Matlab課程設(shè)計

1、課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書1設(shè)計目的：（1）通過本課程設(shè)計的學(xué)習(xí)，學(xué)生將復(fù)習(xí)所學(xué)的數(shù)字信號處理知識，使課堂學(xué)習(xí)的理論知識應(yīng)用于實踐，通過本課程設(shè)計的實踐使學(xué)生具有一定的實踐操作能力；（2）掌握Matlab語言的編程方法，能熟練運用；（3）通過Matlab實踐的課程設(shè)計，掌握設(shè)Matlab數(shù)字信號處理系統(tǒng)的思維方法和基本開發(fā)過程。2設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：一、學(xué)習(xí)Matlab編程及仿真1、熟悉Matlab的運行環(huán)境；2、學(xué)會并掌握Matlab圖形編程；3、根據(jù)所設(shè)計系統(tǒng)的需要會合理設(shè)定需完成系統(tǒng)的各項參數(shù)；4、根據(jù)所設(shè)計系統(tǒng)的需要，優(yōu)化程序設(shè)計最優(yōu)系統(tǒng)。二、實

2、踐設(shè)計要求：1、根據(jù)所選題目，設(shè)計實現(xiàn)系統(tǒng)的原理框圖。2、編寫Matlab程序，給出系統(tǒng)不同節(jié)點輸出波形。3、每人寫出設(shè)計報告。三、參考題目題目1：語音信號分析通過計算機錄制一段語音信號，分析該語音信號。1、分析該信號的頻譜特性；2、采用IIR進行降噪；3、根據(jù)FIR進行降噪；4、對信號進行斷句分割。5、求信號的均值、方差；6、求信號的自相關(guān)系數(shù)；7、求信號的窗（1秒、2秒）能量；8、求信號的窗（1秒、2秒）自相關(guān)分析9、采用平均幅度差函數(shù)（AMDF法）提取求信號的基音周期、譜估計；10、根據(jù)數(shù)字特征對信號進行斷句分割。注：每個同學(xué)可以選擇1和2、1和3、1和4、5和6、5和7、5和8、5和9

3、、5和10的一組作為題目，8名同學(xué)完成該題目。題目2：傅里葉變換設(shè)計自己設(shè)計傅里葉變換函數(shù)（不能使用Matlab函數(shù)）；題目3：數(shù)獨游戲設(shè)計1、 根據(jù)數(shù)獨游戲規(guī)則，設(shè)計數(shù)獨判斷程序；2、 自動生成數(shù)獨表；3、 根據(jù)輸入給出輸出；注：2個同學(xué)一組。題目4：Matlab繪圖界面設(shè)計1、設(shè)計GUI界面；2、通過下拉菜單選擇繪制正弦、正切信號；3、通過編輯框輸入命令，根據(jù)命令繪制信號；4、通過按鈕在圖形中輸出標注（標題、各軸名稱）；注：1個同學(xué)一組。題目5：Matlab信號分析界面設(shè)計1、設(shè)計GUI界面；2、通過按鈕輸入信號；3、對信號進行頻譜分析；4、輸出信號的頻譜；注：1個同學(xué)一組。題目6：Mat

4、lab信號濾波分析界面設(shè)計1、設(shè)計GUI界面；2、通過按鈕輸入信號；3、對信號進行低通、高通、帶通分析（FIR、IIR、巴特沃斯、切比雪夫）；4、輸出處理信號的結(jié)果、頻譜；注：每個同學(xué)選擇一個濾波器，4名同學(xué)完成該題目。題目7：Matlab智能信號發(fā)生器1、輸出方波、矩形波、三角波和正弦波信號；2、輸出隨時間變化頻率的信號；3、輸出隨時間變化幅值的信號4、輸出隨時間變化斜率的等幅值的信號；5、輸出處理信號的結(jié)果、頻譜；注：每個同學(xué)選擇一種信號，4名同學(xué)完成該題目。題目8：Matlab方程組求解數(shù)值計算設(shè)計1、設(shè)計GUI界面；2、通過按鈕選擇計算方法，表格錄入數(shù)據(jù)；3、對錄入數(shù)據(jù)判斷是否可算，實

