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《Matlab语言在电子信息科学中的应用》教学大纲(20091101)


《Matlab 语言在电子信息科学中的应用》 教学大纲
课程名称:Matlab 语言在电子信息科学中的应用 课程代号:02344030 学时数:32(实验 16) 学分数:2 适用专业:电子信息科学与技术、电子信息工程、通信工程 一、本课程的地位和作用 本课程是现代科学计算、工程计算和图形绘制的入门与实践课程,主要讲述 Matlab 开发环境、基本命令;着重研究运用 Matlab 语言在多项式运算、符号运算、信号与系统、 数字信号处理、 语音信号处理等方面的应用。 通过本课程的学习, 使学生能够运用 Matlab 语言工具快速实现科学计算和工程计算的算法思想,完成算法的仿真,并具备一定的实 验技能,为今后走向社会开发大型算法系统奠定基础。 二、本课程的相关课程 先修课程为: 《高等数学》《线性代数》《概率论与数理统计》《计算机文化基础》 、 、 、 、 《信号与系统》等。 三、本课程的基本内容及要求 课堂教学为 16 学时。 第一章 Matlab 语言概述及操作基础 了解 Matlab 语言的发展历程。 了解 Matalb 语言的强大功能和技术特色。掌握图形函 数计算器的使用。 第二章 MATLAB 的基础准备及入门 熟练使用 Matlab 工作环境,掌握命令窗口(Command Window) 、历史命令窗口 (Command History) 、工作空间窗口(Workspace)的功能。掌握在 Matalb 程序编辑器中 编制和调试程序。学会查看帮助文档和在线查询。 第三章 MATLAB 的数值计算功能 掌握数组与矩阵的创建、矩阵运算与数组运算。熟练使用基本元素群函数。掌握线 性方程组的两种解法。 第四章 MATLAB 程序设计 掌握 M 文件和函数的编制。 会使用 Matlab 基本命令编制实现一些常用算法的程序和 函数。了解 Matlab 函数的调用机制。了解程序的优化。 第五章 MATLAB 的图形功能 掌握二维图形的绘制。掌握一元函数图形的绘制。了解三维曲线图和三维曲面图形 的绘制。了解二元函数图形的绘制。掌握图形的标注。了解图像表现函数、色彩的控制。
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第六章 MATLAB 多项式函数及符号计算 掌握多项式的创建、运算。掌握符号表达式的创建。了解符号矩阵的创建。了解符 号矩阵的基本运算。 第七章 MATLAB 在信号与系统中的应用 掌握 Matlab 环境下信号的表示方法。 理解 Matlab 环境下信号的下标和理论上信号的 下标之间的关系。学会使用信号处理工具箱中的常用信号产生函数。掌握线性时不变系 统的传递函数、零极点增益、状态空间表示方法。掌握求解线性时不变系统的时域响应。 第八章 MATLAB 在数字信号处理中的应用 掌握 IIR 滤波器中巴特沃斯和切比雪夫高通、低通、带通、带阻滤波器参数的设计。 掌握信号的滤波。了解 FIR 滤波器的设计。 第九章 MATLAB 在数字图像处理中的应用 掌握图形图像文件的读写和查询。掌握图像的显示。了解图形图像文件在 Matlab 环 境中的存储格式。掌握图形图像的几何操作。了解动画的生成过程。 四、实验内容 实验分为 12 个,由小到大、由易到难。其中必做实验 5 个,计 10 学时;选做实验 3 个,计 6 学时。 实验一:Matlab 操作环境熟悉(操作) (选开) 学时) (2 实验内容: 熟悉 Matlab 操作环境,认识命令窗口、内存工作区窗口、历史命令窗口; 使用 format 命令调整命令窗口的数据显示格式;使用变量和矩阵的输入,并进行简单的 计算;使用 who 和 whos 命令查看内存变量信息;使用图形函数计算器 funtool。 实验二:M 文件和 Mat 文件操作(操作) (选开) 学时) (2 实验内容:定制自己的工作环境;编写简单的 M 文件;保存内存工作区中的变量 到.mat 文件中;学会只用 Matlab 帮助。 实验三:矩阵运算与元素群运算(操作) (必开) 学时) (2 实验内容:掌握数组与矩阵的创建;掌握矩阵运算与数组运算;掌握基本元素群运 算;掌握向量与矩阵的特殊处理。 实验四:线性方程组的求解(操作) (选开) 学时) (2 实验内容:掌握恰定方程组的解法;了解欠定方程组、超定方程组的解法;掌握左 除法求解线性方程组;学会测试程序的运行时间。 实验五:函数编写与程序设计(操作) (必开) 学时) (2 实验内容:掌握函数的编写规则;掌握函数的调用;会用 Matlab 程序设计实现一些 工程算法问题。 实验六:二维图形和三维图形的创建(操作) (必开) 学时) (2 实验内容:掌握二维图形的绘制;掌握图形的标注;了解三维曲线和曲面图形的绘 制。
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实验七:Matlab 多项式和符号运算(操作) (选开) 学时) (2 实验内容:掌握 Matlab 多项式的运算;了解符号运算。 实验八:线性时不变系统的时域响应(操作) (必开) 学时) (2 实验内容:掌握线性时不变系统的三种描述形式——传递函数描述法、零极点增益 描述法、状态空间描述法;掌握三种描述形式之间的转换;掌握连续和离散系统频率响 应的求解。 实验九:数字滤波器设计与语音信号处理(综合) (必开) 学时) (2 实验内容:掌握 Butterworth 滤波器、Chebyshev Ⅰ型、Ⅱ型滤波器的设计,并能用 于对语音信号子频带的提取;了解 FIR 滤波器的设计。 实验十:数字图像处理初步(操作) (选开) 学时) (2 实验内容:掌握图像文件的读取与写入;掌握图像文件的显示、翻转、缩放、叠加; 掌握黑白和彩色图像在 Matlab 中矩阵存储格式。 五、习题数量及要求 本课程上机实验调试程序不少于 7 次大作业。 六、教学方式与考核方式 本课程教学主要采用课堂多媒体课件讲授和上机操作相辅相成的方式进行,通过实 验加深学生对 Matlab 语言的理解,并提高学生实际动手操作能力。 本课程采用大作业方式考核。课程结束后通过上机编程、调试、完成若干道程序设 计题来考查学生的学习成果。总评成绩由平时考核成绩和上机大作业考核成绩两部分组 成。 七、学时分配
章次 学时 一 1 二 1.5 三 2 四 2 五 2 六 2.5 七 2.5 八 1.5 九 1 实验 16

八、几点说明
(一)课程建议:

本课程在讲授过程中应通过大量的例证加深学生对 Matlab 语言的理解。第八章内容 在课堂授课时应适当加入实际工程应用的例子。 (二)推荐教材: 1. 王洪元. Matlab 语言及其在电子信息工程中的应用. 北京: 清华大学出版社, 2004 2.薛年喜.Matlab 在数字信号处理中的应用.北京:清华大学出版社,2003(高等 学校计算机应用技术系列教材) (三)主要参考书: 1.张志涌.精通 Matlab 6.5 版.北京:北京航空航天大学出版社,2003 2.苏晓生.掌握 Matlab 6.0 及其工程应用.北京:科学出版社,2002 3.陈亚勇.Matlab 信号处理详解.北京:人民邮电出版社,2001
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