形象化数字信号论文

摘要：根据“数字信号处理”课程多年的教学经验以及该课程的特点，从概念和过程可视化、编写制作精良的课件、跟踪调查学生的学习效果三方面，采用多元化教学手段来完善该课程。关键词：MATLAB;数字信号处理;多元化“数字信号处理”是采用计算方法实现信号处理的一门学科。今天小编为大家精心挑选了关于《形象化数字信号论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

形象化数字信号论文 篇1：

基于MATLABGUI的数字信号处理仿真平台的设计

【摘要】数字信号处理在电子信息类专业中是一门非常重要的课程，此课程实用性强求、理论内容丰富但是概念抽象难懂。为了提高教学质量，本文以MATLAB GUI为平台，设计开发完成基于MATLAB GUI的数字信号处理仿真平台。该平台为教学提供了操作简单、功能全面的教学辅助软件。

【关键词】MATLAB；GUI；数字信号处理

1.引言

数字信号处理，是现今应用成效最显著、应用领域最广的新科学之一，国内外各高校均开设了数字信号处理课程。这门课程相应的特点是：公式特别多、性质的推导复杂繁琐、概念性的东西比较多，还需要以信号与系统等诸多课程为基础，被很多同学认为大学最难的课程之一，学生因跟不上老师的进度和本身对学习内容的理解不到位而对这门课程失去兴趣。传统的教学模式已经远远满足不了新时代教学的需求，在计算机技术快速发展的今天，计算机辅助教学己经逐步成为教师授课的主要方式。MATLAB为数字信号处理课程的教学提供了很大的实验帮助。很早之前，国外就开始把交互式软件MATLAB用于数字信号处理的教学中，并采用功能强大的系统开发平台。本文利用MATLAB的图形界面设计工具（GUI），以数字信号处理理论知识为基础，设计了与课堂教学、实验内容相配套的辅助工具。该辅助工具可用于《数字信号处理》课程的实验辅助教学、课堂教学演示，也可作为学生课后自学平台，真正的将实验内容融入教学过程中。

2.MATLAB GUI简介

GUI是当今计算机软件的发展趋势。MATLAB为表现其基本功能而设计的演示程序demo是使用GUI的最好范例。MATLAB全面支持GUI编程，可自行设计窗口、菜单、对话框、滑动条等。在MATLAB的命令窗口中运行guide，即进入交互式编程。Guide可以根据用户GUI的版面设计过程直接自动生成M文件框架，这样就简化了GUI应用程序的创建工作，用户可以直接使用这个框架来编写自己的函数代码。

GUI设计可以采用两种方法，一种是利用GUIDE工具进行设计。这种方法的优点是上手容易；缺点是对于有些复杂功能的实现比较困难。另一种方法是基本代码法，即在M文件中用MATLAB代码写出所有的图形对象控件所对应的代码，通过各个参数的控制可以灵活地实现所需要的功能。这种方法的缺点是上手困难；优点是功能强大，可以实现许多复杂的功能，而且调试程序也比较容易。

3.基于MATLAB GUI的数字信号处理仿真平台的构建方案

5.结论

此仿真平台的制作是为了能够更方便地进行数字信号处理的辅助教学，此平台使得教学的内容更加直观，理论知识更容易理解，所以能够有效地提高教师授课的效率。通过此仿真平台，不仅能够激发学生对数字信号处理课程的学习兴趣，还能够加深对理论公式等知识的理解。此外，有了这样一个可以在计算机上操作的仿真平台，不仅使学生容易掌握那些比较抽象的数字信号处理知识的内容抽象，而且使教师的教学内容更形象化、生动化。本系统拥有友好的MATLAB GUI界面设计，用丰富的画面、简洁的文字将数字信号处理中抽象的实验内容展现在学生面前，提高了学生的学习主动性和积极性。

参考文献

[1]程佩青.数字信号处理（第三版）[M].北京：清华大学出版社，2007.

[2]罗华飞.MATLAB GUI设计学习手记[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.

[3]李力利.“数字信号处理”教学过程中的探索与体会[J].电气电子教学学报，2003.

[4]李强，明艳，等.基于Matlab的数字信号处理实验仿真系统的[J].实验技术与管理，2006.