5、現(xiàn)算法如高斯-賽德爾、列主元消去法、高斯消元法等；4、輸出計算結(jié)果、誤差；注：每個同學(xué)選擇一種算法，4名同學(xué)完成該題目。題目9：Matlab插值求解數(shù)值計算設(shè)計1、設(shè)計GUI界面；2、通過按鈕選擇計算方法，表格錄入數(shù)據(jù)；3、對錄入數(shù)據(jù)判斷是否可算，實現(xiàn)算法如三次樣條插值、拉格朗日插值、牛頓插值等；4、輸出計算結(jié)果、誤差；注：每個同學(xué)選擇一種算法，4名同學(xué)完成該題目。題目10：Matlab哈弗曼編碼設(shè)計1、設(shè)計GUI界面；2、通過按鈕選擇計算方法，表格錄入數(shù)據(jù)；3、對錄入數(shù)據(jù)實現(xiàn)算法哈弗曼信源編碼；4、輸出計算結(jié)果、編碼效率；注：1名同學(xué)完成該題目。題目11：Matlab費諾編碼設(shè)計1、設(shè)計GU

6、I界面；2、通過按鈕選擇計算方法，表格錄入數(shù)據(jù)；3、對錄入數(shù)據(jù)實現(xiàn)費諾信源編碼；4、輸出計算結(jié)果、編碼效率；注：1名同學(xué)完成該題目。題目12：Matlab卷積碼編碼解碼設(shè)計1、設(shè)計GUI界面；2、通過按鈕選擇計算方法，錄入數(shù)據(jù)；3、對錄入數(shù)據(jù)實現(xiàn)算法卷積碼信道編碼；4、輸出計算結(jié)果、編碼效率；注：一個同學(xué)設(shè)計算法、一個同學(xué)設(shè)計算法分析，2名同學(xué)完成該題目。題目13：Matlab文本內(nèi)容加密解密算法設(shè)計1、設(shè)計GUI界面輸入文本文件內(nèi)容；2、對文本內(nèi)容采用字符顛倒的順序加密；3、密碼字典設(shè)計、解密算法設(shè)計；4、輸出結(jié)果。注：每個同學(xué)選擇一種算法，2名同學(xué)完成該題目。題目14：Matlab加噪信號

7、發(fā)生器1、輸出理想信號如方波、矩形波、三角波和正弦波信號（參數(shù)可調(diào)）；2、輸出高斯噪聲信號（參數(shù)可調(diào)）；3、輸出理想信號與噪聲信號疊加后信號4、輸出處理信號的結(jié)果、計算信噪比；注：每個同學(xué)選擇一種信號，5名同學(xué)完成該題目。題目15：Matlab信號參數(shù)計算1、編寫一個長度為100的隨機信號，信號在區(qū)間-5，5中均勻、泊松、正態(tài)分布；2、測量該序列的均值，方差，最大值，最小值；3、計算其相關(guān)函數(shù)。注：每個同學(xué)選擇一種信號，2名同學(xué)完成該題目。題目16：基于蒙特卡羅模擬方法的信號分析1、隨機產(chǎn)生信號，信號在區(qū)間-5，5中泊松、正態(tài)、分布；2、設(shè)計蒙特卡羅函數(shù)；3、采用蒙特卡羅模擬方法對設(shè)計的信號進

8、行分析；4、并輸出結(jié)果；注：每個同學(xué)選擇一種分布信號，3名同學(xué)完成該題目。題目17：Matlab信號分解1、編寫一個由3不同特征組成信號（相位、頻率、幅度）；2、對信號疊加白噪聲；3、分析信號的頻譜、功率譜；4、測量該序列的均值，方差，最大值，最小值；5、設(shè)計濾波器，分解3個信號。注：1名同學(xué)完成該題目。題目18：Matlab信號參數(shù)分析1、設(shè)計指數(shù)、瑞利、韋泊分布的信號；2、設(shè)計3個頻率組合的信號；3、疊加上述信號；4、分析上述信號的頻譜。注：1名同學(xué)完成該題目。題目19：Matlab動態(tài)移動小球繪圖1、設(shè)計三塊磁鐵構(gòu)成的磁力線圖；2、設(shè)計一個紅色小球沿磁力線移動；3、通過鍵盤控制小球移動的

