武汉理工大学专业基础实践说明书专业基础实践任务书学生姓名: 专业班级: 电信 140 班 指导教师: 肖攸安 工作单位: 信息工程学院 题 目: 专业基础实践第4套综合题初始条件:（1）提供实验室机房及其Matlab7.2以上版本软件； （2）MATLAB教程学习。要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求):（1）选择一本MATLAB教程，认真学习该教程的全部内容，包括基本使用方法、数组运算、矩阵运算、数学运算、程序设计、符号计算、图形绘制、GUI设计等内容；（2）对该套综合题的10道题，进行理论分析，针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表）。（3）对实验结果进行分析和总结；（4）要求阅读相关参考文献不少于5篇；（5）根据课程设计有关规范，按时、独立完成专业基础实践说明书。时间安排: （1）布置课程设计任务,查阅资料,学习MATLAB教程 2.5天； （2）进行编程设计 2天； （3）完成专业基础实践报告书 1天； （4）答辩 0.5天；指导教师签名: 年 月 日系主任(或责任教师)签名: 年 月 日目 录摘要11.概述21.1 MATLAB简介21.2任务内容32.题目编程解答42.1题目142.2题目242.3题目352.4题目462.5题目592.6题目6102.7题目7102.8题目8122.9题目9122.10题目10133.实践总结15参考文献1516摘要掌握基本信号处理方法以及学会使用一些工具进行信息的分析运算是电子信息学生基本的专业技能。专业基础实践是基于MATLAB的运用实践，让我们熟悉MATLAB在本专业中的运用方法。通过完成本次专业实践任务要求，达到掌握MATLAB基本计算方法，熟悉它的编程环境和编程语言特点，掌握MATLAB编程运算的基本方法的目的。MATLAB在数字信息处理和图像处理中应用广泛，学会使用MATLAB基本编程运是应用该工具进行数字信息处理以及图像处理的基础，故而专业基础实践对我们来说是学习MATLAB的一个重要途径关键词：MATLAB，信号图像处理，专业实践。1.概述1.1 MATLAB简介MATLAB是美国MathWorks公司推出的一套用于科学计算和图形处理实的可视化、高性能语言的软件工具，全称为矩阵实验室（MatrixLaboratory）。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB按照功能划分，其主要组成部分包括：开发环境、数学函数库、编程与数据类型、文件I/O、图形、三维可视化、创建图形用户界面和外部接口等。MATLAB现今在科学研究和工程应用中发挥着巨大的作用，受广大用户的喜爱。MATLAB具有区别于其他应用软件的独特特点：（1）灵活的数值与符号计算 每个数值或符号变量都用一个矩阵表示，他有nm个元素，而且矩阵无需定义即可采用，可随时改变矩阵的尺寸。一般一复数矩阵作为基本编程单元，每个元素都看作复数，使矩阵操作变得简单。（2）简单的语句表达MATLAB的语句书写简单，表达式的书写如同在稿纸中演算一样。（3）强大的语句描述MATLAB语句功能强大，一条语句往往相当于其他高级语言中语句的几十条、几百条甚至几千条。（4）简洁完善的图形绘制MATLAB系统本身是一个Windows下的具有良好的用户界面的系统，而且提供了丰富的图形界面设计函数。可根据输入数据自动确定绘图坐标，能在规定的多种不同坐标系绘图。不但能绘制二维图还能绘制三维坐标系中的曲线和曲面。（5）丰富的工具箱函数MATLAB提供了几十种面向应用问题的工具箱函数，如信号处理、图像处理、控制系统、非线性公职设计、最优化、神经网络和小波等，使系统分析设计变得更加简便，大大方便了各个领域科研人员的使用。（6）智能化的自动处理在程序调试中能够自动的检测和显示程序的错误，易于检查调试。1.2任务内容第4套题目：专业基础实践41.y1=和y2=；2.绘制函数在时的曲线。3.用图形表示离散函数。4.分析下面每条指令的功能并运行，观察执行结果。（1） X=0:0.5:20;Y=X.*exp(-X);plot(X,Y),xlabel(x), ylabel(y),title(y=x*exp(-x);（2） A=zeros(4,5)A(:)=-4:15L=abs(A)4islogical(L)X=A(L)（3） A=1:5;6:10pow2(A)（4） A=zeros(5,6)A(:)=1:30A=A*(1+i)A1=A.;B1=A;（5） A=ones(2,3)B=eye(3)C=ones(4)D=diag(C)E=repmat(C,1,3)5.