【文章內(nèi)容簡介】 Static Text） 2．編輯框（ Edit Text）控件 3．列表框（ Listbox）控件 4．滾動條（ Slider）控件 5．按鈕（ Push Button）控件 6．開關(guān)按鈕（ Toggle Button）控件 7．單選按鈕（ Radio Button）控件 8．按鈕組（ Button Group）控件 9．檢查框（ Check Box）控件 10．列表框（ Listbox）控件 11．彈出式菜單（ Popup Menu）控件 12．坐標(biāo)軸（ Axes）控件 13．面板（ Panel）控件 [3] 你可以使用屬性編輯器來設(shè)置屬性 ，如圖 圖 設(shè)置圖 寫回調(diào)函數(shù) CallBack 每個控件都有幾種回調(diào)函數(shù)，右鍵選中的控件一般會有如下 圖 菜單 ，然 后就可以跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的 Editor 中編輯代碼， GUIDE 會自動生成相應(yīng)的函數(shù)體 、 函數(shù)名 、 名稱一般是控件 Tag+ Call 類型名參數(shù)有三個 ( hObject, eventdata, handles)， 其中 hObject 為發(fā)生事件的源控件， eventdata 為事件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， handles 為傳入的對象句柄 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 CreateF 是在控 件對象創(chuàng)建的時候發(fā)生 (一般為初始化樣式，顏色，初始值等 )DeleteF 實在空間對象被清除的時候發(fā)生 ButtonDownF 和 KeyPressF 分別為鼠標(biāo)點擊和按鍵事件 Callback， CallBack 為一般回調(diào)函數(shù)，因不同的控件而已異。例如按鈕被按下時發(fā)生，下拉框改變值時發(fā)生， sliderbar 拖動時發(fā)生等等。 完成控件的布局，即完成了整個圖形界面的結(jié)構(gòu)設(shè)計， MATLAB 把圖形界面保存于 *.fig 中，并自動生成 *.m 文件。用于保存程序代碼。 現(xiàn)在所 要做的工作就是在 M 文件框架下定義某些特殊要求的狀態(tài)并補充完整回調(diào)函數(shù) (Callback)．使單擊控件時激活回調(diào)程序完成一定的功能。 圖 回調(diào)函數(shù) callback菜單 句柄圖形之間的層次關(guān)系 可以創(chuàng)建圖形句柄的常見函數(shù) ： 1． figure 函數(shù)：創(chuàng)建一個新的圖形對象。 2． newplot 函數(shù)：做好開始畫新圖形對象的準(zhǔn)備。 3． axes 函數(shù)：創(chuàng)建坐標(biāo)軸圖形對象。 4． line 函數(shù)：畫線。 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 5． patch 函數(shù)：填充多邊形。 6． surface 函數(shù)：繪制三維曲面。 7． image 函數(shù)：顯示圖片對象。 8． uicontrol 函數(shù)：生成用戶 控制圖形對象。 9． uimenu 函數(shù)：生成圖形窗口的菜單中層次菜單與下一級子菜單。 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 第 3 章 IIR 濾波器的設(shè)計 過程 IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計方法有兩類，一類是借助于模擬濾波器的設(shè)計方法設(shè)計出模擬濾波器，利用沖激響應(yīng)不變法或雙線性變換法轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器，再用硬件或軟件實現(xiàn)；另一類是直接在頻域或時域中進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計時需要計算機作輔助工具。隨著 MATLAB軟件尤其是 MATLAB 的信號處理工作箱的不斷完善，不僅數(shù)字濾波器的計算機輔助設(shè)計有了可能，而且還可以使設(shè)計達(dá)到最優(yōu)化。 IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計實際上是求解 濾波器系統(tǒng)函數(shù) H(z)的分子分母多項式系數(shù) bz和 az,它是數(shù)學(xué)上的一種逼近問題。即在規(guī)定意義上去逼近系統(tǒng)的特性，如果在 S平面上去逼近，就得到模擬濾波 器；如果在 z 平面逼近 ，就得到數(shù)字濾波器。