9、速度；4、通過鼠標滾輪控制小球在不同的磁力線移動。注：每名同學(xué)選擇上述題目中的1個，4名同學(xué)完成該題目。題目20：Matlab動態(tài)繪圖1、設(shè)計不同頻率組成的信號；2、分析信號的頻譜； 3、動態(tài)繪制信號；4、輸出信號的分析結(jié)果。注：1名同學(xué)完成該題目。3設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：（1） 要求設(shè)計組的每個成員都要了解設(shè)計的要求和整體思路；（2） 每個題目小組的同學(xué)各完成一份設(shè)計說明書，突出各自的工作內(nèi)容；（3） 要求有正確的運行結(jié)果及結(jié)果分析。課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書4主要參考文獻：l 譚浩強.C程序設(shè)計（第二版）.清華大學(xué)出版社.1999年12

10、月l 袁志祥.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（c語言版）例題詳解與課程設(shè)計指導(dǎo)第二版. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社出版l 譚浩強.C語言程序設(shè)計題解與上機指導(dǎo).清華大學(xué)出版社.2000年11月l 陳朔鷹, 陳英主.C語言程序設(shè)計習(xí)題集（第二版）.人民郵電出版社.2003年2月l 田淑清.C語言程序設(shè)計輔導(dǎo)與習(xí)題集.中國鐵道出版社.2000年1月l 王明泉.信號與系統(tǒng).科學(xué)出版社.2010年6月5設(shè)計成果形式及要求：每個子題目小組提供詳細的設(shè)計說明書一份設(shè)計說明書中包含：1、關(guān)鍵詞解釋，設(shè)計方案基本原理；2、軟件框圖；3、調(diào)試過程、設(shè)計結(jié)果、設(shè)計分析；4、附錄軟件源代碼6工作計劃及進度：2016年12月5日 2016年1

11、2月5日：學(xué)習(xí)Matlab有關(guān)編程方法；2016年12月6日 2016年12月8日：在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下實現(xiàn)程序設(shè)計；2016年12月8日 2016年12月9日：撰寫課程設(shè)計說明書； 2016年12月9日：答辯。學(xué)科部主任審查意見： 簽字： 年 月 日目 錄1、 題目說明-12、 設(shè)計主要模塊-23、 功能分析-24、 程序源代碼-35、 運行調(diào)試結(jié)果-116、 收獲及體會-13 1、 題目說明 1、數(shù)獨游戲設(shè)計要求 在9*9的大九宮格內(nèi)，已給定若干數(shù)字，其他宮位留白。玩家需要自己按照邏輯推敲出剩下的空格里面是什么數(shù)字。 必須滿足的條件：每一行與每一列都有1到9的數(shù)字，每個小九宮格里也有1到9的數(shù)

12、字，并且每一個數(shù)字在每行，每列都只能出現(xiàn)一次，既不能 重復(fù)也不能少。 每個數(shù)獨游戲都可以根據(jù)給定的數(shù)字為線索，推算解答出來。 2、matlab軟件介紹 基本介紹：ATLAB（矩陣實驗室）是MATrix LABoratory的縮寫，是一款由美國The MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件。MATLAB是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境。除了矩陣運算、繪制函數(shù)/數(shù)據(jù)圖像等常用功能外，MATLAB還可以用來創(chuàng)建用戶界面及與調(diào)用其它語言（包括C，C+和FORTRAN）編寫的程序。 盡管MATLAB主要用于數(shù)值運算，但利用為數(shù)眾多的附加工具箱（Tool

13、box）它也適合不同領(lǐng)域的應(yīng)用，例如控制系統(tǒng)設(shè)計與分析、圖像處理、信號處理與通訊、金融建模和分析等。另外還有一個配套軟件包Simulink，提供了一個可視化開發(fā)環(huán)境，常用于系統(tǒng)模擬、動態(tài)/嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等方面。 編程環(huán)境：MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版

