【正文】 Color 設(shè)置控件的背景顏色； String 設(shè)置控件上顯示的文本串；Max與Min 在可編輯文本框中，設(shè)置MaxMin1,從而可編輯文本框可以進行多行輸入輸出；在列表框中設(shè)置MaxMin=1,列表框只允許進行單個列表選項的選擇； 窗口屬性的設(shè)置雙擊設(shè)計窗口，打開窗口的屬性對話框。整個實驗系統(tǒng)中，界面的背景色設(shè)置為[,]，為藍色系列圖41 系統(tǒng)約定的菜單條Position屬性該屬性是用于設(shè)置圖形窗口的位置和大小，本設(shè)計中只設(shè)置其大小。Resize屬性該屬性決定是否可以用鼠標來改變窗口的大小，本實驗系統(tǒng)設(shè)計中所有子界面都設(shè)為‘on’，即允許改變窗口的大小，以滿足用戶的不同習慣。約定為像素點pixels為像素點；inches為英寸；centimeters為厘米；normalised為0~1之間的小數(shù)。(1) 使用系統(tǒng)約定的菜單條，在該菜單條中可實現(xiàn)文件的打印保存等功能。當界面外觀設(shè)計完后，則要賦于各菜單及工具控件以靈魂，這就需要編寫程序來實現(xiàn)特定的功能。get(H) 獲取H句柄對象所有屬性的當前值(2) 舉例：如果在界面的可編輯文本框()中輸入‘2**5’,則執(zhí)行g(shù)et(,39。(1) 語法：該函數(shù)有如下幾種表達形式eval(expression，catch_expr) 執(zhí)行指定的表達式，當檢測到錯誤時，將執(zhí)行“catch_expr”。在程序設(shè)計中這兩種函數(shù)常常嵌套使用，如：x1=eval(get(,’string’))。set(H) 顯示H句柄對象的所有可設(shè)置屬性名和全部供選屬性值。) 顯示H句柄對象PropertyName指定屬性名的全部供選屬性值。, 39。string39。axes函數(shù)的應(yīng)用axes函數(shù)是用于指定特定的坐標系，用來輸出圖形。x[n]39。5 系統(tǒng)用戶界面的實現(xiàn)為方便用戶參照使用，下面分別就各實驗界面模塊回調(diào)函數(shù)的編寫原理及功能的實現(xiàn)進行介紹，并對實驗子界面模塊部分的實驗進行演示。 圖51信號處理實驗系統(tǒng)引導(dǎo)界面 界面功能引導(dǎo)界面是用于進入數(shù)字信號處理實驗系統(tǒng)主界面的，在界面上設(shè)有“開始”和“系統(tǒng)說明”按鈕。說明模塊的界面如圖52所示。在此界面中，用戶可以通過選擇菜單中相應(yīng)的項，進入相應(yīng)的實驗界面來進行實驗，可以進行的實驗包括以下幾種：序列的基本計算、基本信號的產(chǎn)生、數(shù)據(jù)采集、卷積、傅里葉變換、Z變換、FIR及IIR濾波器的設(shè)計。單位沖激函數(shù)單位沖激函數(shù)無法直接用MATLAB描述，可以把它看著是寬度為（程序中用dt表示），幅度為的矩形脈沖，即表示t=處的沖激。定義為MATLAB實現(xiàn)：x2=[zeros(1,n11),ones(1,stn1+1)]。 。單位階躍序列其中，為序列的起點。矩形序列其中，為序列的起點,為序列的終點。實指數(shù)序列x(n）=，；MATLAB實現(xiàn)：x4=a^n4。余弦序列x(n)=cos(),MATLAB實現(xiàn)：x6=cos(cw*n6)。周期序列x(n)=x(n+N),其中，N為序列的周期。 界面功能此模塊包括兩個實驗界面，基本連續(xù)信號產(chǎn)生界面和基本離散信號的產(chǎn)生界面。只需在輸入框中輸入相應(yīng)信號的各種控制參數(shù)，然后從下拉菜單中選擇相應(yīng)的信號選項，就可以在輸出框中輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)，在圖形框中輸出相應(yīng)的圖形。具體操作：在“信號區(qū)間”輸入信號區(qū)間[1:10]，在“正弦序列頻率”輸入頻率5，從下拉菜單中選擇“正弦序列”選項，則可得到如圖55所示的結(jié)果。信號乘： x(n)=x1(n)*x2(n)MATLAB實現(xiàn)：x=x1.*x2；信號功率： Px=MATLAB實現(xiàn)：Px=sum(abs(x).