基于MATLAB的數(shù)字信號發(fā)生器報告

基于MATLAB的數(shù)字信號發(fā)生器設(shè)計報告摘要：數(shù)字信號發(fā)生器是基于軟硬件實現(xiàn)的一種波形發(fā)生儀器。在工工程實踐中需要檢測和分析的各種復(fù)雜信號均可分解成各簡單信號之和，而這些簡單信號皆可由數(shù)字信號發(fā)生器模擬產(chǎn)生，因此它在工程分析和實驗教學(xué)有著廣泛的應(yīng)用。MATLAB是一個數(shù)據(jù)分析和處理功能十分強大的工程實用軟件，他的數(shù)據(jù)采集工具箱為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出提供了十分方便的函數(shù)和命令，在數(shù)字信號處理方面方便實用。本文介紹了使用MATLAB建立一個簡單數(shù)字信號發(fā)生器的基本流程，并詳細(xì)敘述了簡單波形（正弦波、方波、三角波、鋸齒波、白噪聲）信號的具體實現(xiàn)方法。關(guān)鍵字：MATLAB，數(shù)字信號發(fā)生器前言隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展，越來越多現(xiàn)實物品的功能能夠由計算機實現(xiàn)。信號發(fā)生器原本是模擬電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，到后來的數(shù)字信號發(fā)生器也是通過硬件實現(xiàn)的，本文將給出通過計算機軟件實現(xiàn)的數(shù)字信號發(fā)生器。信號發(fā)生器是一種常用的信號源，廣泛應(yīng)用于電子技術(shù)實驗、自控系統(tǒng)和科學(xué)研究等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的臺式儀器如任意函數(shù)發(fā)生器等加工工藝復(fù)雜、價格高、儀器面板單調(diào)、數(shù)據(jù)存儲、處理不方便。以Matlab和LabVlEW為代表的軟件的出現(xiàn)，輕松地用虛擬儀器技術(shù)解決了這些問題。Matlab是一個數(shù)據(jù)分析和處理功能十分強大的工程實用軟件，他的數(shù)據(jù)采集工具箱（dataacquisitiontoolbox）為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出提供了十分方便的函數(shù)和命令，利用這些函數(shù)和命令可以很容易地實現(xiàn)對外部物理世界的信號輸出和輸入。根據(jù)聲卡輸出信號的原理，采用Matlab軟件編程，可以方便地輸出所需要的正弦波、三角波、方波等多種信號，有效地實現(xiàn)信號發(fā)生器的基本功能。方案設(shè)計要設(shè)計的數(shù)字信號有正弦信號、方波信號、三角波、鋸齒波、白噪聲、脈沖信號。其中，前五種波形都可以利用MATLAB提供的函數(shù)實現(xiàn)，并根據(jù)輸入的幅值、相位、頻率等信息進行調(diào)整。脈沖信號由自己編寫程序?qū)崿F(xiàn)，并以定義的時間節(jié)點控制脈沖出現(xiàn)的時刻。正弦信號的實現(xiàn)正弦波信號的數(shù)學(xué)表達式如2.1，STYLEREF1\s2.SEQ2.\*ARABIC\s11其中：為幅值；為頻率；為相位。在MATLAB中，相應(yīng)的數(shù)字信號可以由下式2.2計算，STYLEREF1\s2.SEQ2.\*ARABIC\s12式中時間變量t可構(gòu)造為一個一維數(shù)組，并由式2.3進行付值，STYLEREF1\s2.SEQ2.\*ARABIC\s13其中：——采樣頻率。幅值、頻率、相位、采樣頻率等在用戶界面輸入。在t與y的表達式都得到以后，用plot二維作圖函數(shù)獲得波形顯示。方波信號實現(xiàn)像正弦波一樣，從用戶界面獲得幅值、頻率、相位、采樣頻率等信息，用square函數(shù)獲得對應(yīng)y坐標(biāo)值，用plot繪圖，格式如式2.4STYLEREF1\s2.SEQ2.\*ARABIC\s14其中，——占空比。三角波和鋸齒波的實現(xiàn)這兩種波形的y坐標(biāo)表達式皆要借助于sawtooth命令。Sawtooth(t)用于產(chǎn)生周期為，幅值從-1+1的鋸齒波，波形的斜率為。6.結(jié)論及進一步設(shè)想由于是初次使用MATLAB的GUIDE模塊，在設(shè)計時暴露出了許多問題：對其界面和一些操作還不熟悉，直接導(dǎo)致編程中效率很低；對于基本的MATLAB語句和常用的函數(shù)的學(xué)習(xí)不系統(tǒng)，有時好的思路無法用MATLAB語言干凈利落的表達；在初期對句柄的理解不夠深刻，思路不夠清晰。7.參考文獻[1]劉復(fù)華.單片機及其應(yīng)用系統(tǒng).北京：清華大學(xué)出版社，1992[2]李斌，董慧穎.可重組機器人研究和發(fā)展現(xiàn)狀.沈陽工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2000，課設(shè)體會在后面的學(xué)習(xí)中，我將更系統(tǒng)的學(xué)習(xí)MATLAB這一強大的工程軟件，爭取對他有一個宏觀的認(rèn)識，在此基礎(chǔ)上多進行編程練習(xí)，加強對常用函數(shù)和概念的記憶，最后，聯(lián)系實際，嘗試解決一些常見的工程問題。工程數(shù)字信號處理算法與實踐是一門理論與實踐相結(jié)合但更偏重于實踐的課程，對于提高我們學(xué)生自己的動手能力有很大的幫助。在課程的學(xué)習(xí)過程中，何嶺松老師一直強調(diào)學(xué)以致用，在每一階段給我們設(shè)置了一個任務(wù)，讓我們帶著問題去學(xué)習(xí)，從查找文獻到提取有用信息，從軟件安裝到實際操作，從編程到最后的調(diào)試，在這一過程中我自主能動性被激發(fā)出來，迫使我克服一個有一個難題。老師提倡的這種“無形”的自主學(xué)習(xí)方式，正是我接下來的研究生階段發(fā)現(xiàn)問題——解決問題模式。通過這樣的一次訓(xùn)練，我對今如何進行學(xué)習(xí)研究有了清晰的理解，在這里向他表示感謝。同時，在設(shè)計的完成過程中，我從實驗室?guī)熜帜抢锏玫搅藢氋F的建議和幫助，有時他們的一個字，一句話就讓我有醍醐灌頂，茅塞頓開之感。同時，寢室室友之間的交流也讓我收益匪淺，在此一并表示誠摯的謝意。[2015年7月參考文獻[1]車子萍.基于Matlab的虛擬信號發(fā)生器設(shè)計.電腦學(xué)習(xí).