Ⅱ R數(shù)字濾波器設(shè)計的步驟如下： (1)將給定的數(shù)字濾波器的性能指標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的頻率指標(biāo)作為模擬濾波器原型設(shè)計指標(biāo)； (2)估計模擬濾波器的最小階次和邊界頻率； (3)設(shè)計 butterworth 模擬低通濾波器原型； (4)由模擬原型經(jīng)頻率變換得到實際的模擬 (低通、高通、帶通、帶阻 )濾波器； (5)將模擬濾波器轉(zhuǎn)換為 IIR數(shù)字濾波器，可利用脈沖響應(yīng)不變法 或雙線性變換法。對設(shè)計的各個步驟， MATLAB 提供了相應(yīng)的工具箱函數(shù)，使 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計變得非常簡單。 本章先下面將從兩個例子分別介紹 IIR濾波器的設(shè)計方法。然后用 MATLAB 設(shè)計一個巴特沃斯 IIR 低通濾波器，最后用 GUI 設(shè)計一個界面。 兩種常用的設(shè)計 IIR 低通濾波器方法 數(shù)字濾波器實際上是一個采用有限精度算法實現(xiàn)的線性非時變離散系統(tǒng)，濾波器的功能實現(xiàn)實際上是通過大量的加法運算和乘法運算完成的。 常用的兩種方法是脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法。 脈 沖響應(yīng)不變法 舉例說明此方法：要設(shè)計一個數(shù)字濾波器去仿真一個模擬濾波器有脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法。其設(shè)計過程都是由給定的模擬濾波器的系統(tǒng)函數(shù) Ha(s)去變換出相應(yīng)的數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù) H(z)。 脈沖響應(yīng)不變法的設(shè)計過程如下： ⑴ 已知一模擬濾波器系統(tǒng)函數(shù)： 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 ???????????? NiiMiiNiiiMiiiapsqsAsbsasH1100)()()( （ ） ⑵ 為方便求出其時域單位脈沖響應(yīng)，將上式化為部分分式之和的形式： ?? ?? Ni iia ps AsH 1)( （ ） ⑶ 由拉氏反變換得模擬濾波器在時域的單位脈沖響應(yīng)： ??? ?? Ni tpiaa tueAsHLth i11 )()]([)( （ ） ⑷由時域的數(shù)字仿真的條件（即脈沖響應(yīng)不變準(zhǔn)則）可得相應(yīng)的數(shù)字濾波器的脈沖響應(yīng)： ?????? Ni nTpi nTueATnThTnh i1 )()()( （ ） 5. 再對 兩邊進(jìn)行 Z 變換，即可得到數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)： ||||1|:|1)()()()(1111 011TpTpNiTpiNi nnTpinnNinTpinniiiiiezzeR O CzeATzeATznTueATznhzH????????????????????????????? ?? ?? （ ） 用脈沖響應(yīng)不變法來設(shè)計數(shù)字濾波器，只需將給出的模擬濾波器的系統(tǒng)函數(shù) Ha(s)化為部分分式之和的形式，找出極點 pi 和系數(shù) Ai ，帶入數(shù)字濾波器傳函當(dāng)中即可。 由 ?? ??Ni iia ps AsH1)( （ ） 得到： ?????? Ni nTpi nTueATnThTnh i1 )()()( （ ） 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 雙 線 性變換法 雙線性變換法的設(shè)計過程如下： 由積分器構(gòu)成的模擬濾波器的系統(tǒng)函數(shù)形式； ) NM( 1)(1000 以方便說明設(shè) ??????????????NjjjNjjjNiiiMiiiasdscAsbsasH （ ） 2. 由傳遞函數(shù)得信流圖 ： 圖 滿足指標(biāo)要求的低通 IIR數(shù)字濾波器的 幅度特性， 如果與 Butterworth模擬原形低通濾波器相比較可知，采用脈沖響應(yīng)不變法轉(zhuǎn)換成的數(shù)字 濾波器的幅度特性與原形低通濾波器幅度特性有差別，且頻率愈高差別愈大，這是由于頻率混疊現(xiàn)象起的。而采用雙線性變換法設(shè)計的 IIR數(shù)字濾波器由于該轉(zhuǎn)換法的頻率壓縮作用，使 1/ ??w 處的幅度降為零，而且曲線的形狀偏離原低通濾波器幅度特性曲線的形狀較大 ， 這是因為該轉(zhuǎn)換法的非線性造成的。 