^2)/N；。 界面使用演示下面以信號[4,5,6,2,3,1,9,7,8]的抽樣和為例來進行演示，信號區(qū)間為[0:8]。數(shù)據(jù)采集包括上采樣和下采樣（又稱為信號的內(nèi)插和抽取）兩種。用MATLAB實現(xiàn)上采樣的函數(shù)為inter，格式如下:y=inter(sig,N1),返后回的是將信號的采樣頻率增加到原采樣頻率的N1倍，重采樣后得到序列y的長度是x的N1倍。 界面使用演示下面以上采樣為例進行演示，設(shè)信號為sin(2*pi*75*n/T)， T= 100HZ（T為原采樣頻率），采樣點數(shù)為8000，將采樣頻率升為500HZ。因此編程的過程為：（1）寫出h(t)的MATLAB表達式；（2）寫出x(t)的MATLAB的表達式；（3）利用MATLAB卷積語句y=conv(x,t)求解并畫曲線。然而，conv函數(shù)既不提供也不接受任何定時信息，如果這些序列都有任意位置的話，必須要的是y(n)的一個起始點和—個結(jié)束點。 界面功能卷積模塊包括離散信號卷積和連續(xù)信號卷積兩個實驗界面。 界面使用演示(1) 連續(xù)信號卷積演示，信號x(t)=ones(1,10)和信號h(t)=exp(*[1:15])的卷積為例。具體操作：在x[n]下拉菜單對應(yīng)的參數(shù)輸入框中的“信號區(qū)間”輸入正弦序列的信號區(qū)間[0:40]，在“正弦序列頻率”輸入頻率20然后在x[n]下拉菜單中選擇“正弦序列”選項；在y[n]下拉菜單對應(yīng)的參數(shù)輸入框中的“信號區(qū)間”輸入復(fù)指數(shù)的信號區(qū)間[0:6]，“頻率”中輸入10，“相位”，然后在y[n]下拉菜單中選擇“復(fù)指數(shù)序列”選項。然后可以單擊“x1[n]*y1[n]”按鈕，就可以得到如圖59所示圖形。在本設(shè)計中我們只涉及離散傅里葉變換實驗界面設(shè)計?？砂?51)式寫成矩陣乘法運算 X(k)＝xn*Wnk。默認N時fft函數(shù)自動按x的長度計算DFT。只需在輸入框中輸入序列的長度和頻率，然后從下拉菜單中選擇相應(yīng)的項，就可以在輸出框和圖形框中得到相應(yīng)的結(jié)果。圖510 基本序列的離散傅里葉變換演示(2) 有限序列的離散傅里葉變換以長度為7，傅里葉變換序列值為[1,5,8,6,9,3,2]進行傅里葉逆變換為例。這是個無窮級數(shù)，它存在著是否收斂和收斂條件的問題。用MATLAB的表達式可寫成：X(z)=x(1)*z^n(1)+ x(2)*z^n(2)+…+ x(end)*z^n(end)這是MATLAB中信號序列Z變換的典型形式。留數(shù)法在MATLAB中有residuez函數(shù)，利用residuez(b, a)（其中，b為X(z)的分子系數(shù)，a為X(z)的分母系數(shù)）求出r, p, k，然后根據(jù)r, p, k就可以將X(z)分解為簡單的分式，這些分式都包含Z變換的最基本形式，所以可以很容易就寫出X(z)的逆變換式。 (4)已知系統(tǒng)函數(shù)及輸入信號的Z變換求輸出,這樣所得到的響應(yīng)是系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)，它完全是由激勵x(n)而產(chǎn)生的。 界面功能此模塊包括有限長序列的Z變換及Z 變換的應(yīng)用兩個模塊，其中有限長序列的Z變換模塊又包括序列的Z變換和序列的逆Z變換兩個實驗界面，Z變換應(yīng)用模塊又包括解差分方程和已知系統(tǒng)函數(shù)及輸入信號的Z變換求輸出兩個實驗界面。(4)已知系統(tǒng)函數(shù)及輸入信號的Z變換求輸出實驗 ，只需在輸入框中輸入相應(yīng)的已知條件，單擊“yn”按鈕，就可以輸出相應(yīng)的結(jié)果及圖形。具體操作：在“分子系數(shù)”中輸入分子系數(shù)[1,2]，在“分母系數(shù)”中輸入分母系數(shù)［1,2,3,6,5］，在“序列的輸出區(qū)間”中輸入序列的輸出區(qū)間［0:5］，然后單擊“長除法”按鈕，則可以在輸出框及圖形框中得到如圖513所示的結(jié)果。