14、本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原因分析。 圖形處理：MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進行標注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達式作圖。可用于科學(xué)計算和工程繪圖。新版本的MATLAB對整個圖形處理功能作了很大的改進和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖

15、形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。3、 題目要求根據(jù)數(shù)獨游戲規(guī)則設(shè)置數(shù)獨判斷程序。自動生成數(shù)獨表。根據(jù)輸入數(shù)字給出輸出，輸入錯誤時給出提示。2、 設(shè)計主要模塊 數(shù)獨游戲 數(shù)獨游戲主要組成部分解決數(shù)獨問題程序 界面設(shè)計生成及判斷程序3、 功能分析游戲主要功能包括：游戲的初始化，自動生成數(shù)獨表。根據(jù)選擇的游戲難度不同產(chǎn)生給出數(shù)字數(shù)目

16、不同的數(shù)獨表。當發(fā)生填寫錯誤時會給出提示。提供作弊功能，可以給出部分答案提示。根據(jù)讀者需要可以生成答案。4、 程序源代碼function sudoku(varargin) % sudoku % % Sudoku GUI for Matlab% if nargin=0, h_main=openfig(mfilename,new); centerfig(h_main); handles=guihandles(h_main); guidata(h_main,handles); initialize(handles);else if nargin1, feval(varargin1,varargin2

17、:end) else feval(varargin1) endend %-function initialize(handles) set(handles.sudoku,buttondownfcn,sudoku(highlight,guidata(gcbo),0),keypressfcn,sudoku(keypress,guidata(gcbo);axes(handles.axes1);claset(handles.axes1,nextplot,add); h_text=;h_field=;for i=1:9, for j=1:9, ix=sub2ind(9 9,i,j); h_field(i

18、x)=fill(-1 0 0 -1+i,-1 -1 0 0+j,w,buttondownfcn,sudoku(highlight,guidata(gcbo), num2str(ix) ); h_text(ix)=text(i-0.5,j-0.5,fontunits,normalized,fontsize,0.07,horizontalalignment,center,buttondownfcn,sudoku(highlight,guidata(gcbo), num2str(ix) ); endend setappdata(handles.sudoku,h_text,h_text);setapp

19、data(handles.sudoku,h_field,h_field); for i=0:3:9, h=plot(0 9,i i,k-); set(h,linewidth,2.5); h=plot(i i,0 9,k-); set(h,linewidth,2.5);end hlbox=plot(0 1 1 0 0,0 0 1 1 0,r-);set(hlbox,linewidth,3,visible,off); axis(-0.03 9.03 -0.03 9.03);axis equalaxis off s=zeros(9);setappdata(handles.sudoku,s,s);se

20、tappdata(handles.sudoku,s0,s);setappdata(handles.sudoku,ss,s);setappdata(handles.sudoku,hlbox,hlbox)setappdata(handles.sudoku,selected,0)setappdata(handles.sudoku,t0,clock);setappdata(handles.sudoku,cheated,0); %-function create_sudoku(handles) t=timer(timerfcn,waitbar(mod(etime(clock,t0)/60,1),hwb)

21、,period,1 . ,startfcn,hwb=waitbar(0,請稍候.,windowstyle,modal);t0=clock; . ,stopfcn,delete(hwb),executionmode,fixedrate);start(t);n=get(handles.create_slider,value); s,ss=sudoku_construct(n); h_text=getappdata(handles.sudoku,h_text);for i=1:9, for j=1:9, ix=sub2ind(9 9,i,j); if s(ix)=0, str=; else str=

22、num2str(s(ix); end set(h_text(ix),string,str,color,black); endendstop(t);delete(t); setappdata(handles.sudoku,s,s);setappdata(handles.sudoku,s0,s);setappdata(handles.sudoku,ss,ss);setappdata(handles.sudoku,t0,clock);setappdata(handles.sudoku,cheated,0);%-function highlight(handles,ix); hlbox=getappd