這 充分顯示了兩種設(shè)計方法的特點， 形象直觀。 利用 MATLAB設(shè)計巴特沃斯 IIR低通濾波器 實例：設(shè)計一個 butterworth低通 (或高通等 )Ⅱ R數(shù)字濾波器，通帶邊沿頻率為 100 Hz，阻帶 邊沿頻率為 300 Hz，通帶波紋為 1 dB，阻帶衰減大于 15 dB，采樣頻率為 1000 Hz， 擬設(shè)計一款濾波器： 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 (1)能在 GUI上提供方便的邊沿頻率給定途徑； (2)當(dāng)選擇“ butterworth”濾波器時，能在圖軸上畫出設(shè)計的模擬原型濾波器的頻率響應(yīng)曲線以及它在 S平面的零極點分布，從而判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性； (3)在下拉菜單里選擇濾波器類型時，能根據(jù)類型 自動出現(xiàn)相應(yīng)濾波器的截止頻率或帶阻濾波器阻帶上下起始頻率 Wsl、 Ws2的數(shù)值輸入框 (而在初始運行 GUI時，對應(yīng)的靜態(tài)文本框和編輯輸入框都是不 可見的 )； (4)輸入數(shù)值后，按“確定”按鈕時能出現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)字濾波器幅頻響應(yīng)曲線； (5)同時在整個圖形界面的下邊能顯示濾波器階數(shù) N，原型濾波器的分子分母多項式系數(shù) b， a及設(shè)計的數(shù)字濾波器的分子分母多項式系數(shù) bz， az。 [9] 實現(xiàn)程序如下： clear。close all。 fp=40。fs=150。Fs=1000。Rp=3。Rs=60。T=1/Fs。 W1p=2*tan(2*pi*fp*T/2)/pi。 W1s=2*tan(2*pi*fs*T/2)/pi。 %求歸一化頻率 [N,Wn]=buttord(W1p,W1s,Rp,Rs)。%確定最小階數(shù)和頻率參數(shù) [z,p,k]=buttap(N)。%設(shè)定模擬低通原型的零極點增益參數(shù) [bp,ap]=zp2tf(z,p,k)。%將零極點增益轉(zhuǎn)換成分子分母參數(shù) [bp,ap]=butter(N,1,39。s39。)。%直接獲取歸一化低通原型 [bs,as]=lp2lp(bp,ap,Wn*pi*Fs)。%將低通原型轉(zhuǎn)換為模擬低通 [bz,az]=bilinear(bs,as,Fs)。 sys=tf(bz,az,T)。%給出傳輸函數(shù) [H,W]=freqz(bz,az,512,Fs)。 plot(W,20*log10(abs(H)))。 figure(2) n=0:100。 % s=sin(2*pi*500*T)+sin(2*pi*7000*T)。 %含不同頻率余弦信號 % subplot(2,1,1)。plot(T,s) %混頻信號波形 s=sin(2*pi*500*n*T)+sin(2*pi*7000*n*T)。 %含不同頻率余弦信號 subplot(2,1,1)。plot(n*T,s) %混頻信號波形 % subplot(2,1,1)。plot(n*T,y) %通過數(shù)字濾波器濾波后輸出信號波形 title(39。輸入信號 39。) xlabel(39。t39。)。 ylabel(39。s39。)。 s1=fft(s,100)。 mag1=abs(s1)。 f1=(0:length(s1)1)39。*fs/length(s1)。 subplot(2,1,2)。plot(f1,mag1) %混頻信號頻譜波形 title(39。輸入信號頻譜 39。) 長沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 xlabel(39。w39。)。 ylabel(39。db39。)。 axis([0,0,40])。 figure(3) y=filter(bz,az,s)。 %數(shù)字濾波函數(shù)輸出 subplot(2,1,1)。plot(T,y) %通過數(shù)字濾波器濾波后輸出信號波形 title(39。輸出信號 39。) xlabel(39。t39。)。 ylabel(39。s39。)。 y1=fft(y,100)。 mag2=abs(y1)。 f2=(0:length(y1)1)39。*fs/length(y1)。 subplot(2,1,2)。plot(f2,mag2) %輸出信號頻譜波形 title(39。輸出信號頻譜 39。) xlabel(39。w39。)。 ylabel(39。db39。)。 axis([0,0,40])。 用 GUI 設(shè)計用戶界面 MATLAB提供了編寫圖形用戶界面的功能。所謂圖形用戶界面。簡稱為 GUI(Graphics User In