【正文】 解成一個直流分量和許多不同頻率的正弦分量之和。傅里葉級數(shù)的項數(shù)決定了疊加的信號與原信號之間的誤差。這種現(xiàn)象稱為吉布斯現(xiàn)象。由此可知，用戶所做的方波信號都只能分解成各奇次諧波。 % 原始方波A = str2num(get(,39。string39。plot(t,f)。t39。)。③將三次諧波加到第二步上面，畫出結(jié)果并顯示，觀察與原周期方波信號的誤差大小。string39。))。 % 一次諧波 f2=A*4*sin(2*t*pi/T)/pi+A*4*sin(6*t*pi/T)/(pi*3)。value39。 plot(t,f1)。)。t39。)。 hold on。 axis([4 4 *A *A])。)。 case 3% 畫一次、三次、五次諧波疊加圖形 axes()。 plot(t,f,39。 grid on。 ylabel(39。 cla。r39。 xlabel(39。f(t)39。用戶對周期信號的分解實驗不深入探究，其實在合成模塊當中也能體會到周期信號的分解過程。本實驗要驗證的是當取樣頻率大于原有信號最高頻率的2倍時，才能無失真地保留原來信號的完整性，當抽樣頻率小于原有信號最高頻率的2倍時，用戶會發(fā)現(xiàn)采樣信號的失真。實現(xiàn)原始頻率的編碼如下：function btn_OriginSignal_Callback(hObject, eventdata, handles)f = str2num(get(,39。 % 畫原始信號波形，畫兩個周期的波形t = 0 : 1/1000/f : 2/f。)。當用戶設定好了原始最高頻率時，要對自己選取的采樣頻率進行驗證了。))。 % 讀取采樣頻率n1 = 2*fs/f+1。cosfs = cos(2*pi*f*t1)。)。ylabel(39。系統(tǒng)的穩(wěn)定性由極點在s平面上的分布決定的，極點在s左邊開平面，系統(tǒng)是穩(wěn)定的，極點在s右半開平面或者在虛軸上有重極點，系統(tǒng)則不穩(wěn)定，而零點不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。子界面如下圖411所示：圖411 零極點分布與沖激響應模塊在此操作界面上，用戶輸入分子分母的系數(shù)，點擊“零極點和沖激響應”的按鈕，經(jīng)過程序的自動運算生成實驗需要的圖形。B = str2num(get(,39。 %求系統(tǒng)極點q = roots(B)。 %確定縱坐標范圍x = x + 。plot([x x],[0 0])。plot(real(p),imag(p),39。plot(real(q),imag(q),39。axis([x x y y])。title(39。虛軸39。)。cla。)。通過零極點分布，用戶能很好地直接判斷出系統(tǒng)是否穩(wěn)定，并且能看出系統(tǒng)與沖激信號的關系。點擊GUIDE界面上方的Run按鈕，會生成一個fig文件，一個m文件，其中fig文件是你界面的圖形，m文件是你界面的回調(diào)函數(shù)，在m文件里每個控件的回調(diào)函數(shù)都已經(jīng)自動生成，把用戶自己的m代碼填在相應的回調(diào)函數(shù)里即可。29計算機信息工程學院畢業(yè)設計說明書第5章 系統(tǒng)測試經(jīng)過了一個多月的程序編寫與運行修改系統(tǒng)，按照要求完成了界面的開發(fā)運行工作，本文最開始也介紹了這個仿真平臺的好處，畢竟實驗儀器存在硬件上的問題，可能給實驗數(shù)據(jù)帶來不準確，造成對課題的誤解。測試本系統(tǒng)最主要的就是看能否正確實現(xiàn)模擬信號而且改變參數(shù)時波形的變化情況。下面具體測試各個模塊的波形① 基本信號產(chǎn)生模塊。當輸入幅值=2，相位=1時，生成的圖形如下圖58所示：圖58 幅值為2，相位為1的指數(shù)信號波形圖通過兩張圖的對比發(fā)現(xiàn)當輸入的相位不同時，圖形有時候遞增，有時候遞減，則表示波形可以正確的按照參數(shù)的變化而變化。則表示波形可以正確的按照參數(shù)的變化而變化。為了方便實驗的需求，用戶選取原始波形最大頻率為100Hz的信號，在采樣頻率中選擇100Hz的頻率，如下圖518所示：圖518 采樣頻率為100Hz的波形圖當選擇采樣頻率換成300Hz時，生成的圖形如下圖519所示：圖519 采樣頻率為300Hz的波形圖當選擇采樣頻率換成1000Hz時，生成的圖形如下圖520所示：圖520 采樣頻率為1000Hz的波形圖通過3張圖片的對比可以發(fā)現(xiàn)，當原始頻率一定時，輸入不同的采樣頻率，當采樣頻率低于2倍的原始最高頻率時，圖形明顯失真，不符合實驗的需要，當采樣頻率高于2倍的原始最高頻率時，可以發(fā)現(xiàn)圖形開始慢慢不失真了，能顯示出實驗需要的圖形來，當采樣頻率遠遠高于2倍的最高頻率時，可以發(fā)現(xiàn)圖形的變化越來越符合實驗的需要，一點都不怎么失真了，通過不同頻率的變化，能很好的理解采樣定理的含義了?