【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方案選取本設(shè)計(jì)研究的信號(hào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是一個(gè)可執(zhí)行的系統(tǒng)，可以脫離它的開發(fā)軟件Matlab而獨(dú)立運(yùn)行。本系統(tǒng)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)參數(shù)的傳遞和生成可執(zhí)行文件，這對(duì)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(jì)，本章將在根據(jù)我們實(shí)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(hào)系統(tǒng)平臺(tái)，所以在選擇做界面的工具的時(shí)候也選擇Matlab。如果用VB做界面的話在后面實(shí)現(xiàn)信號(hào)波形的時(shí)候需要建立VB和Matlab的鏈接，那樣會(huì)增加工作量和工作難度，而且我們對(duì)他們的鏈接也是知之甚少，實(shí)際鏈接的時(shí)候會(huì)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?cè)趯W(xué)習(xí)《信號(hào)與系統(tǒng)》和《數(shù)字信號(hào)處理》課程時(shí)，做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候用的是Matlab軟件來實(shí)現(xiàn)信號(hào)波形的模擬以及處理，可以比較直觀準(zhǔn)確的看到波形，對(duì)Matlab軟件也有了初步的認(rèn)識(shí)，也可以用它編寫一些比較簡(jiǎn)單的程序來。在信號(hào)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(hào)波形這個(gè)模塊中我們選擇Matlab軟件。Matlab是Math和Works公司推出的一個(gè)為工程計(jì)算和數(shù)據(jù)分析而專門設(shè)計(jì)的高級(jí)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(jì)方案選擇在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中, 界面布局設(shè)計(jì)采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法, 即先設(shè)計(jì)引導(dǎo)界面和主界面, 再設(shè)計(jì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)子界面。界面設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)操作, 要想達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 必須借助于函數(shù)調(diào)用。在設(shè)計(jì)中, 各個(gè)回調(diào)函數(shù)的編寫順序則是采用自底向上的設(shè)計(jì)方法, 即先編制各個(gè)實(shí)驗(yàn)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(yùn)行環(huán)境 系統(tǒng)的基本模塊 基于MATLAB強(qiáng)大的功能，許多高校數(shù)字信號(hào)處理課程的實(shí)驗(yàn)都是以MATLAB作為仿真工具。本文利用MATLAB的GUIDE工具箱設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的圖形用戶界面GUI、實(shí)驗(yàn)主界面和實(shí)驗(yàn)子界面。這些界面以按鈕、靜態(tài)文本、編輯框和坐標(biāo)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將MATLAB軟件與多媒體硬件相結(jié)合，形成一種新的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)方式，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，幫助學(xué)生理解課堂數(shù)學(xué)理論。該實(shí)驗(yàn)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?jiǎng)澐忠韵聨讉€(gè)模塊：GUI模塊、實(shí)驗(yàn)主界面模塊、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容模塊。GUI模塊是一個(gè)主界面，實(shí)驗(yàn)主界面模塊根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)選擇了幾個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)。在對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的各界面開發(fā)過程中，需要對(duì)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(biāo)軸的鏈接等。整個(gè)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。 GUI界面退出實(shí)驗(yàn)主界面退出實(shí)驗(yàn)子界面實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)內(nèi)容退 出返 回退出 系統(tǒng)流程圖首先進(jìn)入GUI主界面，讓用戶可以自由選擇想了解的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)。在每個(gè)實(shí)驗(yàn)的窗口上又分別安放了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過實(shí)驗(yàn)主界面了解想要了解的知識(shí)，也可以通過輸入?yún)?shù)得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即把幾個(gè)實(shí)驗(yàn)放在一個(gè)界面上，這樣便于比較和分析。在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，界面布局設(shè)計(jì)是自頂向下的，即先設(shè)計(jì)GUI界面，再設(shè)計(jì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)子界面，界面上包括按鈕、坐標(biāo)軸、文本框等控件。界面設(shè)計(jì)完成后，只是一些靜態(tài)的畫面，而沒有實(shí)際操作意義，還不能用于實(shí)驗(yàn)操作，想要達(dá)到實(shí)驗(yàn)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(jì)中，各個(gè)回調(diào)函數(shù)的編寫順序則是自底向上的，即先編寫各個(gè)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(jì)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(jì)整個(gè)系統(tǒng)的GUI界面、實(shí)驗(yàn)主界面和各個(gè)子界面。