作者：刘艳

形象化数字信号论文 篇2：

浅谈“数字信号处理”的多元化教学手段

摘要：根据“数字信号处理”课程多年的教学经验以及该课程的特点，从概念和过程可视化、编写制作精良的课件、跟踪调查学生的学习效果三方面，采用多元化教学手段来完善该课程。

关键词：MATLAB;数字信号处理;多元化

“数字信号处理”是采用计算方法实现信号处理的一门学科。其作为电子信息、通信类本科专业的主干专业课程之一，通常成为同学们专业进阶过程中的拦路虎。主要原因是其牵涉的概念抽象，各种变换以及反变换计算复杂，对应的物理意义不容易把握。对该课程的讲授不能仅仅采用理论教学的方法，必须探索“数字信号处理”多元化的教学方法和教学手段，培养学生分析问题和解决问题的能力。根据“数字信号处理”九年的教学经验，以及对往届生的问卷调查，我们着手从以下方面对该课程进行完善。

1

在PC机平台上利用多种软件实现“数字信号处理”课程中主要概念和过程动态可视化的程序仿真

MATLAB是用于科学计算的可视化高性能语言的软件环境[1]。它包含数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示于一体，拥有友好的界面。其信号处理工具箱包含了各种经典的数字信号处理技术。在理论和实验教学中，通常采用MATLAB进行仿真验证。以下是教学过程中的应用举例说明。在MATLAB上验证采样定理：分别取三个不用的采样频率对连续信号xa（t）=（Ae-at）sin（Ω0t）u（t）进行采样，对不同采样频率的采样信号做傅立叶变换求得其频谱。从程序仿真图形上可明显看出，当采样频率大于等于原信号最高截止频率2倍，采样信号的频谱与原连续信号的频谱基本一致;当采样频率小于原信号最高截止频率2倍时，采样信号的频谱与原连续信号的频谱不一致，因为频谱混叠而发生失真。在课件制作中使用的Flash动画具有生动、逼真的模拟效果，广受师生的喜爱。它包含逐帧动画、运动动画、变形动画等[2]。为促进学生对“数字信号处理”中主要概念的丰富内涵和各变换计算过程中的本质物理意义的理解，对其中一些重点、难点做成Flash动画演示。主要内容包括：模拟信号的采样过程、序列的离散时间傅里叶变换和z变换、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、系统的响应等过程的动态展现;以音频、视频信号为代表的各种数字信号及其频谱的可视化展现。

2

编写以概念和过程动态可视化为特征的“数字信号处理”课程课件

本人从任教以来，一直完善并修改课件。课件内容丰富，覆盖了“数字信号处理”的大部分内容，已实际应用到了本人的“数字信号处理”教学活动中。课件色彩生动，清晰醒目，对难点采用动画方式模拟，PPT演示步步深入，逻辑性强，增强了学生的学习兴趣，提高了教学质量，取得了较好的教学效果。

3

跟踪已上该课程的学生对课程概念的深入理解及对研究性教学方法的初步体验

运用所编写“数字信号处理”多媒体课件在南华大学通信工程专业进行教学;通过反馈信息完善多媒体课件。采取座谈会、问卷调查和走访调查等方法对实践教学模式教学改革效果调查，并根据调查结果修改和完善教学方案。

“数字信号处理”课程的特点是理论性强、概念抽象、难度大，教学过程中需要严密的数学推导。如何将这些枯燥、难懂数学推导用辅助工具形象化、可视化的表达，是教师教学过程中的重点、难点。采用制作精良、色彩鲜明、步步深入、内容丰富的课件以及多种辅助软件工具对算法进行仿真演示，不但能激发学生的学习兴趣，同时也促进了学生對该课程的学习效果。学生摆脱了单一的文字说明、公式推导的教学方式，从生动、逼真、灵活的教学方式中学习到了该课程的知识点。

参考文献：

[1]赵伶俐浅谈MATLAB在数字信号处理课程中的应用[J]科技信息，2006（33）：28—29.

[2]王燕浅谈Flash课件制作[J]科技教育创新，2008（14）：270—271.

作者：黄国玉 邓贤君 陈文波 郭玮 杨斌

形象化数字信号论文 篇3：

LabVIEW在数字信号处理教学中的应用①

[摘 要] 对LabVIEW在数字信号处理教学中的实际应用情况进行详细分析和研究，在保证提高学生学习兴趣的同时保证最终的教学质量和水平能够达到一定标准，促使数字信号处理教学的整体质量和水平能够有所提升。

[關 键 词] LabVIEW；数字信号处理；教学；应用

在当前计算机信息技术不断发展的形势下，数字信号作为其中的一部分，与之相对应的数字信号课程也同样占据着非常重要的地位。数字信号是以算法作为主体核心的课程，其自身的理论性非常强，在数字信号的学习过程中，由于书本中的知识点或者是一些概念大多都以一种比较抽象的方式呈现，再加上教学方法和教学手段单一，具有一定的局限性。在这种形势下，数字信号课程的教学质量和水平一直停滞不前，并没有取得良好的成效。在这种情况下，将LabVIEW引入课程辅助教学中，不仅能够让学生以一种简单化的方式来进行知识的学习，而且能够取得良好的教学效果。

