湖北工业大学商贸学院毕业设计

摘 要

数字信号处理主要包括离散信号与系统分析的基本理论，离散傅里叶变换、离散快速傅里叶变换和数字信号处理的实现。本文主要设计的是离散信号与系统分析及MATLAB的实现，为此我设计了基于MATLAB软件平台的实验系统，突出数字信号处理理论的技术应用，如在信号谱分析、信号的时频分析及应用等内容中，都利用MATLAB实现其工程应用。基于MATLAB软件集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境，而且还具有可扩展性特征。同时随着微电子技术和数字信号处理技术的发展，最成功的DSP芯片当数美国德州仪器公司(Texas Instruments，简称TI)的一系列产品，其DSP市场份额占全世界份额近的50％。目前DSP芯片的价格越来越低，性能价格比同益提高， 具有巨大的应用潜力。经过十几年的发展，DSP器件在高速度，可编程，小型化，低功耗等方面都有了长足的发展，单片DSP芯片最快每秒可完成16亿次(1600MIPS)的运算，生产DSP器件的公司也不断壮大。DSP芯片的硬件实现，软硬件的同时实施，若再结合相应的数字信号处理方面的书籍，初学者便能在较短的时间内系统的、感性的理解和学习数字信号处理的相关知识。

关键词：MATIAB 数字信号处理（DSP） 离散 信号与系统 用户环境

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Abstract

Include digital signal processing discrete signals and systems analysis of the basic theory, discrete Fourier transform, discrete fast Fourier transform and digital signal processing implementation. In this paper, the design is a discrete signal and system analysis and MATLAB implementation, and I designed a software platform based on MATLAB experimental system, highlighting the technical theory of digital signal processing applications, such as in signal analysis, signal analysis and application of time-frequency and other contents, are using MATLAB to achieve their project application. Set based on MATLAB software, numerical analysis, matrix computation, signal processing and graphical display on the whole, constitute a convenient, user-friendly user environment, but also has scalability characteristics. At the same time as the microelectronics and digital signal processing technology, the most successful DSP chip when the number of Texas Instruments (Texas Instruments, referred to as TI) in the range of products, the DSP market share of nearly 50% of worldwide share. Current DSP chip prices lower and lower, cost performance increase with the benefits, with great potential. After ten years of development, DSP devices in high-speed, programmable, small size, low power consumption and so have seen significant development, the fastest single DSP chip 1.6 billion times per second (1600MIPS) computing, DSP devices production companies continue to grow. DSP chip hardware, software and hardware of parallel, if more appropriate combination of digital signal processing books, beginners can the system in a short period of time, and emotional understanding and learning digital signal processing knowledge.

Keyword：MATIAB digital signal processing (DSP) discrete signals and systems user

environment

II

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目 录

摘 要 ............................................................................................................................................. I ABSTRACT .................................................................................................................................. II 目 录 .......................................................................................................................................... III 引 言 ............................................................................................................................................. 1 1 数字信号处理及MATLAB软件 ........................................................................................... 2 1.1 数字信号处理 ....................................................................................................................... 2 1.2 MATLAB软件的发展和主要功能 ...................................................................................... 3 2 离散信号与系统及MATLAB实现 ....................................................................................... 5 2.1 离散时间信号及MATLAB的实现 .................................................................................... 5 2.2 离散序列的时域运算和变换及MATLAB的实现 ............................................................ 5 2.3 离散时间序列及MATLAB的实现 .................................................................................... 6 2.3.1 正弦序列 ........................................................................................................................ 6 2.3.2 离散时间实指数序列 .................................................................................................... 8 2.3.3 离散时间虚指数序列 .................................................................................................... 9 2.3.4 复指数序列 .................................................................................................................. 11 2.4 离散时间序列卷积和及MATLAB实现 .......................................................................... 11 2.5 离散系统的单位响应及MATLAB实现 .......................................................................... 13 2.6 利用 MATLAB求LTI离散系统的响应 .......................................................................... 15 3 离散系统的Z域分析及MATLAB实现 ............................................................................. 16 3.1 利用MATLAB绘制离散系统零极点图 .......................................................................... 16 3.2 用MATLAB实现离散系统的频率特性分析 .................................................................. 18 3.3 逆Z变换及MATLAB实现 .............................................................................................. 21 结 束 语 ....................................................................................................................................... 24 参 考 文 献 ................................................................................................................................. 25 致 谢 ........................................................................................................................................... 26

III

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引 言

随着计算机和信息技术的飞跃式发展，数字信号处理技术日益成为一门成熟的学科，并在各种工程技术领域、特别是新兴高技术产业内获得了越来越广泛的应用，高等教育的目标之一是培养实用型的现代新技术高素质人才，因此近年来国内越来越多的工科院校的数学系成立了信息与计算科学专业并开设了作为重要的专业基础课的《数字信号处理》课程。

在近代科学研究、军事技术、工农业生产、医学、气象及天文学等领域中，人们越来越多地利用数字信号来认识和判断事物，解决实际问题。获得数字信号非常重要，但目的不仅仅是为了获得数字信号，而更重要的是将数字信号进行处理，在大量复杂的数字信号中找出我们所需要的信息。因此数字信号处理在某种意义上讲，比获得数字信号更为重要，尤其是在当今科学技术迅速发展的时代，对数字信号处理提出了更高的要求，以便更加快速、准确，可靠地获得有用信息。

MATLAB是Math works公司于推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，其全称是Matrix Laboratory，亦即矩阵实验室，经过多年的逐步发展与不断完善，现已成为国际公认的最优秀的科学计算与数学应用软件之一，是近几年来在国内外广泛流行的一种可视化科学计算软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境，而且还具有可扩展性特征。Math Works公司针对不同领域的应用，推出了信号处理、控制系统、神经网络、图像处理、小波分析、鲁棒控制、非线性系统控制设计、系统辨识、优化设计、统计分析、财政金融、样条、通信等30多个具有专门功能的工具箱，这些工具箱是由该领域内的学术水平较高的专家编写的，无需用户自己编写所用的专业基础程序，可直接对工具箱进行运用。

总之，本文的设计对于大家更好的了解和学习数字信号处理中离散信号与系统的相关知识会有很大的帮助。

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