MATLAB軟件簡介

1、Electronic Engineer School of BUPT尹霄麗1 MATLAB軟件介紹EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用主要內(nèi)容n1.1 MATLAB產(chǎn)生的歷史背景n1.2 MATLAB的語言特點(diǎn)n1.3 MATLAB的啟動(dòng)n1.4 MATLAB的工作環(huán)境n1.5 MATLAB的幫助n1.6 MATLAB編程基礎(chǔ)EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.1 MATLAB軟件的發(fā)展nMATLAB是是matrix和和laboratory兩個(gè)詞的組合（意為兩個(gè)詞的組合（意為矩陣實(shí)驗(yàn)室）。矩陣實(shí)驗(yàn)室）。n1984年，年，MathWorks公司成立并推

2、出了公司成立并推出了MATLAB軟件，軟件，其提供了面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)其提供了面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。的高科技計(jì)算環(huán)境。n經(jīng)過經(jīng)過MathWorks公司的不斷完善，公司的不斷完善，MATLAB已經(jīng)發(fā)展已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科，多種工作平臺(tái)的功能強(qiáng)大的大型軟成為適合多學(xué)科，多種工作平臺(tái)的功能強(qiáng)大的大型軟件。目前件。目前MATLAB的最新版本為的最新版本為R2014b。 EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.1 MATLAB產(chǎn)生的歷史背景n在歐美等高校，在歐美等高校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)，自已經(jīng)成為線性代數(shù)，自動(dòng)控制理

3、論，數(shù)理統(tǒng)計(jì)，動(dòng)控制理論，數(shù)理統(tǒng)計(jì)，數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理，時(shí)間序，時(shí)間序列分析，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)工列分析，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)工具；成為攻讀學(xué)位的大學(xué)生，碩士生，博士生具；成為攻讀學(xué)位的大學(xué)生，碩士生，博士生必必須掌握的基本技能須掌握的基本技能。n在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門，在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門，MATLAB成為國際成為國際公認(rèn)的公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。 EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.2 MATLAB的語言優(yōu)點(diǎn)1. 語言簡潔緊湊，使用方便靈活，運(yùn)算符豐富，庫函語言簡潔緊湊，使用方便靈活，運(yùn)算符豐富，庫函數(shù)極其豐富，數(shù)極其豐

4、富，MATLAB的圖形功能非常強(qiáng)大的圖形功能非常強(qiáng)大；2. MATLAB既具有既具有結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化的控制語句（如的控制語句（如for循環(huán)，循環(huán)，while循環(huán)，循環(huán)，break語句和語句和if語句），又有語句），又有面向?qū)ο竺嫦驅(qū)ο缶幊痰奶匦?；編程的特性?. 程序限制不嚴(yán)格程序限制不嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。例如，在，程序設(shè)計(jì)自由度大。例如，在MATLAB里用戶無需對(duì)矩陣預(yù)定義就可使用；里用戶無需對(duì)矩陣預(yù)定義就可使用； 4. 源程序的源程序的開放性開放性，核心文件和工具箱均可讀可改；，核心文件和工具箱均可讀可改；EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用MATLAB的語言優(yōu)點(diǎn)5.

5、功能強(qiáng)大的工具箱功能強(qiáng)大的工具箱。MATLAB包含兩個(gè)部分：核心部包含兩個(gè)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(gè)核心內(nèi)部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數(shù)百個(gè)核心內(nèi)部函數(shù)。其工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工函數(shù)。其工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴(kuò)充其符號(hào)計(jì)算功能、圖具箱。功能性工具箱主要用來擴(kuò)充其符號(hào)計(jì)算功能、圖示建模仿真功能、文字處理功能以及硬件實(shí)時(shí)交互功能，示建模仿真功能、文字處理功能以及硬件實(shí)時(shí)交互功能，可用于多種學(xué)科；學(xué)科性工具箱是專業(yè)性比較強(qiáng)的，如可用于多種學(xué)科；學(xué)科性工具箱是專業(yè)性比較強(qiáng)的，如control toolbox

6、、signal processing toolbox、communication toolbox等。等。6. 程序的可移植性很好程序的可移植性很好，具有實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái)。，具有實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái)。新版本的新版本的MATLAB可以利用可以利用MATLAB編譯器和編譯器和C/C+數(shù)學(xué)庫和圖形庫，將自己的數(shù)學(xué)庫和圖形庫，將自己的MATLAB程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立于獨(dú)立于MATLAB運(yùn)行的運(yùn)行的C和和C+語言程序。語言程序。EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.3 MATLAB的啟動(dòng)和工作環(huán)境安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)自己的需要選擇安裝的安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)自己的需要選擇安裝的