23、ata(handles.sudoku,hlbox); if ix0, i,j=ind2sub(9 9,ix); set(hlbox,xdata,i+-1 0 0 -1 -1,ydata,j+-1 -1 0 0 -1,visible,on);else set(hlbox,visible,off);end setappdata(handles.sudoku,hlbox,hlbox)setappdata(handles.sudoku,selected,ix) %-function keypress(handles); ix=getappdata(handles.sudoku,selected);s0

24、=getappdata(handles.sudoku,s0);s=getappdata(handles.sudoku,s);key=get(handles.sudoku,currentcharacter); if ix0 & ismember(double(key),28:31), i,j=ind2sub(9 9,ix); if double(key)=28, i=i-1; elseif double(key)=29, i=i+1; elseif double(key)=30, j=j-1; else j=j+1; end if i=1 & i=1 & j0, t_str=num2str(t_

25、h) 小時 ; end if t_m0, t_str=t_str num2str(t_m) 分鐘 ; end t_str=t_str num2str(t_s) 秒; cheated=getappdata(handles.sudoku,cheated); if cheated, t_str=t_str ，但是你作弊了！; end h=msgbox(你解決這道數(shù)獨題用了 t_str,太棒了!,modal); uiwait(h); end else set(h_field(ind),facecolor,1 0.8 0.8); drawnow; pause(1); set(h_field(ind),f

26、acecolor,white); set(h_text(ix),string,); endend %-function rok,ind=rulesok(s,i,j) ix=sub2ind(size(s),i,j);ix1=sub2ind(size(s),i*ones(1,9),1:9);ix1=ix1(find(ix1=ix);ix2=sub2ind(size(s),1:9,j*ones(1,9);ix2=ix2(find(ix2=ix); if i=3, xv=1:3;elseif i=6, xv=4:6;else xv=7:9;end if j=3, yv=1:3;elseif j=6,

27、yv=4:6;else yv=7:9;end x,y=meshgrid(xv,yv); ix3=sub2ind(size(s),x(:),y(:);ix3=ix3(find(ix3=ix); rok = (any(s(ix)=s(ix1) | any(s(ix)=s(ix2) | any(s(ix)=s(ix3); if nargout=2, ind=; i=find(ismember(s(ix1),s(ix); ind=ind ix1(i); i=find(ismember(s(ix2),s(ix); ind=ind ix2(i); i=find(ismember(s(ix3),s(ix);

28、 ind=ind ix3(i);end %-function hint(handles); s=getappdata(handles.sudoku,s);h_field=getappdata(handles.sudoku,h_field); s1=sudokusolve(s,0,1); ix=find(s1-s);set(h_field(ix),facecolor,0.8 1 0.8);waitforbuttonpressset(h_field(ix),facecolor,white);setappdata(handles.sudoku,cheated,1); %-function solve

29、_number(handles); s=getappdata(handles.sudoku,s);h_field=getappdata(handles.sudoku,h_field);h_text=getappdata(handles.sudoku,h_text); s1=sudokusolve(s,0,1); ix=find(s1-s);ix=ix(randperm(length(ix); s(ix(1)=s1(ix(1);set(h_text(ix(1),string,num2str(s1(ix(1),color,0.5*1 1 1)setappdata(handles.sudoku,s,

30、s);set(h_field(ix(1),facecolor,0.8 1 0.8);waitforbuttonpressset(h_field(ix(1),facecolor,white);setappdata(handles.sudoku,cheated,1); %-function solve_step(handles); s=getappdata(handles.sudoku,s);h_field=getappdata(handles.sudoku,h_field);h_text=getappdata(handles.sudoku,h_text); s1=sudokusolve(s,0,

31、1); ix=find(s1-s); s(ix)=s1(ix);for i=1:length(ix), set(h_text(ix(i),string,num2str(s1(ix(i),color,0.5*1 1 1);endsetappdata(handles.sudoku,s,s);set(h_field(ix),facecolor,0.8 1 0.8);waitforbuttonpressset(h_field(ix),facecolor,white);setappdata(handles.sudoku,cheated,1); %-function solve_all(handles); s=getappdata(handles.sudoku,s);h_field=getappdata(handles.sudoku,h_field);h_text=getappdata(handl