【文章內(nèi)容簡介】 信號與系統(tǒng)虛擬實驗系統(tǒng)信號實驗系統(tǒng)實驗連續(xù)時間信號離散時間信號信號的產(chǎn)生與表示時域運算、卷積傅里葉變換拉普拉斯變換信號的產(chǎn)生與表示時域運算、卷積和Z變換連續(xù)時間系統(tǒng)離散時間系統(tǒng)系統(tǒng)時域分析系統(tǒng)頻域分析系統(tǒng)S域分析系統(tǒng)時域分析系統(tǒng)Z域分析圖21 系統(tǒng)總模塊結(jié)構(gòu)框圖 連續(xù)系統(tǒng)分析的模塊介紹本文主要是針對以MATLAB為軟件平臺的信號系統(tǒng)實驗平臺的設計，用MATLAB語言編程開發(fā)一個適合小型的信號系統(tǒng)實驗平臺，方便學生學習。具體的工作主要有：連續(xù)系統(tǒng)時域響應的分析與實例。連續(xù)系統(tǒng)頻率特性的分析與實例。連續(xù)系統(tǒng)復頻域分析及零極點分析實例。連續(xù)系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)的設計。 連續(xù)系統(tǒng)設計流程圍繞信號與系統(tǒng)課程的主要內(nèi)容，進行了基于MATLAB圖形用戶界面的信號與系統(tǒng)綜合實驗系統(tǒng)的設計總體的設計步驟如下：分析系統(tǒng)所要求實現(xiàn)的主要功能，明確設計任務，劃分結(jié)構(gòu)；確定該系統(tǒng)的信號處理教學實驗；利用m語言編寫及調(diào)試單個實驗程序；利用GUIDE設計圖形用戶界面；編寫圖形用戶界面的回調(diào)函數(shù)；系統(tǒng)總體的調(diào)試和完善。3 設計開發(fā)環(huán)境介紹系統(tǒng)仿真設計的開發(fā)環(huán)境包括開發(fā)語言與開發(fā)工具。，開發(fā)工具為圖形用戶界面（GUI）。 MATLAB MATLAB(MATrix LABoratory)語言是美國的Cleve Moler博士構(gòu)思并開發(fā)集命令翻譯、科學計算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)，是目前國際工程控制界應用最廣、最流行的一種控制系統(tǒng)計算機輔助設計的軟件工具，它集成了計算功能，符號運算，數(shù)據(jù)可視化等功能，具有功能強大、界面友好、配套工具箱完善等特點，其SIMULINK仿真環(huán)境及S函數(shù)的應用為我們提供了有效實用的設計方法，該軟件先前的版本與Visual C++和Visual Basic等可視化編程軟件相比功能較差，但是新版的MATLAB ，其可視化編程能力有了很大程度的提高。該軟件最突出的特點就是簡潔的，開放式代碼。提供了更為直觀，符合人們思維習慣的代碼，現(xiàn)簡單介紹該軟件的主要特點。語言簡單，代碼靈活，極其豐富的庫函數(shù)資源。在程序設計中該軟件對代碼的書寫形式?jīng)]有很嚴格的限制，同時利用豐富的庫函數(shù)簡化了子程序的編寫任務，利用極其豐富的庫函數(shù)可以使程序開發(fā)避免繁雜的子程序編程任務避免了一些不必要的錯誤，提高了程序的可靠性。豐富靈活的運算符。MATLAB提供了和C語言一樣多的運算符，使用這些運算符可使程序短小、靈活。面向?qū)ο缶幊毯徒Y(jié)構(gòu)化控制功能。，使得界面編程更加自由，方便。程序設計自由度大。，用戶無須對矩陣進行預定義就可以使用，對數(shù)組和變量的應用也得到很大程度的擴展。程序可移植性好，基本上可以不作修改就可以在各種型號的計算機和操作系統(tǒng)上運用。分門別類的工具箱是該軟件的又一大特點。核心工具箱和學科類的工具箱。這些工具箱都是該學科的高水平的專業(yè)人士所編，所以用戶可以直接使用，提高了編程效率。開放的共享源代碼。開放性的代碼是該軟件最受歡迎的另一大特點。所有的核心文件和工具箱文件都是可讀可該的源代碼。所以MATLAB語言被稱為第四代編程語言。 圖形用戶界面(GUI)圖形用戶界面（GUI）是用戶與計算機程序之間的交互方式，是用戶與計算機進行信息交流的方式。本文利用MATLAB的GUIDE工具箱設計并實現(xiàn)了數(shù)字信號處理教學實驗系統(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方式，有助于提高學生學習的效率，幫助學生理解課堂數(shù)學理論。 創(chuàng)建GUI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。如圖31所示：圖31 創(chuàng)建GUI新建并且保存后，會生成相應的fig文件和m文件。 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。可以使用屬性編輯器來設置屬性，如圖32所示：圖32 控件屬性 寫回調(diào)函數(shù)callback如果控件是按鈕，那點擊按鈕時，則按鈕下的callback就會執(zhí)行；如果是滑塊，則拖動滑塊時，滑塊名下的callback就會執(zhí)行；總之，就是對控件默認操作時，MATLAB后臺就會自動調(diào)用它名下的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，如圖33所示：圖33 寫回調(diào)函數(shù)然后就可以跳轉(zhuǎn)到相應的Editor中編輯代碼，GUIDE會自動生成相應的函數(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 是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。4 連續(xù)系統(tǒng)的分析與仿真設計連續(xù)系統(tǒng)的分析包括時域、頻域和復頻域的分析。其中，連續(xù)系統(tǒng)的時域分析主要介紹系統(tǒng)的零狀態(tài)響應，頻域分析主要介紹系統(tǒng)的頻率特性，復頻域分析主要介紹系統(tǒng)的零極點分布與穩(wěn)定性。通過這些分析，我們可以很好地理解連續(xù)系統(tǒng)的特性，進而，運用圖形用戶界面來設計信號與系統(tǒng)實驗的仿真系統(tǒng)。 連續(xù)系統(tǒng)的時域分析在時域，可以用微分方程來表示連續(xù)系統(tǒng)。所謂系統(tǒng)的時域分析，就是對于給定的激勵，根據(jù)描述系統(tǒng)響應與激