7、組件組件EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.4.1 命令窗及幾個(gè)主要命令n命令窗命令窗是用戶進(jìn)行各種操作的主要窗口。用戶可輸是用戶進(jìn)行各種操作的主要窗口。用戶可輸入各種入各種MATLABMATLAB命令，函數(shù)和表達(dá)式。操作和運(yùn)算的命令，函數(shù)和表達(dá)式。操作和運(yùn)算的結(jié)果也會(huì)在該窗口中出現(xiàn)。結(jié)果也會(huì)在該窗口中出現(xiàn)。n命令行提示符命令行提示符“” ” n命令窗口顯示方式的設(shè)置命令窗口顯示方式的設(shè)置：菜單：菜單filePreferencesfilePreferencesn命令窗編輯功能命令窗編輯功能nESC ESC 恢復(fù)命令輸入的空白狀態(tài)恢復(fù)命令輸入的空白狀態(tài)n 調(diào)出下一行歷史命

8、令調(diào)出下一行歷史命令n 調(diào)出上一行歷史命令調(diào)出上一行歷史命令EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用幾個(gè)常用命令nformatnwho和和whosn四個(gè)清除命令（四個(gè)清除命令（clear, clc, clf, cla）nclosentypensavenloadn退出命令（退出命令（quit, exit）EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用formatnformat: 設(shè)置數(shù)值結(jié)果的設(shè)置數(shù)值結(jié)果的顯示方式顯示方式n說明說明：雖然雖然MATLAB唯一地采用唯一地采用雙精度雙精度（64位）二位）二進(jìn)制格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和運(yùn)算，但數(shù)據(jù)的顯示方進(jìn)制格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和

9、運(yùn)算，但數(shù)據(jù)的顯示方式可以有多種式可以有多種 。n在默認(rèn)情況下，命令窗口的數(shù)值結(jié)果都是以在默認(rèn)情況下，命令窗口的數(shù)值結(jié)果都是以format short g的格式來顯示的。的格式來顯示的。nformat short g : 從從format short和和format short e中中選擇選擇最佳最佳的計(jì)數(shù)方式。的計(jì)數(shù)方式。n對(duì)于對(duì)于float變量，默認(rèn)格式為變量，默認(rèn)格式為format short。nformat long和和long不影響整型變量的顯示。不影響整型變量的顯示。 EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用who 和 whosn變量檢查變量檢查nwho：用來顯示當(dāng)

10、前工作區(qū)中所有變量的：用來顯示當(dāng)前工作區(qū)中所有變量的名稱名稱nwhos：用來顯示當(dāng)前工作區(qū)中所有變量的名稱、：用來顯示當(dāng)前工作區(qū)中所有變量的名稱、大小和存儲(chǔ)類型大小和存儲(chǔ)類型nwho變量變量1 變量變量2：檢索當(dāng)前工作區(qū)，相應(yīng)名稱：檢索當(dāng)前工作區(qū)，相應(yīng)名稱的變量，可使用的變量，可使用通配符通配符*進(jìn)行檢索，示例如下：進(jìn)行檢索，示例如下：nwho aa a（檢測(cè)當(dāng)前工作區(qū)中名稱為（檢測(cè)當(dāng)前工作區(qū)中名稱為aa和和a的變的變量）量）nwho a* （檢測(cè)當(dāng)前工作區(qū)中以（檢測(cè)當(dāng)前工作區(qū)中以a開頭的變量）開頭的變量）EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用 4個(gè)清除命令nclear: 從

11、內(nèi)存中清除變量和函數(shù)。從內(nèi)存中清除變量和函數(shù)。nclear anclear allnclear a* % 清除以清除以“a”開頭的變量開頭的變量nclf：清除當(dāng)前圖形窗中的所有圖形：清除當(dāng)前圖形窗中的所有圖形nclc: 清除命令窗口清除命令窗口ncla: 清除當(dāng)前坐標(biāo)軸清除當(dāng)前坐標(biāo)軸EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用closenclose：關(guān)閉：關(guān)閉figure中的圖形。其他用法如下：中的圖形。其他用法如下：nclose(H) 用句柄用句柄H關(guān)閉窗口。關(guān)閉窗口。nclose：本身，關(guān)閉當(dāng)前的：本身，關(guān)閉當(dāng)前的figure窗口。窗口。nclose name：關(guān)閉指定的窗口：

