MATLAB課程設(shè)計實驗體會講解

1、課程設(shè)計實驗體會學生姓名：李祥勝學生學號：20120704專業(yè)班級：光信息科學與技術(shù)扌旨導(dǎo)老師：miss Chen學 院：信息工程學院題 目：MATLAB學期實驗總結(jié)MATLAB概念及介紹MATLAB是matrix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠(矩陣實驗室)。 是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設(shè)計 的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài) 系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領(lǐng)域提供了一種全面的解決 方案，并在很大程度上擺脫了

2、傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言(如C、Fortran)的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。MATLAB和Mathematics Maple并稱為三大數(shù)學軟件。它在數(shù)學類科技應(yīng) 用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程 計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析 等領(lǐng)域。MATLA集成環(huán)境主要包括五個部分：MATLA語言、MATLA工作環(huán)境、句柄 圖形、MATLAB數(shù)學函數(shù)庫和數(shù)學建模、小波分析、 MATLAB API(App licatio nProgram

3、 In terface) 。MATLAB語言是以數(shù)組為基本數(shù)據(jù)單位，包括控制流程語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸人輸出及面向?qū)ο蟮忍?點的高級語言。利用SIMULINK對系統(tǒng)進行仿真與分析，在進入虛擬實驗環(huán)境后， 不需要書寫代碼，只需使用鼠標拖動庫中的功能模塊并將它們連接起來，再按照實驗要求修改各元器件的參數(shù)。通過虛擬實驗環(huán)境建立實驗仿真電路模型，可使 一些枯燥的電路變得有趣味，復(fù)雜的波形變得形象生動，使得各種復(fù)雜的能量轉(zhuǎn) 換過程比較直觀地呈現(xiàn)。1.1、MATLA語言特點及優(yōu)勢1.1.1、語言特點MATLAB被稱為第四代計算機語言，利用其豐富的函數(shù)資源，使編程人員從 繁瑣的程序代碼中解放出來。MATL

4、AB勺最突出的特點就是簡潔。MATLA用更直 觀的、符合人們思維習慣的代碼，代替了 C和FORTRA語言的冗長代碼。MATLAB 給用戶帶來的是最直觀、最簡潔的程序開發(fā)環(huán)境。以下簡單介紹一下MATLAB勺主要特點。(1) 語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富。 MATLABg序書寫形 式自由，利用其豐富的庫函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務(wù)， 壓縮了一切不必要的 編程工作。由于庫函數(shù)都由本領(lǐng)域的專家編寫，用戶不必擔心函數(shù)的可靠性。(2) 運算符豐富。由于 MATLA是用C語言編寫的，MATLA提供了和C語言 幾乎一樣多的運算符，靈活使用 MATLAB勺運算符將使程序變得極為簡短，具體 運算符見

5、附表。(3) MATLAB既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句(如 for循環(huán)、while循環(huán)、break語 句和if語句)，又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴?4) 語法限制不嚴格，程序設(shè)計自由度大。例如，在MATLA里，用戶無需 對矩陣預(yù)定義就可使用。(5) 程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號的計算機和操 作系統(tǒng)上運行。(6) MATLAB勺圖形功能強大。在FORTRA和C語言里，繪圖都很不容易， 但在MATLAB!，數(shù)據(jù)的可視化非常簡單。MATLABS具有較強的編輯圖形界面的 能力。(7) MATLAB勺缺點是，它和其他高級程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。由于 MATLAB的程序不用編譯等預(yù)處理，

6、也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，所 以速度較慢。(8) 功能強勁的工具箱是 MATLAB勺另一重大特色。MATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數(shù)百個核心內(nèi)部函數(shù)。 其工具箱又 可分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充其符號 計算功能、圖示建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性 工具箱能用于多種學科。而學科性工具箱是專業(yè)性比較強的，如control、toolbox、sig nal process ing toolbox、com muni cati on toolbox 等。這些 工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)的學術(shù)水平很高的專家編寫

7、的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內(nèi)的基礎(chǔ)程序，而直接進行高、精、尖的研究。下表列出了MATLAB勺核心部分及其工具箱等產(chǎn)品系列的主要應(yīng)用領(lǐng)域。(9) 源程序的開放性。開放性也許是 MATLA最受人們歡迎的特點。除內(nèi)部函 數(shù)以外，所有MATLA的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可 通過對源文件的修改以及加入自己的文件構(gòu)成新的工具箱。1.1.2優(yōu)勢(1) 友好的工作平臺和編程環(huán)境MATLA由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB勺函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括 MATLA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

8、、文件的瀏覽 器。隨著MATLA的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLA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 版本的MATLA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。(2) 簡單易用的程序語言Matlab 一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸 入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同 步，也可以先編寫好一個較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序(M文件)后再一起

9、運行。新版 本的MATLA語言是基于最為流行的C+語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與C+ + 語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學表達式的書寫格式。使之更利于非計算機專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極 強，這也是MATLABE夠深入到科學研究及工程計算各個領(lǐng)域的重要原因。(3) 強大的科學計算機數(shù)據(jù)處理能力MATLA是個包含大量計算算法的集合。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學運算函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法 都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯處理。在通 常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如 C和C+。

10、在計算要求相同的情 況下，使用MATLA的編程工作量會大大減少。MATLAB勺這些函數(shù)集包括從最簡 單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能 解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的 組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏 矩陣運算、復(fù)數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學運算、多維數(shù)組操作以及 建模動態(tài)仿真等。（4）出色的圖形處理功能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

