基于matlab_gui信號與系統(tǒng)教學(xué)軟件設(shè)計(編輯修改稿)
2024-10-04 17:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （33）式（33）稱為離散周期信號的離散Fourier級數(shù)（DFS）表示，其中，加權(quán)系數(shù)稱為離散周期信號的DFS系數(shù)。由于虛指數(shù)序列具有正交特性，根據(jù)式（33）求出DFS系數(shù)為 （34）也是周期為N的離散序列，稱為離散周期信號的頻譜。(2)離散非周期信號的頻域分析根據(jù)離散序列的離散時間Fourier變換（DTFT）的理論，滿足一定約束條件的離散非周期序列可以表示為虛指數(shù)序列的線性組合，即 （35）利用虛指數(shù)序列的正交性，可得式（35）中加權(quán)系數(shù)為 （36）為非周期序列的頻譜。式（36）稱為序列的離散時間Fourier變換（簡稱DTFT），而式（35）稱為離散時間Fourier反變換（簡稱IDTFT）。 系統(tǒng)的頻域分析 連續(xù)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)定義為： （37）若n階連續(xù)LTI系統(tǒng)的微分方程為 （38）在零狀態(tài)響應(yīng)條件下，y(t)=yzs(t)。對式（38）兩邊進行Fourier變換，經(jīng)過整理可得輸出信號的頻譜函數(shù)與輸入信號的頻譜函數(shù)之比，并以符號表示，即 （39）式（39）表明，為系統(tǒng)在零狀態(tài)下輸出響應(yīng)與輸入激勵的頻譜函數(shù)之比，稱為系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。在系統(tǒng)頻域分析中，系統(tǒng)頻率響應(yīng)起著極為重要的作用，它表征了系統(tǒng)的頻率特性，是系統(tǒng)的頻域描述。從式（39）可以看出與系統(tǒng)的輸入及輸出無關(guān)，而只與系統(tǒng)本身特性有關(guān)。離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)定義為： （310）若n階離散LTI系統(tǒng)的差分方程為 （311）在零狀態(tài)響應(yīng)條件下，y[k]=yzs[k]。對式（311）兩邊進行Fourier變換，經(jīng)過整理可得輸出序列的頻譜函數(shù)與輸入序列的頻譜函數(shù)之比，并以符號表示，即 （312） 式（312）表明，為系統(tǒng)在零狀態(tài)下輸出序列與輸入激勵的頻譜函數(shù)之比，稱為離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。. 在離散系統(tǒng)頻域分析中，系統(tǒng)頻率響應(yīng)起著極為重要的作用，它表征了系統(tǒng)的頻率特性，是系統(tǒng)特性的頻域描述。從式（312）可以看出與系統(tǒng)的輸入及輸出無關(guān)，而只與系統(tǒng)本身特性有關(guān)。 圖31 知識結(jié)構(gòu)（1）圖32知識結(jié)構(gòu)（2）4 GUI界面的創(chuàng)建與應(yīng)用 GUI界面的基本知識圖形用戶界面，簡稱GUI，是英文Graphic User Interface的縮寫。其創(chuàng)建方法是：單擊菜單File—New—GUI或者在命令窗口單擊 (GUIDE),彈出如下圖31所示的對話框，在Create New GUI下選擇Blank GUI（Default），還可以選擇文件存儲路徑，然后點擊OK，則會創(chuàng)建出一個新的界面如圖42所示。圖41 GUI的創(chuàng)建圖42 創(chuàng)建后的GUI界面當(dāng)用戶在GUIDE中打開一個GUI時，該GUI將顯示在Layout編輯器中，Layout編輯器是所有GUIDE工具的控制面版。用戶可以使用鼠標拖動模版左邊的控件如圖43（按鈕、坐標軸、單選按鈕等）到中間的布局區(qū)域。圖43控件、按鈕最后在相應(yīng)的控件里填上所要執(zhí)行程的代碼，點擊(Run)按鈕，便可實現(xiàn)程序的運行。 信號與系統(tǒng)教學(xué)軟件GUI設(shè)計 本軟件的設(shè)計是基于MATLAB中GUI（圖形用戶界面）而成的，而其目的是為了作為“信號與系統(tǒng)”一種教學(xué)軟件使同學(xué)在面對“信號與系統(tǒng)”這門課程中大量的公式以及概念時，不會產(chǎn)生枯燥乏味的情況。本設(shè)計主要針對“信號與系統(tǒng)”中的頻域部分，對信號進行頻域的分析，以及一些典型的非周期信號的變化過程、幅度調(diào)制、仿真波形等。如圖44所示，本界面設(shè)計用到的控件有Static Text、Push Button、Axes等。圖44 軟件主界面其中在Axes上顯示圖片所用的代碼如下：axes()。X=imread(39。39。)。imshow(X)。axis image off接著選擇Menu Editor按鈕設(shè)計編輯菜單如下圖45所示圖45 菜單設(shè)計界面（1）進行信號分析中的周期信號界面設(shè)計，如下圖46所示：圖46周期信號界面（2）在連續(xù)時間周期信號Fourier級數(shù)信號中主要內(nèi)容為：對周期方波信號的分解與合成，及對矩形信號、三角信號、方波信號進行頻譜分析。如下圖47所示是對周期方波信號的分解與合成。圖47 周期方波信號的分解與合成該設(shè)計所需的控件有Push Button、Axes、Static Text、Edit等；用戶可以跟據(jù)自己需求，對該周期信號中的最高諧波次數(shù)Nf、幅度M進行設(shè)值，以方便觀察該信號的分解與合成過程。其中運行代碼如下所示：function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)Nf= str2num(get(,39。string39。))。M = str2num(get(,39。String39。))。t=0::2*pi。 x=zeros(Nf,max(size(t)))。 % 預(yù)分配數(shù)組、矩陣的存儲空間，
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