12、關(guān)閉指定的窗口nclose all：關(guān)閉所有打開的：關(guān)閉所有打開的figure窗口。窗口。nclose all hidden：關(guān)閉所有窗口，包括隱藏的：關(guān)閉所有窗口，包括隱藏的figure窗口。窗口。EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用ntype：指定具體指定具體m文件的內(nèi)容文件的內(nèi)容nsave和和load：存取數(shù)據(jù)文件：存取數(shù)據(jù)文件nC：結(jié)束當(dāng)前正在執(zhí)行的命令：結(jié)束當(dāng)前正在執(zhí)行的命令EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用命令窗口中的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)n空格空格 輸入變量之間的間隔；數(shù)組元素的分輸入變量之間的間隔；數(shù)組元素的分隔符隔符n分號(hào)分號(hào);數(shù)組元素的行間分隔符

13、；用作命令的數(shù)組元素的行間分隔符；用作命令的結(jié)束表示，同時(shí)不顯示結(jié)果；結(jié)束表示，同時(shí)不顯示結(jié)果；n冒號(hào)冒號(hào):用來生成一維數(shù)值數(shù)組；用來生成一維數(shù)值數(shù)組；n逗號(hào)逗號(hào),輸入變量之間的間隔；數(shù)組元素的分輸入變量之間的間隔；數(shù)組元素的分隔符；隔符；n黑點(diǎn)黑點(diǎn).數(shù)值中的小數(shù)點(diǎn)數(shù)值中的小數(shù)點(diǎn)n注釋號(hào)注釋號(hào)% 用在數(shù)據(jù)行的開頭，表示該數(shù)據(jù)行是非執(zhí)行用在數(shù)據(jù)行的開頭，表示該數(shù)據(jù)行是非執(zhí)行的注釋行；的注釋行；n方括號(hào)方括號(hào)輸入數(shù)組的時(shí)候用；輸入數(shù)組的時(shí)候用；n續(xù)行號(hào)續(xù)行號(hào). 由三個(gè)或者三個(gè)以上的黑點(diǎn)組成，續(xù)行。由三個(gè)或者三個(gè)以上的黑點(diǎn)組成，續(xù)行。 EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用退出命令

14、窗的方法n退出退出MATLAB有兩種方法，一是鍵入有兩種方法，一是鍵入exit或或quit，后一種情況屬非正常退出，該次進(jìn)程的所有命令將后一種情況屬非正常退出，該次進(jìn)程的所有命令將不記錄在不記錄在Command history中，故應(yīng)盡量避免采中，故應(yīng)盡量避免采用。用。 n還有一種是用鼠標(biāo)雙擊左上角的小方塊或右上角的還有一種是用鼠標(biāo)雙擊左上角的小方塊或右上角的號(hào)。號(hào)。EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.4.2 目錄管理和路徑管理nCurrent directory：設(shè)置當(dāng)前目錄：設(shè)置當(dāng)前目錄nMATLAB的搜索的順序：的搜索的順序：n內(nèi)存中的變量內(nèi)存中的變量n內(nèi)置函數(shù)內(nèi)

15、置函數(shù)n當(dāng)前目錄當(dāng)前目錄n其他目錄其他目錄nSet path：輸入：輸入”pathtool”命令或者菜單項(xiàng)命令或者菜單項(xiàng) FileSet pathEE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.4.3 工作空間瀏覽器和開始按鈕nWorkspace Browsern在默認(rèn)情況下，該命令窗口出現(xiàn)在在默認(rèn)情況下，該命令窗口出現(xiàn)在MATLAB操作界面操作界面的左上方的前臺(tái)。在這個(gè)窗口中，用戶可以查出工作空的左上方的前臺(tái)。在這個(gè)窗口中，用戶可以查出工作空間中所有變量的類別、名稱和大小。用戶可以在這個(gè)窗間中所有變量的類別、名稱和大小。用戶可以在這個(gè)窗口中觀察、編輯和提取這些變量?？谥杏^察、編輯

16、和提取這些變量。n開始按鈕：這個(gè)按鈕是開始按鈕：這個(gè)按鈕是MATLAB 6.5以后增加的。單擊以后增加的。單擊后會(huì)出現(xiàn)后會(huì)出現(xiàn)MATLAB的現(xiàn)場(chǎng)菜單的現(xiàn)場(chǎng)菜單EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.4.4 圖形窗n只要執(zhí)行了任一種繪圖命令，就會(huì)只要執(zhí)行了任一種繪圖命令，就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生自動(dòng)產(chǎn)生圖形窗。圖形窗。以后的圖形都在這一個(gè)圖形窗中進(jìn)行：以后的圖形都在這一個(gè)圖形窗中進(jìn)行：n如想再建一個(gè)或幾個(gè)圖形窗，則可鍵入如想再建一個(gè)或幾個(gè)圖形窗，則可鍵入figure，MATLAB會(huì)新建一個(gè)空白的圖形窗，并自動(dòng)給它依會(huì)新建一個(gè)空白的圖形窗，并自動(dòng)給它依次排序。如鍵入次排序。如鍵入logo，

