【文章內(nèi)容簡介】 方案選取本設(shè)計研究的信號系統(tǒng)實驗平臺是一個可執(zhí)行的系統(tǒng)，可以脫離它的開發(fā)軟件Matlab而獨立運行。本系統(tǒng)的關(guān)鍵是實現(xiàn)參數(shù)的傳遞和生成可執(zhí)行文件，這對剛接觸Matlab的我們來是說比較困難，老師為我們提出了一些參考方案來完成設(shè)計，本章將在根據(jù)我們實力的基礎(chǔ)上，給出本課題最適合選用的一種方案。由于我們的課題是基于Matlab的信號系統(tǒng)平臺，所以在選擇做界面的工具的時候也選擇Matlab。如果用VB做界面的話在后面實現(xiàn)信號波形的時候需要建立VB和Matlab的鏈接，那樣會增加工作量和工作難度，而且我們對他們的鏈接也是知之甚少，實際鏈接的時候會很麻煩，所以在權(quán)衡了各方面的因素我們選擇用Matlab做界面。 我們在學(xué)習《信號與系統(tǒng)》和《數(shù)字信號處理》課程時，做實驗的時候用的是Matlab軟件來實現(xiàn)信號波形的模擬以及處理，可以比較直觀準確的看到波形，對Matlab軟件也有了初步的認識，也可以用它編寫一些比較簡單的程序來。在信號波形模擬的領(lǐng)域中，我們只接觸過Matlab軟件，所以在編寫模擬信號波形這個模塊中我們選擇Matlab軟件。Matlab是Math和Works公司推出的一個為工程計算和數(shù)據(jù)分析而專門設(shè)計的高級交互式軟件包，利用它能容易地解決在系統(tǒng)仿真領(lǐng)域教學(xué)與研究中遇到的問題。 設(shè)計方案選擇在本系統(tǒng)的設(shè)計中, 界面布局設(shè)計采用自頂向下的設(shè)計方法, 即先設(shè)計引導(dǎo)界面和主界面, 再設(shè)計各個實驗子界面。界面設(shè)計完成后, 只是一些靜態(tài)的畫面而已, 沒有什么內(nèi)涵, 還不能用于實驗操作, 要想達到實驗?zāi)康? 必須借助于函數(shù)調(diào)用。在設(shè)計中, 各個回調(diào)函數(shù)的編寫順序則是采用自底向上的設(shè)計方法, 即先編制各個實驗子界面的回調(diào)函數(shù), 再編寫主界面和引導(dǎo)界面的回調(diào)函數(shù)。第四章 開發(fā)運行環(huán)境 系統(tǒng)的基本模塊 基于MATLAB強大的功能，許多高校數(shù)字信號處理課程的實驗都是以MATLAB作為仿真工具。本文利用MATLAB的GUIDE工具箱設(shè)計并實現(xiàn)了數(shù)字信號處理教學(xué)實驗系統(tǒng)的圖形用戶界面GUI、實驗主界面和實驗子界面。這些界面以按鈕、靜態(tài)文本、編輯框和坐標軸等友好界面形式構(gòu)成，即便是不理解MATLAB程序，也可以很方便地使用，系統(tǒng)內(nèi)容豐富，結(jié)果直觀易懂，便于分析。通過該實驗系統(tǒng)，將MATLAB軟件與多媒體硬件相結(jié)合，形成一種新的計算機輔助教學(xué)方式，有助于提高學(xué)生學(xué)習的效率，幫助學(xué)生理解課堂數(shù)學(xué)理論。該實驗系統(tǒng)提供的主要功能有：友好的用戶界面和數(shù)據(jù)圖形結(jié)果輸出。本系統(tǒng)按功能要求主要劃分以下幾個模塊：GUI模塊、實驗主界面模塊、實驗結(jié)果和實驗內(nèi)容模塊。GUI模塊是一個主界面，實驗主界面模塊根據(jù)數(shù)字信號處理課程的重點和難點選擇了幾個典型的實驗。在對實驗教學(xué)系統(tǒng)的各界面開發(fā)過程中，需要對MATLAB的圖形用戶界面的功能有充分的理解，包括靜態(tài)文本的輸入、數(shù)據(jù)的讀入、按扭的響應(yīng)、坐標軸的鏈接等。整個系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。 GUI界面退出實驗主界面退出實驗子界面實驗結(jié)果實驗內(nèi)容退 出返 回退出 系統(tǒng)流程圖首先進入GUI主界面，讓用戶可以自由選擇想了解的內(nèi)容和實驗。在每個實驗的窗口上又分別安放了實驗內(nèi)容和實驗結(jié)果，通過實驗主界面了解想要了解的知識，也可以通過輸入?yún)?shù)得到不同的實驗結(jié)果，即把幾個實驗放在一個界面上，這樣便于比較和分析。在該系統(tǒng)的設(shè)計中，界面布局設(shè)計是自頂向下的，即先設(shè)計GUI界面，再設(shè)計各個實驗子界面，界面上包括按鈕、坐標軸、文本框等控件。界面設(shè)計完成后，只是一些靜態(tài)的畫面，而沒有實際操作意義，還不能用于實驗操作，想要達到實驗演示和分析的功能，還必須借助于callback函數(shù)調(diào)用一系列的程序。在設(shè)計中，各個回調(diào)函數(shù)的編寫順序則是自底向上的，即先編寫各個子界面中的回調(diào)函數(shù)下的程序，再編寫GUI界面的回調(diào)函數(shù)下的程序。其設(shè)計的具體操作步驟如下：（1）使用MATLAB圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境GUIDE提供的一系列創(chuàng)建用戶圖形界面工具，設(shè)計整個系統(tǒng)的GUI界面、實驗主界面和各個子界面。（2）分別編寫各個子界面的各個控件對象的回調(diào)函數(shù)下的一系列程序，以實現(xiàn)控件相應(yīng)的控制功能，達到直接通過界面上各個控件就可以控制數(shù)據(jù)的輸入，并可以方便、直觀地對實驗內(nèi)容及實驗結(jié)果進行對照分析。（3）編寫GUI界面的回調(diào)函數(shù)下的程序，將各個子界面整合在GUI界面中，即通過GUI界面就可以進入任何一個子界面并進行操作。