；拘盘柈a(chǎn)生的界面實現(xiàn)的波形比較豐富，可以實現(xiàn)參數(shù)的傳遞，能直觀的看見波形隨著參數(shù)的改變而進行不同的變化。在零極點分布與沖激響應的關系當中，基本能滿足實驗的要求了，不需要太大的改動。通過測試，本系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性，能基本滿足實驗的需求。這些無疑會對我今后的工作和學習帶來很大的幫助。在第二章中介紹了開發(fā)平臺，在第三章中我們詳細介紹了實驗原理與設置，給我們有了一個理論上的了解，為后面的設計帶來了方便。MATLAB具有很好的圖像處理功能，開發(fā)效率高，所以選取這個軟件。在整個畢業(yè)設計期間，我們對自己有了更加理性的認識，我們的軟件的思想是有限的，軟件需求的能力也是有限的，不能很好地滿足所有的需求，盡管如此，我們的編程能力和系統(tǒng)規(guī)劃能力都有了一個提高。致謝首先要感謝本次畢業(yè)設計的指導老師何松老師。畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，但由于時間倉促、經(jīng)驗不足等因素，我的課題中必然還存在著很多的問題，歡迎各位老師與同學能夠指點意見。 Sons, 2013.。參考文獻參考文獻[1] 羅華飛. MATLAB GUI設計學習手冊[M].北京航空航天大學出版社，[2] （美）亨塞爾曼，譯者： 7[M].清華大學出版社，[3] 杜世民, 楊潤萍. 基于 Matlab GUI 的 “信號與系統(tǒng)” 教學仿真平臺開發(fā)[J]. 實驗技術(shù)與管理, 2012, 29(3): 8790[4] 胡異丁, 甘俊英. MATLAB 軟件在信號與系統(tǒng)實踐教學中的意義[J]. 實驗室科學, 2008 (3): 106108[5] 干玲, 杜艷, 劉晶晶. 基于 MATLAB 的 “信號與系統(tǒng)” 實驗仿真系統(tǒng)的設計[J]. 2010[6] 付海燕, 宮平, 馬幼軍. 基于 GUI 交互式的信號與系統(tǒng)實驗平臺設計[J].2009[7] 邢國泉, 但漢久. 基于 Matlab 的控制系統(tǒng)分析 [J][J]. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2009, 32(16): 153154.[8] 紀元法, 孫希延. 基于 MATLAB 的 “信號與系統(tǒng)” 軟件實驗系統(tǒng)設計與實踐[J]. 科技信息, 2010 (030): I0383I0383.[9] 李紅星. 基于 MATLAB GUI 的圖形交互式數(shù)字信號處理實驗平臺[J]. 2010.[10] 高恒偉, 宋余君, 何輝. 基于 MATLAB GUI 的傅里葉變換分析的仿真設計[J]. 2010.[11] 鄭君里. 信號與系統(tǒng)（第三版）[M].[12] 宋戰(zhàn)杰，嵌入式GUI系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].2007[13] 董靜薇, 于廣艷. 基于 Matlab 的 FFT 頻譜分析及 IIR 數(shù)字濾波器設計[J]. 軟件導刊, 2008.[14] 胡力, 胡曉, 徐倩. 基于 Matlab Web 服務器的虛擬實驗平臺的實現(xiàn)[J]. 吉首大學學報 (自然科學版), 2008, 29(4).[15] 劉星. 基于 DSP 的信號與系統(tǒng)實驗裝置的研究[D]. 北京化工大學, 2009.[16] 梁虹, 楊鑒, 普園媛, 等. “信號與系統(tǒng)” 實驗教學建設[J]. 電子信息實驗教學改革與探索, 138.[17] 高恒偉, 宋余君, 何輝. 基于 MATLAB GUI 的傅里葉變換分析的仿真設計[J]. 2010.[18] Aliane N. A MATLAB/Simulinkbased interactive module for servo systems learning[J]. Education, IEEE Transactions on, 2010, 53(2): 265271.