具體操作：在輸入框的“輸入序列X(z)”中輸入序列的z變換[1,2,3,6,5,8,9]，在“Xz的起點”中輸入序列的起點2，在“Xz的終點”中輸入序列的終點時間56,在“系統(tǒng)函數(shù)的分子系數(shù)”中輸入2，在“系統(tǒng)函數(shù)的分母系數(shù)”中輸入[1,2,6,5]，在“系統(tǒng)函數(shù)的分子z的最高次數(shù)”中輸入1，在“系統(tǒng)函數(shù)的分母z的最高次數(shù)”中輸入2。輸入的數(shù)字信號（數(shù)字序列）通過特定的運算轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龅臄?shù)字序列，因此數(shù)字濾波器本質(zhì)上是一個完成特定運算的數(shù)字計算過程。在這方面，F(xiàn)IR濾波器具有獨特的優(yōu)點，它可以保持嚴格的線性相位特性、設(shè)計方式是線性的、硬件容易實現(xiàn)，因此越來越受到廣泛的重視。(1)各種窗函數(shù)的頻率響應(yīng)窗函數(shù)在設(shè)計FIR數(shù)字濾波器中有很重要的作用，正確地選擇窗函數(shù)可以提高所設(shè)計的數(shù)字濾波器的性能，或者在滿足設(shè)計要求的情況下，減小FIR數(shù)字濾波器的階數(shù)。而要設(shè)計的FIR濾波器的是有限長，所以要用一個有限長的來逼近函數(shù)，有效方法是由過渡帶寬及阻帶最小衰減要求，比對各種窗函數(shù)基本參數(shù)選定窗函數(shù)，取窗函數(shù)(有限長度N)截斷，一般表示為: (54)求得FIR濾波器的單位抽樣響應(yīng)(n=0,1，……,N1)，然后根據(jù)序列的傅里葉變換求 ： (55)。、。(1) 典型IIR濾波器的設(shè)計①按一定規(guī)則將給出的數(shù)字濾波器的技術(shù)指標轉(zhuǎn)換成模擬濾波器的技術(shù)指標。⑤運用沖激響應(yīng)不變法或雙線性變換法把模擬濾波器轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)濾波器。這些函數(shù)應(yīng)與數(shù)字濾波器階數(shù)選擇相配合使用，為特定的濾波器的設(shè)計返回所需的階數(shù)和固有頻率。FIR濾波器設(shè)計模塊包括FIR濾波器線性的判斷、窗函數(shù)的頻率響應(yīng)及FIR濾波器的設(shè)計三個實驗界面。只需在相應(yīng)類型的濾波器輸入框中輸入?yún)?shù)，然后再下拉菜單中選擇合適的窗函數(shù)，就可以在輸出框和圖形框中輸出相應(yīng)的頻率響應(yīng)及其他一些參數(shù)。設(shè)計包括兩種方法，脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法，可以通過單擊相應(yīng)按鈕來實現(xiàn)。具體操作：在“窗口長度”中輸入窗口長度20，在“阻帶最小衰減”中輸入阻帶最小衰減60，在輸入框的下拉菜單中選擇“巴特利特窗”選項，可輸出如圖516所示的結(jié)果。圖517 FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計演示(3) 線性的判斷判斷濾波器h=[1,2,1,]的類型。圖519 典型IIR濾波器的設(shè)計演示(2)完全IIR濾波器的設(shè)計設(shè)計一個ChebyshevⅠ低通濾波器，要求：Wp=30Hz，Ws=35Hz，F(xiàn)s=100Hz，Rp=，Rs=60dB。因此，為使學(xué)生更容易掌握數(shù)字信號處理的基本理論、基本方法和基本技能，本文利用了MATLAB的圖形用戶界面（GUI）設(shè)計方法，設(shè)計出可視化圖形用戶界面，這些界面可用于進行信號處理類課程中基本信號的產(chǎn)生、序列基本計算、數(shù)據(jù)采集、卷積、傅里葉變換、Z變換、濾波器設(shè)計等實驗，使各個基本概念和基本方法通過圖形和數(shù)據(jù)的結(jié)合更加形象化，使學(xué)生很容易理解。致 謝我首先要衷心地感謝參考文獻[1] 周新倫，：國防工業(yè)出版社，[M].1986[2] Kenneth R 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