運算。表達式按與常規(guī)相同的優(yōu)先級自左至右執(zhí)行運算。l優(yōu)先級：指數(shù)運算級別最高，乘除次之，加減最低。優(yōu)先級：指數(shù)運算級別最高，乘除次之，加減最低。l括號改變運算的次序。括號改變運算的次序。MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u數(shù)值表達、變量及表達式數(shù)值表達、變量及表達式24MATLABMATLAB入門知

23、識介紹入門知識介紹u數(shù)值表達、變量及表達式數(shù)值表達、變量及表達式 復(fù)數(shù)及其運算復(fù)數(shù)及其運算 MATLABMATLAB中復(fù)數(shù)的表達：中復(fù)數(shù)的表達：z=z=a+bia+bi，其中，其中a a、b b為實數(shù)。為實數(shù)。 MATLABMATLAB把復(fù)數(shù)作為一個整體，象計算實數(shù)一樣計算復(fù)數(shù)。把復(fù)數(shù)作為一個整體，象計算實數(shù)一樣計算復(fù)數(shù)?！纠?.3-1】復(fù)數(shù)復(fù)數(shù)z1=3+4i，z2=1+2i, z3= 計算計算62ie123z zzzz1=3+4z1=3+4* *i, z2=1+2i, z2=1+2* *i, z3=2i, z3=2* *exp(iexp(i* *pi/6), z=z1pi/6), z=z1

24、* *z2/z3z2/z3z_real=real(z), z_image=imag(z),z_real=real(z), z_image=imag(z),z_angle=angle(z), z_length=abs(z),z_angle=angle(z), z_length=abs(z),25MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u關(guān)系運算關(guān)系運算 除了除了傳統(tǒng)的數(shù)值運算，傳統(tǒng)的數(shù)值運算，MATLABMATLAB還支持關(guān)系和還支持關(guān)系和邏輯運算邏輯運算。作為所。作為所有的關(guān)系和邏輯表達式的輸入，有的關(guān)系和邏輯表達式的輸入，MATLABMATLAB把任何把任何非零數(shù)值當(dāng)作真，而非零數(shù)值

25、當(dāng)作真，而只把零當(dāng)作假。只把零當(dāng)作假。所有關(guān)系和所有關(guān)系和邏輯表達式邏輯表達式的輸出，當(dāng)結(jié)果為真時，輸出的輸出，當(dāng)結(jié)果為真時，輸出為為1 1；當(dāng)結(jié)果為；當(dāng)結(jié)果為假時假時，輸出為，輸出為0 0。26MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u關(guān)系運算關(guān)系運算 MATLAB MATLAB語言的關(guān)系運算符用來比較兩個同樣大小的數(shù)組、或語言的關(guān)系運算符用來比較兩個同樣大小的數(shù)組、或者一個數(shù)組和一個標(biāo)量。后種情況，標(biāo)量和數(shù)組中的每一個元素比較，者一個數(shù)組和一個標(biāo)量。后種情況，標(biāo)量和數(shù)組中的每一個元素比較，結(jié)果與數(shù)組大小一樣。結(jié)果與數(shù)組大小一樣。關(guān)系運算符關(guān)系運算符該運算符的該運算符的功能功能關(guān)系運

26、算符關(guān)系運算符該運算符的該運算符的功能功能 =大于等于大于等于 大于大于=等于等于= = = = =&|MATLABMATLAB入門知識介紹入門知識介紹u各種運算符優(yōu)先級各種運算符優(yōu)先級29MM文件與函數(shù)文件與函數(shù)MatlabMatlab輸入命令的常用方式有兩種：輸入命令的常用方式有兩種：u直接在直接在MatlabMatlab的命令窗門中逐條輸入的命令窗門中逐條輸入MatlabMatlab命令命令。uMM文件工作方式。將要執(zhí)行的命令全部寫在一個文本文件中。文件工作方式。將要執(zhí)行的命令全部寫在一個文本文件中。3030uMM文件與其他文本文件一樣，可以在任何文本編輯器中進打編輯、存儲、文件與其他文

27、本文件一樣，可以在任何文本編輯器中進打編輯、存儲、修改和讀取。修改和讀取。u利用利用MM文件還可以根據(jù)白己的需要編寫一些函數(shù)，這些函數(shù)也可以橡文件還可以根據(jù)白己的需要編寫一些函數(shù)，這些函數(shù)也可以橡MatlabMatlab提供的函數(shù)一樣進行調(diào)用。提供的函數(shù)一樣進行調(diào)用。um m文件有兩種形式：文件有兩種形式：一種是命令方式或稱腳本方式；一種是命令方式或稱腳本方式；另一種就是函數(shù)文件另一種就是函數(shù)文件形式。形式。兩種形式的文件擴展名均是兩種形式的文件擴展名均是.m.m。MM文件與函數(shù)文件與函數(shù)31 M M函數(shù)函數(shù) M M函數(shù)文件是一個特殊的函數(shù)文件是一個特殊的m m文件，其常見格式如下：文件，其常見格式如下： function function 返問變量列表函數(shù)名返問變量列表函數(shù)名( (輸入變量列表輸入變量列表) )函數(shù)體語函數(shù)體語句句 function functiony,yny,yn=seqshiftseqshift( (x,nx,nox,nx,no) )MM文件與函數(shù)文件與函數(shù)32函數(shù)文件與命令文件有著鮮明的區(qū)別：函數(shù)文件與命令文件有著鮮明的區(qū)別：函數(shù)文件的第一行必須包含函數(shù)文件的第一行必須包含functionfunction字符；命令文件無此要求。字符；命令文件無此要求。函數(shù)文件的第一行必須指定函數(shù)名、