一、LabVIEW与数字信号处理

LabVIEW的程序设计与传统文化程序设计相比，具有明显的差异性。LabVIEW在实际应用过程中，主要是利用图形化语言，通过使用功能节点，与图形化自身的程序流程进行有效结合，这样不仅能够利用流程控制结构来对程序功能进行有效的控制，而且能够促使程序在设计过程中，其自身的形象更加直观化。这样一来，能够从根本上简化内存分配、程序调试以及多线程序等程序设计细节，这样能够促使学生在学习过程中，将精力放到问题的实际解决方面，这样才能够保证最终的教学效果。在程序结构的设计和使用过程中，LabVIEW将一个完整的程序分为前面板和程序框图，在实际操作过程中，将前面板拖入图形控件中，就能够以非常简单便捷的方式，实现程序界面的美观性，将其自身的影响和作用充分发挥出来[1]。对于其中的显示控件，可以根据实际情况，对其进行相应的设置，从而实现丰富的曲线、图形以及图象的整体显示。在实际应用过程中，可以发现LabVIEW在GUI以及程序设计过程中，其自身的形象化与Matlab软件之间有非常大的优势。在数字信号处理教学中，LabVIEW能够从根本上实现测量以及自动化的应用数据分析，其自身有非常强大的数字信号处理函数节点，在实际应用过程中，能够发挥非常有效的作用[2]。在实际操作过程中，其自身按照信号生成、运算、滤波器以及其他功能的提供，有利于对这些内容进行切实有效的查找和分析，这些功能在数字信号处理教学过程中，不仅有利于使用，而且能够取得良好的教学效果。

二、LabVIEW与虚拟仪器

虚拟仪器是一种在计算机基础上的自动化测试仪器系统，在实际应用过程中，能够发挥非常良好的作用。虚拟仪器在实际应用过程中，主要是通过自身的软件，将计算机的一些硬件资源与仪器硬件进行有效结合，这样不仅能够从根本上提升计算机自身的处理能力，而且能够促使其自身与仪器硬件的测量以及控制进行有效结合，从而发挥出更多的功能性作用[3]。这样不仅能够从根本上缩小仪器硬件的成本和体积，而且能够通过软件的应用，实现对数据的显示、储存以及处理，以保证最终的处理结果。LabVIEW是美国一家仪器公司推出的虚拟仪器开发平台软件，主要是利用图形化的编程语言，打破了传统软件的局限性。传统软件在应用过程中，基本上都需要相对应地进行程序代码的编写和应用，但是LabVIEW则主要是利用流程图或者是程序框图来实现。这样不仅能够从根本上让编程者感受到强大的图形化编程语言方式，而且具有一定的灵活性。由于自身在实际应用过程中，被广泛应用到各个行业以及领域中，已经逐渐被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。利用LabVIEW软件有利于建立属于学生自身的虚拟仪器，其自身的图形化界面能够促使学生在接触编程的过程中感受到乐趣[4]。

三、LabVIEW在数字信号处理教学中的应用优势

在实际教学过程中，LabVIEW图形化的语言直觉特性能够让学生保持高度集中的注意力，将注意力全部放在被教授的理论知识上，而不是在文本工程软件应用开发的基础上，将关注点全放在编程的一些细节方面。将LabVIEW应用到数字信号处理教学中，不仅能够促使学生在短时间内对基础理论知识进行深入的了解和学习，而且能够让学生适当地开发出一些复杂的应用程序，对学生的理论知识学习以及动手实践操作能力的提升来说，都有非常重要的作用[5]。在LabVIEW的应用过程中，教师要注重将课本上一些理论性比较强的知识转换成为直观性比较强的知识，这样不仅有利于学生的理解和认识，而且能够加深学生对理论知识的印象。促使学生在保证积极性和学习主动性越来越高的同时，能够取得良好的学习效果，促使数字信号处理教学的整体质量和水平能够有所提升。

四、LabVIEW在数字信号处理教学中的实际应用分析

（一）滤波器的设计与应用

数字滤波器的设计是数字信号处理教学实施过程中的重点教学部分，同时也是教学过程中的难点部分，对学生的学习来说，很容易形成一定的阻碍影响。在对滤波器的设计过程中，由于其自身的整个过程运算量比较大，并且要根据实际情况的不同，对滤波器进行设计，从而达到不同的滤波效果，在实际应用过程中，才能够将其自身的影响和作用充分发挥出来，达到最优的设计水平[6]。在这种形势下，如果利用LabVIEW软件来进行计算机的辅助性设计，不仅能够从根本上减少计算量，而且能够实现快速有效的滤波器数字设计，帮助学生将一些抽象的知识以一种直观简单的方式呈现出来，在保证学生学习兴趣不断提升的同时，从根本上保证数字信号处理教学的整体质量和水平有所提升。