[19] Ferri B H, Ahmed S, Michaels J E, et al. Signal processing experiments with the LEGO MINDSTORMS NXT kit for use in signals and systems courses[C]//American Control Conference, 2009. ACC39。不過在設計過程中我也遇到了一些疑難問題，但在何老師的細心的指導下，經(jīng)過她的講解，學到了不少知識和有用的方法來解決問題。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己所學的知識還沒有完全掌握住，自己對自己的定位不清晰，有點眼高手低，明白了學習是一個長期積累的過程，在以后的工作，生活中都應該不斷地去學習，努力提高自己的知識和綜合素質(zhì)。這次畢業(yè)設計是第一次接觸這個軟件，給自己也是一種嘗試。雖然信號與系統(tǒng)實驗平臺基本順利完成并能夠正常運行，但是我們所做的平臺還是一個基礎性的平臺，只能滿足一些基本的不太復雜的實驗，所以要想成為一個大范圍內(nèi)廣泛使用的實驗平臺，我們還需要投入更大的人力財力，引進更多的技術(shù)來實現(xiàn)實驗的完善。以MATLAB為平臺開發(fā)的“信號與系統(tǒng)”教學輔助軟件充分利用了計算機快速運算,文字、圖形及交互式人機界面的特點，利用MATLAB 的數(shù)值分析及計算結(jié)果可視化、信號處理工具箱等強大的功能，將“信號與系統(tǒng)”課程中較難掌握和理解的重點理論和公式通過概念瀏覽、動態(tài)演示等形式，形象生動地展現(xiàn)在我們面前，從而使學生對所學知識的理解更加清晰透徹，同時利用MATLAB軟件中的數(shù)值計算工具箱，使學生從大量繁瑣的手工數(shù)學運算中解放出來，把更多的時間精力留給對基本概念和基本方法的思考當中。43計算機信息工程學院畢業(yè)設計說明書總結(jié)在何松老師的指導下，本次畢業(yè)設計，就要畫上一個完整的句號了。用戶完成的功能都是仿真，對信號波形的動態(tài)仿真。在周期信號合成與分解的模塊當中周期信號編寫的比較單調(diào)，用戶還可以加入三角波進行試驗更加完美。測試了各個子界面的波形數(shù)據(jù)，基本可以滿足此次試驗的功能需求。② 周期信號合成與分解模塊在本模塊里為了方便，在編輯框里輸入幅值為2，周期為2的方波，點擊“原始方波”按鈕生成波形，如下圖514所示：圖514 方波輸入框在前N次諧波疊加中選中1，點擊“信號疊加”按鈕，如下圖515所示：圖515 信號疊加輸入框就生成了1次諧波信號的疊加圖像，如下圖516所示：圖516 1次諧波疊加波形圖因為只有一次諧波的疊加，用戶發(fā)現(xiàn)生成的波形與原波形還是有差距的，并不能滿足實驗的要求，就需要選擇更多次的諧波疊加看看結(jié)果如何，所以選取7次諧波疊加，如下圖517所示：圖517 7次諧波疊加波形圖在圖中發(fā)現(xiàn)當7次諧波疊加生成的新信號與原信號能近似的相似，驗證了信號合成所需要的原理。當輸入偏移量=2時，如下圖59所示：圖59 階躍信號輸入框點擊“階躍信號”按鈕，形成的圖象如下圖510所示：圖510 平移量為2的階躍信號波形圖通過階躍函數(shù)的定義發(fā)現(xiàn)圖象的正確性。當輸入幅值=1，頻率==1時所形成的圖形如下圖55所示：圖55 幅值為1的正弦信號波形圖通過兩張圖的對比，發(fā)現(xiàn)前者的頻率和振幅都是后者的兩倍，相位沒有發(fā)生變化，則表示波形可以正確的按照參數(shù)的變化而變化。如在主界面內(nèi)點擊按鈕“抽樣定理的驗證”則彈出它的子界面如圖52所示：圖51 主界面圖52 子界面主界面和各子界面的鏈接可以實現(xiàn)，并且各個模塊可以很容易的切換，這部分符合要求。用戶在MATLAB中對以下模塊進行詳細地測試：基本信號產(chǎn)生模塊，周期信號合成與分解模塊，抽樣定理驗證模塊和零極點分布與沖激響應的關系模塊，以檢驗軟件的可靠性，正確性，及穩(wěn)定性。本章是整個論文的重中之重，花了差不多一個月的時間，編寫實現(xiàn)了整個程序系統(tǒng)，在此過程中也遇到了技術(shù)上的難題，咨詢過老師同學才能順利地完成?？蓤?zhí)行文件exe可以加載到內(nèi)存中，在windows下可以直接運行。f(t)39。xlabel(39。 % 畫沖激響應曲線[y,t] = impulse(B,A)。text(,39。)。square39。)。)。plot([0 0],[y y])。 %確定橫坐標范圍axes()。 %將極點列向量轉(zhuǎn)置為行向量q = q39。))。string39。在零極點分布與沖激響應關系的模塊中，用戶用到了3個靜態(tài)文本，1個觸控按鈕，2個可編輯文本控件和2個坐標軸組成。)。t39。