（2）分別編寫各個(gè)子界面的各個(gè)控件對(duì)象的回調(diào)函數(shù)下的一系列程序，以實(shí)現(xiàn)控件相應(yīng)的控制功能，達(dá)到直接通過界面上各個(gè)控件就可以控制數(shù)據(jù)的輸入，并可以方便、直觀地對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照分析。（3）編寫GUI界面的回調(diào)函數(shù)下的程序，將各個(gè)子界面整合在GUI界面中，即通過GUI界面就可以進(jìn)入任何一個(gè)子界面并進(jìn)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(dòng)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(jìn)入 GUIDE。新建并且保存后，會(huì)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(duì)齊工具；Property Inspector：對(duì)象屬性觀察器；Object Browser：對(duì)象瀏覽器；Menu Editor：菜單編輯器。 使用控件新建一個(gè)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(dòng)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）控件每一個(gè)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(xiàng)。（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(shí)則表示不可。（2）Style：控件對(duì)象類型。（3）Tag：控件表示（用戶定義）。（4）TooltipString屬性：提示信息顯示。當(dāng)鼠標(biāo)指針位于此控件上時(shí)，顯示提示信息。（5）UserData：用戶指定數(shù)據(jù)。（6）Position：控件對(duì)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(xiàng)：即Cancel：取消中斷事件，queue：排隊(duì)（默認(rèn)設(shè)置）。（2）ButtonDownF屬性：按鈕按下時(shí)的處理函數(shù)。（3）CallBack屬性：是連接程序界面整個(gè)程序系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)性功能的紐帶。該屬性值應(yīng)該為一個(gè)可以直接求值的字符串，在該對(duì)象被選中和改變時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)地對(duì)字符串進(jìn)行求值。（4）CreateF：在對(duì)象產(chǎn)生過程中執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)。（5）DeleteF：刪除對(duì)象過程中執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)。（6）Interruptible屬性：指定當(dāng)前的回調(diào)函數(shù)在執(zhí)行時(shí)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(dāng)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(gè)控件都有幾種回調(diào)函數(shù)，右鍵選中的控件一般會(huì)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(huì)自動(dòng)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(gè)( 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(duì)象句柄，CreateF 是在控件對(duì)象創(chuàng)建的時(shí)候發(fā)生(一般為初始化樣式，顏色，初始值等)，DeleteF 實(shí)在空間對(duì)象被清除的時(shí)候發(fā)生，ButtonDownF和KeyPressF分別為鼠標(biāo)點(diǎn)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(shí)發(fā)生，下拉框改變值時(shí)發(fā)生，sliderbar 拖動(dòng)時(shí)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(gè)新的圖形對(duì)象。2．newplot函數(shù)：做好開始畫新圖形對(duì)象的準(zhǔn)備。3．a(chǎn)xes函數(shù)：創(chuàng)建坐標(biāo)軸圖形對(duì)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(duì)象。8．uicontrol函數(shù)：生成用戶控制圖形對(duì)象。 9．uimenu函數(shù)：生成圖形窗口的菜單中層次菜單與下一級(jí)子菜單。幾個(gè)實(shí)用的小函數(shù)：uigetfile 選擇文件對(duì)話框uiputfile 保存文件對(duì)話框uisetcolor 設(shè)置顏色對(duì)話框fontsetcolor 設(shè)置字體對(duì)話框msgbox 消息框 warndlg 警告框 獲取與設(shè)置對(duì)象屬性常用函數(shù)：gcf函數(shù)：獲得當(dāng)前圖形窗口的句柄gca函數(shù)：獲得當(dāng)前坐標(biāo)軸的句柄gco函數(shù)：獲得當(dāng)前對(duì)象的句柄gcbo函數(shù)：獲得當(dāng)前正在執(zhí)行調(diào)用的對(duì)象的句柄gcbf函數(shù)：獲取包括正在執(zhí)行調(diào)用的對(duì)象的圖形句柄delete函數(shù)：刪除句柄所對(duì)應(yīng)的圖形對(duì)象findobj函數(shù)：查找具有某種屬性的圖形對(duì)象設(shè)置方法：（1）get函數(shù)返回某些對(duì)象屬性的當(dāng)前值。例如：p＝get(obj,39。Position39。)。 （2）函數(shù)set改變句柄圖形對(duì)象屬性，例如：set(obj,39。Position39。,vect)。第五章 系統(tǒng)軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)信號(hào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)繁多、復(fù)雜，許多實(shí)驗(yàn)還需要輸入?yún)?shù)，若將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)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(jì)要求。因此，在設(shè)計(jì)界面的時(shí)候，采用一個(gè)主界面和若干子界面，每個(gè)子界面是一個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)驗(yàn)或功能，并通過主界面調(diào)用子界面的設(shè)計(jì)方法。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由兩部分組成: 界面模塊設(shè)計(jì)和菜單模塊設(shè)計(jì)。其中, 界面模塊總共包括八個(gè)模塊: 開始引導(dǎo)模塊、主模塊、序列基本計(jì)算模塊、基本信號(hào)的產(chǎn)生模塊、卷積模塊、傅里葉變換模塊、濾波器設(shè)計(jì)模塊和說明模塊。一個(gè)實(shí)驗(yàn)界面模塊下面又有下一級(jí)實(shí)驗(yàn)界面模塊,