創(chuàng)建Matlab GUI界面通常有兩種方式：第一種，在 .m文件中動態(tài)添加，即自己編寫程序，設(shè)置參數(shù)；第二種，使用GUIDE幫助創(chuàng)建GUI；在Command 里面輸入 GUIDE 或者從菜單里面，或者從快捷按鈕均可進入 GUIDE。新建并且保存后，會生成相應(yīng)的fig文件和m文件，在Layout編輯視圖中，可以使用如下工具：Layout Editor：布局編輯器；Alignment Tool：對齊工具；Property Inspector：對象屬性觀察器；Object Browser：對象瀏覽器；Menu Editor：菜單編輯器。 使用控件新建一個布局(窗口)，可以在新窗口中添加如下控件1．靜態(tài)文本（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．坐標軸（Axes）控件13．面板（Panel）控件每一個控件都有自己的屬性常規(guī)屬性。（1）BackgroundColor：設(shè)置控件背景顏色，使用[R G B]或顏色定義。（2）CData：在控件上顯示的真彩色圖像，使用矩陣表示。（3）ForegroundColor：文本顏色。（4）String屬性：控件上的文本，以及列表框和彈出菜單的選項。（5）Visible：控件是否可見。（1）Enable屬性： 表示此控件的使能狀態(tài)，設(shè)置為on”，表示可選，為“off”時則表示不可。（2）Style：控件對象類型。（3）Tag：控件表示（用戶定義）。（4）TooltipString屬性：提示信息顯示。當鼠標指針位于此控件上時，顯示提示信息。（5）UserData：用戶指定數(shù)據(jù)。（6）Position：控件對象的尺寸和位置。（7）Units：設(shè)置控件的位置及大小的單位。（8）有關(guān)字體的屬性，如 FontAngle， FontName等。 （1）BusyAction：處理回調(diào)函數(shù)的中斷。有兩種選項：即Cancel：取消中斷事件，queue：排隊（默認設(shè)置）。（2）ButtonDownF屬性：按鈕按下時的處理函數(shù)。（3）CallBack屬性：是連接程序界面整個程序系統(tǒng)的實質(zhì)性功能的紐帶。該屬性值應(yīng)該為一個可以直接求值的字符串，在該對象被選中和改變時，系統(tǒng)將自動地對字符串進行求值。（4）CreateF：在對象產(chǎn)生過程中執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)。（5）DeleteF：刪除對象過程中執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)。（6）Interruptible屬性：指定當前的回調(diào)函數(shù)在執(zhí)行時是否允許中斷，去執(zhí)行其他的函數(shù)。（1）ListboxTop：在列表框中顯示的最頂層的字符串的索引。（2）Max：最大值。（3）Min：最小值。（4）Value：控件的當前值?？梢允褂脤傩跃庉嬈鱽碓O(shè)置屬性 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，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。 句柄圖形之間的層次關(guān)系RootFigureAxesImageUncontrlolUimenuLIghtLinePatchRectangleSurfaceText 句柄圖形之間的層次關(guān)系圖可以創(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備。3．a(chǎn)xes函數(shù)：創(chuàng)建坐標軸圖形對象。4．line函數(shù)：畫線。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。幾個實用的小函數(shù)：uigetfile 選擇文件對話框uiputfile 保存文件對話框uisetcolor 設(shè)置顏色對話框fontsetcolor 設(shè)置字體對話框msgbox 消息框 warndlg 警告框 獲取與設(shè)置對象屬性常用函數(shù)：gcf函數(shù)：獲得當前圖形窗口的句柄gca函數(shù)：獲得當前坐標軸的句柄gco函數(shù)：獲得當前對象的句柄gcbo函數(shù)：獲得當前正在執(zhí)行調(diào)用的對象的句柄gcbf函數(shù)：獲取包括正在執(zhí)行調(diào)用的對象的圖形句柄delete函數(shù)：刪除句柄所對應(yīng)的圖形對象findobj函數(shù)：查找具有某種屬性的圖形對象設(shè)置方法：（1）get函數(shù)返回某些對象屬性的當前值。例如：p＝get(obj,39。Position39。)。 （2）函數(shù)set改變句柄圖形對象屬性，例如：set(obj,39。Position39。,vect)。第五章 系統(tǒng)軟件平臺的設(shè)計信號系統(tǒng)實驗繁多、復(fù)雜，許多實驗還需要輸入?yún)?shù)，若將系統(tǒng)設(shè)計成一個界面，使得系統(tǒng)繁重、擁擠，不能夠?qū)崿F(xiàn)友好、美化的界面的設(shè)計要求。因此，在設(shè)計界面的時候，采用一個主界面和若干子界面，每個子界面是一個模塊，實現(xiàn)一個實驗或功能，并通過主界面調(diào)用子界面的設(shè)計方法。本實驗系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計由兩部分組成: 界面模塊設(shè)計和菜單模塊設(shè)計。其中, 界面模塊總共包括八個模塊: 開始引導(dǎo)模塊、主模塊、序列基本計算模塊、基本信號的產(chǎn)生模塊、卷積模塊、傅里葉變換模塊、濾波器設(shè)計模塊和說明模塊。一個實驗界面模塊下面又有下一級實驗界面模塊,