在LabVIEW实际应用过程中，结合滤波器的形成原理，设计的FIR滤波器前面板以及后程序框图，前编面板主要利用在显示方面，对各种控件进行切实有效的操作，对相关的参数进行设置，对滤波器的类型以及窗函数进行选择，在保证滤波器自身的价值充分发挥出来时，能够从根本上起到良好的教学辅助作用。在实际的设计过程中，可以利用控制前面板上开关或者是按钮，通过键盘以及鼠标的操作，将其自身与滤波器的幅频、相频特性进行有效结合，促使其自身能够满足设计的整体需求。在实际设计过程中，可以对参数以及滤波器类型进行切实有效的调整和分析，根据实际情况采取有针对性的措施，在保证能够达到最佳效果的同时，促使学生在学习过程中更容易地接受一些难点[7]。

（二）信号的频谱分析

在数字信号处理教学的实际开展过程中，在对数字信号进行分析的时候，基本上可以从两个方面来进行，其中包括时间域、频率。有些在时间域方面表现出的复杂信号在转换到频率域时可能会比较简单，比如说在实际应用过程中，混合了几种不同频率的正弦信号，在时间域中其自身的波形是没有办法按照科学合理的流程来展示的，经常是以一种没有序列的方式呈现。但是一旦转换到频率域中，就是非常简单的几根谱线，所以在这种形势下可以看出，信号的频谱分析在数字信号处理中占据着非常重要的地位。离散傅里叶变换是对数字信号频谱分析的一种有效工具，吸收LabVIEW语言有利于对离散信号的频谱分析[8]。在整个过程中，学生可以通过对相关参数进行调节，直观地看出离散傅里叶在实际变换过程中的作用。其自身存在的频谱泄露现象以及栅栏效应，能够从根本上加深学生对数字信号处理等相关理论知识的印象。

（三）声音的现场采集

在数字信号处理教学的实施过程中，为了从根本上保证学生在学习过程中的有效性，就需要将LabVIEW应用其中，将其自身的影响和作用充分发挥出来，在保证充分调动起学生积极性和主动性的同时，有效地提高数字信号处理教学的整体质量和水平。在进入课程教学阶段之后，为了说明信号与实际生活之间的密切联系，在LabVIEW的应用过程中，通过对其进行简单的设计和分析，可以利用PC的声卡和麦克风实现在教学课堂现场的声音采集，并且利用多媒体技术将声音采集后的内容显示在投影仪上。在实际应用过程中，由于采集的是实际信号，并且其自身是处于连续动态实时显示的形势下，学生可以直接以枝干的形式看到信号的具体形态特征。这样不仅能够从根本上激发起学生的学习兴趣和学习积极性，而且能够意识到信号在生活中的重要性和必要性。无论是对学生的学习还是数字信号处理教学的整体质量和水平来说，都有非常重要的作用。

综上所述，LabVIEW在数字信号处理教学过程当中的实际应用，不仅能够从根本上调动起学生的学习兴趣和学习积极性，而且能够保证数字信号处理的整体教学质量和水平有所提升。将LabVIEW应用到数字信号处理教学中，能够将原本比较复杂难懂的知识以一种简单的方式呈现出来，让其能够成为数字信号处理教学中非常有效的辅助性工具，将其自身的影响和作用发挥出来，为数字信号处理教学的质量提升提供保障。

参考文献：

[1]张易知，肖瀟，张喜斌，等.虚拟仪器的设计与实现[M].西安：西安电子科技大学出版社，2010-02.

[2]谢启，温晓行，高琴妹，等.LabVIEW软件中菜单形式的用户界面设计与实现[J].微计算机信息，2010（9）.

[3]谭勇.LabVIEW在数字信号处理课程教学中的应用[J].中国现代教育装备，2012（8）.

[4]姜利英，张艳.LabVIEW在数字信号处理教学中的应用[J].中国电力教育，2011（9）.

[5]马永力.LabVIEW在数字信号处理中的应用[J].科技广场，2010（7）.

[6]蔡小庆，鲁小利，王菊，等.仿真软件在《数字信号处理》教学中的应用[J].信息技术与信息化，2015（3）.

[7]关成斌，邢福成，方伟.Matlab和LabVIEW在数字信号处理教学中的应用[J].电脑知识与技术，2012（6）.

[8]魏燕，马伟顺.LabVIEW在《信号处理》教学中的应用[J].长春师范学院学报，2010（5）.

作者：何海浪 黄乘顺