17、即可生成，即可生成MATLAB的標(biāo)志圖的標(biāo)志圖形；利用圖形窗上的一排按鈕，可以對(duì)圖形進(jìn)行修形；利用圖形窗上的一排按鈕，可以對(duì)圖形進(jìn)行修改和注釋。改和注釋。n例如要規(guī)定新窗為圖例如要規(guī)定新窗為圖3，則可鍵入，則可鍵入figure(3)；n例如要調(diào)看已經(jīng)存在的圖形窗例如要調(diào)看已經(jīng)存在的圖形窗n，也應(yīng)鍵入，也應(yīng)鍵入figure(n)；EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.4.5 文本編輯窗nMATLAB程序編制有兩種方式。一種稱為命令行方程序編制有兩種方式。一種稱為命令行方式，一種為多條語句組成的擴(kuò)展名為式，一種為多條語句組成的擴(kuò)展名為m的文件，編的文件，編寫和修改這種文件程序

18、就要用到文本編輯器。寫和修改這種文件程序就要用到文本編輯器。n命令窗上方最左邊的按鈕是用來打開文本編輯器空命令窗上方最左邊的按鈕是用來打開文本編輯器空白頁的，左邊第白頁的，左邊第2個(gè)按鈕是用來打開原有程序文件個(gè)按鈕是用來打開原有程序文件的。的。EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.4.6 歷史命令窗nCommand Historyn在默認(rèn)情況下，該命令窗口出現(xiàn)在在默認(rèn)情況下，該命令窗口出現(xiàn)在MATLAB操作界操作界面的左下方。面的左下方。n記錄用戶已經(jīng)操作過的命令、函數(shù)和表達(dá)式記錄用戶已經(jīng)操作過的命令、函數(shù)和表達(dá)式n便于用戶回憶曾經(jīng)的操作，也可以方便用戶對(duì)這些便于用戶回憶

19、曾經(jīng)的操作，也可以方便用戶對(duì)這些歷史信息進(jìn)行編輯和運(yùn)行歷史信息進(jìn)行編輯和運(yùn)行(Evaluate Selection)n可以拷貝和點(diǎn)擊執(zhí)行這些歷史命令，也可以生成可以拷貝和點(diǎn)擊執(zhí)行這些歷史命令，也可以生成.m文件文件EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.5 MATLAB的幫助系統(tǒng)n純文本幫助：使用help命令和lookfor命令n演示(Demo)幫助：輸入”demo”命令，或選擇MATLAB的操作界面中的”Start”Demos”命令。n幫助導(dǎo)航/瀏覽器：輸入命令”helpbrowser”或”helpdesk”或在操作桌面中單擊 按鈕。ncontentsnindexnsea

20、rchndemosEE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.5.1 help和lookfor命令nHELP Display help text in Command Window.nHELP, by itself, lists all primary help topics. Each primary topic corresponds to a directory name on the MATLABPATH.nHELP FUN displays a description of and syntax for the function FUN. 例如例如 help plot

21、help plot；nLOOKFOR Search all M-files for keyword.n例如例如lookfor jacobianlookfor jacobian將在所有將在所有M M文件中搜索包文件中搜索包含關(guān)鍵字含關(guān)鍵字jacobianjacobian的文件名。的文件名。EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用1.5.2 在線演示輸入輸入”demo”命令，或選擇命令，或選擇MATLAB的操作界面中的操作界面中的的“Start” “Demos”命令命令 在在MATLAB中，各個(gè)工具包設(shè)計(jì)了很多演示程序，中，各個(gè)工具包設(shè)計(jì)了很多演示程序，這組演示程序在交互界面中運(yùn)行，操作非常方便。因這組演示程序在交互界面中運(yùn)行，操作非常方便。因此，如果用戶運(yùn)行這組演示程序，然后研究演示程序此，如果用戶運(yùn)行這組演示程序，然后研究演示程序的相關(guān)的相關(guān)M文件，對(duì)文件，對(duì)MATLAB用戶而言是十分有益的。用戶而言是十分有益的。你可以通過下列步驟來學(xué)習(xí)你可以通過下列步驟來學(xué)習(xí)MATLAB：運(yùn)行演示運(yùn)行演示了了解話題解話題查看該演示的源代碼查看該演示的源代碼從演示復(fù)制源代碼到從演示復(fù)制源代碼到自己的自己的M文件。文件。 EE of BUPTMATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)課程中的應(yīng)用Demo 1: Here are some examples of 2-