【文章內(nèi)容簡介】 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(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(shí)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(shí)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(xí)《信號與系統(tǒng)》和《數(shù)字信號處理》課程時，做實(shí)驗的時候用的是 Matlab軟件來實(shí)現(xiàn)信號波形的模擬以及處理，可以比較直觀準(zhǔn)確的看到波形， 對 Matlab 軟件也有了初步的認(rèn)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(shí)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(shí)驗操作 , 要想達(dá)到實(shí)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(shí)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(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)字信號處理課程的實(shí)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(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號處理教學(xué)實(shí)驗系統(tǒng)的圖形用戶界面 GUI、實(shí)驗主界面和實(shí)驗子界面 。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(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(shí)驗主界面模塊、實(shí)驗結(jié)果和實(shí)驗內(nèi)容模塊。 GUI模塊是一個主界面，實(shí)驗主界面模塊根據(jù)數(shù)字信號處理課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)選擇了幾個典型的實(shí)驗。在對實(shí)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(biāo)軸的鏈接等。 整個系統(tǒng)的 功能結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 圖 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。在每個實(shí)驗的窗口上又分別安放了實(shí)驗內(nèi)容和實(shí)驗結(jié)果，通過實(shí)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(shí)驗結(jié)果，即把幾個實(shí)驗放在一個界面上，這樣便于比較和分析。 系統(tǒng)設(shè)計步驟 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(shí)驗子界面，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)驗操作，想要達(dá)到實(shí)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： GUI 界面 退出 實(shí)驗主界面 退出 實(shí)驗子界面 實(shí)驗結(jié)果 實(shí)驗內(nèi)容 退 出 返 回 退出 （ 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(shí)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(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控件就可以控制數(shù)據(jù)的輸入，并可以方便、直觀地對實(shí)驗內(nèi)容及實(shí)驗結(jié)果進(jìn)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(jìn)入任何一個子界面并進(jìn)行操作。 創(chuàng)建 GUI 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(jìn)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(biāo)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(dāng)鼠標(biāo)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(rèn)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(shí)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(jìn)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(dāng)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(dāng)前值。 可以使用屬性編輯器來設(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(shí)在空間對象被清除的時候發(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 圖 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(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。 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(shí)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 Root Figure Axes Image Uncontrlol Uimenu LIght Line Patch Rectangle Surface Text 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(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)前對象的句柄 gcbo 函數(shù)：獲得當(dāng)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(dāng)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(shí)驗繁多、復(fù)雜，許多實(shí)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(shí)現(xiàn)一個實(shí)驗或功能，并通過主界面調(diào)用子界面的設(shè)計方法。 本實(shí)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(shí)驗界面模塊下面 又有下一級實(shí)驗界面模塊 , 如濾波器設(shè)計模塊下面還有 FIR 濾波器設(shè)計模塊和 IIR 濾波器設(shè)計模塊 , 其中 FIR 濾波器模塊又包含 FIR 濾波器線性的判斷實(shí)驗界面、窗函數(shù)的頻率響應(yīng)實(shí)驗界面和 FIR 濾波器的設(shè)計實(shí)驗界面 。 IIR 濾波器模塊又包含完全 IIR 濾波器的設(shè)計實(shí)驗界面和典型 IIR 濾波器實(shí)驗界面 。 主界面中還包含了說明模塊。在菜單設(shè)計時 , 在實(shí)驗子界面中除使用系統(tǒng)約定的菜單條外 , 還增加了幾個