11、式作圖?？捎糜诳茖W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 （例如圖形的光照處理、色度處理以及四維 數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLABW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MATLA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。（5）應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱1.1.3、MATLA的

12、功能詳解（1） 、MATLA有著強大的功能，可以用來進行多種工作，具體如下：數(shù)值分 析、數(shù)值和符號計算、工程與科學繪圖、控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真、數(shù)字圖像處理 技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、通訊系統(tǒng)設(shè)計與仿真、財務(wù)與金融工程等。由于MATLAB 功能太多，不可能一一介紹，并且每一個功能涉及內(nèi)容又很多，（2） 、介紹起來比較繁瑣，因此我們只以圖形處理功能為例，通過對MATLAB圖形處理的介紹來展示它的強大功能，并以點代面，進而進一步體現(xiàn)MATLAB勺發(fā)展現(xiàn)狀。（3）、MATLA提供了大量用于將矢量數(shù)據(jù)以曲線圖形方式進行顯示的函數(shù)，包括用于實現(xiàn)圖標繪制、科學曲線繪制和各種專業(yè)數(shù)據(jù)可視化顯示的二維圖形繪制 函

13、數(shù)；用于表示向量場的數(shù)據(jù)及二元函數(shù)的圖形表達的三維圖形繪制函數(shù)；提供了用于圖形效果高級處理的相關(guān)函數(shù)以及圖形句柄操作函數(shù)；柱狀圖、餅圖和直方圖等特殊圖形繪制函數(shù)；動畫制作等豐富的 3D可視化功能。1.2、課程實驗設(shè)計思想我們基于MATLAB R2014A 1）展示一些基本的數(shù)值計算；2）通過軟件 展示幾例基本的函數(shù)；3）應(yīng)用簡單的程序展示信號系統(tǒng)中一些基本性質(zhì)，并應(yīng) 用圖形可視化。1.2.1、GUI圖形設(shè)計簡介歹GUIDE快速入門*. I 口 回黔建GUI打開現(xiàn)有碩GUIDE templatesBlank GUI (Defauh)# GUI with Uicontrols# GUI with

14、Axes and MenuBLANK Modal Question Dialog13將新圏形另存為：| D:ffl戶目禺DoojmmtsW冉TLABVjrrtitled2fig確逗 取消 |耦助1.2.2、建立GUI對象首先打開一個空白的GUI面板，并在其布局編輯器中添加控件1.2.3、修改控件屬性*成績管理系統(tǒng)語丈桃，SUM fitliu UKII 躺OilJ若刁A語文 孵 英語 歸 嵌1.2.4、MATLAB excel 的調(diào)用在某些情況下，題設(shè)中給出了一系列數(shù)據(jù)，如學生成績單實現(xiàn)成績情況顯示 圖，我們知道，excel的繪圖功能特別強大，尤其是面對此類問題，excel可以根據(jù)簡單的的公式實

15、現(xiàn)強大的數(shù)據(jù)運算，所以學會MATLAB口 excel結(jié)合，會給我們帶來很大的幫助。這就需要應(yīng)用MATLA與excel的數(shù)據(jù)交互調(diào)用功能，即xlsread調(diào)用函數(shù)，fun cti onsure_Callback(hObject, eve ntdata, ha ndles)%導(dǎo)入數(shù)據(jù)確定按鈕FileName,PathName=uigetfile(*.xls, Choose a file);str=PathName,FileName;set(ha ndles.daoru,stri ng,str);%顯示入可編輯數(shù)據(jù)導(dǎo)入文本框data,text_data=xlsread(str);%賣取str并生成新

16、的數(shù)組sl=d (han s3=d (han s4=d (han s5=d (han s2=t201207甘層仔r657687onnorio 4111隆多7886.87數(shù)據(jù)導(dǎo)入窗口查詢窗口確定輸入學Chcow a fileXD卜光電2 012070400巧李祥勝好 醪壬0122040035李 P0 5tudent_grade.xh禪改日賜美型2015/12/20 3:0?Microsoft Excel .125、回調(diào)函數(shù)程序本框%信息查詢顯示口function se.GhzJallback(hObje.ctj .eyant.dat.aj handles) %可編輯總分輸出交ackgroundC

17、olorJ)E function(h0bjectif ispc & isequal (get (hOb jectj BackgrouiidColor ) j get (05 J def aultUicont rolB set (hOb jectj Backgr01111(16010、 whit eJ );L endfunction(fcQtdhandles)%可編輯英語輸出文本框ackgroundColorJ)E function gSjSllg*XaXfiEn(h0bjecttiaudl&5)if ispc & isequal (get (hOb jectj BackgrouiidColor

18、 ) j get (05 J def aultUicont rolB set (hOb ject Backgr01111(16010、 whit eJ );L end126、編寫程序fun cti on sure_Callback(hObject, eve ntdata, han dles)FileName,PathName=uigetfile(*.xls,Choose a file%導(dǎo)入數(shù)據(jù)確定按鈕);str=PathName,FileName;set(ha ndles.daoru.stri ng,str);%顯示入可編輯數(shù)據(jù)導(dǎo)入文本框data,text_data=xlsread(str);

19、 mess1=data(:,1);set(ha ndles.showl.stri ng,mess1)%賣取str并生成新的數(shù)組%訪問excel表格第一列%把字符串顯示在顯示學號列表mess3=data(:,3);set(ha ndles.showc, mess4=data(:,4);stri ng,mess3)set(ha ndles.showm, mess5=data(:,5);stri ng,mess4)set(ha ndles.showe, mess2=text_data(2:e nd,2);stri ng,mess5)set(ha ndles.show n,han dles.mess2

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