计算在x=0.1与10处的值。6.求函数, n=100的值。7.求3000个元素的随机数向量A中大于0.5的元素个数。8. 用图形表示连续调制波形 及其包络线，运行下面的程序，观察结果，并简单说明。t=(0:pi/100:pi);y1=sin(t)*1,-1;y2=sin(t).*sin(9*t);t3=pi*(0:9)/9;y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,r:,t,y2,b,t3,y3,bo)axis(0,pi,-1,1)9. 计的算下列矩阵A的特征值与特征向量 10有如下数据：x11.11.21.31.4y1.000001.233681.552711.993722.61170利用三次插值方法对其进行插值，得到每隔 0.05 的结果。2.题目编程解答2.1题目1计算y1=和y2=分析：MATLAB中有基本的计算功能，三角函数中的余弦直接用cos( )，对于可以用sqrt(3)表示，也可以当做是30.5来计算，MATLAB中的圆周率用pi来表示。MATLAB计算过程如下图1所示：图1 函数y的曲线图2.2题目2绘制函数在时的曲线。分析：MATLAB处理的实际上都是离散量，但是将自变量x分成n个等间隔细小的点计算其对应值，这就成了矩阵运算，对于矩阵对应位置的乘除及幂运算由点运算符“.*”“./”和“.”来完成，再用二维绘图命令plot(x,y)可绘制成连续的曲线，间隔越小，曲线越圆滑。MATLAB程序：x=0:0.01:1; % x赋值01，间隔为0.01y=x.*exp(-x).*sin(x);plot(x,y) %绘制连续曲线ytitle(陈伟山)xlabel(x);ylabel(y) %添加横纵坐标的标号所得y曲线的图像结果：图2 函数y的曲线图2.3题目3用图形表示离散函数。分析：绘图命令stem(n,y)绘制的是离散序列柄状图，默认在顶部用圆形标记，其拓展形式 stem(x,y,选项)中，选项选择标记的形状颜色。所求离散函数中的绝对值在MATLAB中有abs( )来求得。离散函数的图像如图3所示。MATLAB程序：n=0:10 %定义变量n的取值范围y=1./abs(n-6).*exp(n);stem(n,y);title(陈伟山)xlabel(n);ylabel(y)图3 离散函数y图形2.4题目4分析下面每条指令的功能并运行，观察执行结果。（1）X=0:0.5:20; %定义变量x为0-20，步长为0.5Y=X.*exp(-X); %给出Y的表达式plot(X,Y),xlabel(x), ylabel(y),title(y=x*exp(-x); %绘制Y曲线，并调价横纵坐标标志及标题分析：变量x从0到20，间隔为0.5；y=xe-x，由plot绘制y的连续图形，xlabel、ylabel、title分别添加横纵坐标标记x，y以及标题到图像中。各语句注释在语句后面。结果如下图示：图4 程序(1)结果图（2）A=zeros(4,5) %生成45全0矩阵A(:)=-4:15 %把-415共20个整数赋给矩阵AL=abs(A)4 %将A中绝对值的元素变为1，小于4的变为0，生成矩阵Lislogical(L) %判断L是否为逻辑型矩阵X=A(L) %取出当L中为1时A对应位上元素给X 分析：A(:)是将矩阵A每一列元素堆叠起来称为列向量；abs(A)4是逻辑关系运算，表达式为真时返回1，为假时返回0，故而当A中元素绝对值大于4时，其值将变为1；具体语句解释在程序中。结果如下图： 图5 程序(2)结果图（3）A=1:5;6:10 %定义25矩阵A并赋值pow2(A) %将每个元素改为2的幂分析：pow2（n）是2的n次幂，程序中将整数110赋给25的矩阵A之后，再将每个元素转变为以2为底，该元素为次数的幂。图6 程序(3)结果图（4）A=zeros(5,6)A(:)=1:30 %对A中元素从上至下，从左至右赋值130A=A*(1+i) %A中的元素乘以（1+i）变成复数矩阵A1=A. %对A进行转置运算B1=A %对A进行共轭转置运算 分析：对于复数矩阵，A.单纯为转置，A则取共轭后转置，计算结果如下图示。图7 程序(4)结果图（5）A=ones(2,3) %生成矩阵A为23的全1矩阵B=eye(3) %生成3阶的单位矩阵BC=ones(4)