【正文】 如下圖53所示：圖53 正弦信號輸入框點擊“正弦信號”按鈕，生成波形如圖54所示：圖54 幅值為2的正弦信號波形圖正弦信號是周期信號，根據(jù)正弦信號的關(guān)系式和周期與頻率的關(guān)系式能輕易驗證出此圖形的正確性。當(dāng)輸入幅值=1，頻率==1時所形成的圖形如下圖55所示：圖55 幅值為1的正弦信號波形圖通過兩張圖的對比，發(fā)現(xiàn)前者的頻率和振幅都是后者的兩倍，相位沒有發(fā)生變化，則表示波形可以正確的按照參數(shù)的變化而變化。指數(shù)函數(shù)：當(dāng)輸入幅值==1時，如下圖56所示：圖56 指數(shù)信號輸入框點擊“指數(shù)函數(shù)”按鈕，生成的波形如下圖57所示：圖57 幅值為2，相位為1的指數(shù)信號波形圖通過指數(shù)函數(shù)的關(guān)系式把數(shù)據(jù)帶進去驗證出此圖形的正確性。當(dāng)輸入幅值=2，相位=1時，生成的圖形如下圖58所示：圖58 幅值為2，相位為1的指數(shù)信號波形圖通過兩張圖的對比發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入的相位不同時，圖形有時候遞增，有時候遞減，則表示波形可以正確的按照參數(shù)的變化而變化。階躍信號：因為階躍函數(shù)是一個特殊函數(shù)，已經(jīng)定義好了函數(shù)值，所以使用偏移量來實現(xiàn)函數(shù)的驗證。當(dāng)輸入偏移量=2時，如下圖59所示：圖59 階躍信號輸入框點擊“階躍信號”按鈕，形成的圖象如下圖510所示：圖510 平移量為2的階躍信號波形圖通過階躍函數(shù)的定義發(fā)現(xiàn)圖象的正確性。當(dāng)輸入平移量=2時，形成的圖象如下圖511所示：圖511 平移量為2的階躍信號波形圖通過兩張圖的對比發(fā)現(xiàn)平移量是符合“左加右減”的原則進行平移的。則表示波形可以正確的按照參數(shù)的變化而變化。沖激信號的平移量2，2對比圖如下圖512所示:圖512 沖激信號平移量+2，2對比圖抽樣信號的平移量2，2的對比圖如下圖513所示：圖513 抽樣信號平移量+2，2的對比圖通過兩張圖的比較不難發(fā)現(xiàn)沖激信號，抽樣信號平移量的準確性，符合實驗的要求。② 周期信號合成與分解模塊在本模塊里為了方便，在編輯框里輸入幅值為2，周期為2的方波，點擊“原始方波”按鈕生成波形，如下圖514所示：圖514 方波輸入框在前N次諧波疊加中選中1，點擊“信號疊加”按鈕，如下圖515所示：圖515 信號疊加輸入框就生成了1次諧波信號的疊加圖像，如下圖516所示：圖516 1次諧波疊加波形圖因為只有一次諧波的疊加，用戶發(fā)現(xiàn)生成的波形與原波形還是有差距的，并不能滿足實驗的要求，就需要選擇更多次的諧波疊加看看結(jié)果如何，所以選取7次諧波疊加，如下圖517所示：圖517 7次諧波疊加波形圖在圖中發(fā)現(xiàn)當(dāng)7次諧波疊加生成的新信號與原信號能近似的相似，驗證了信號合成所需要的原理。③ 抽樣定理驗證模塊在本模塊中，用戶要驗證抽樣定理的正確性，所以選擇的頻率要適當(dāng)，能滿足實驗的需求。為了方便實驗的需求，用戶選取原始波形最大頻率為100Hz的信號，在采樣頻率中選擇100Hz的頻率，如下圖518所示：圖518 采樣頻率為100Hz的波形圖當(dāng)選擇采樣頻率換成300Hz時，生成的圖形如下圖519所示：圖519 采樣頻率為300Hz的波形圖當(dāng)選擇采樣頻率換成1000Hz時，生成的圖形如下圖520所示：圖520 采樣頻率為1000Hz的波形圖通過3張圖片的對比可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原始頻率一定時，輸入不同的采樣頻率，當(dāng)采樣頻率低于2倍的原始最高頻率時，圖形明顯失真，不符合實驗的需要，當(dāng)采樣頻率高于2倍的原始最高頻率時，可以發(fā)現(xiàn)圖形開始慢慢不失真了，能顯示出實驗需要的圖形來，當(dāng)采樣頻率遠遠高于2倍的最高頻率時，可以發(fā)現(xiàn)圖形的變化越來越符合實驗的需要，一點都不怎么失真了，通過不同頻率的變化，能很好的理解采樣定理的含義了。④ 零極點分布與沖激響應(yīng)關(guān)系的模塊當(dāng)用戶在分母多項式系數(shù)框里輸入8,2,3,1,5的值，在分子多項式系數(shù)框里輸入1,3,2的值，生成的圖形如下圖521所示： 圖521 零極點與沖激響應(yīng)圖當(dāng)用戶在分母多項式系數(shù)框里面輸入5,9，7，8的值，在分子多項式系數(shù)框里面輸入1,3,2的值，生成的圖形如下圖522所示：圖522 零極點與沖激響應(yīng)圖通過兩張圖的對比不難發(fā)現(xiàn)，輸入不同的變量值，通過代碼的計算，系統(tǒng)在圖中標(biāo)出函數(shù)的零極點的位置，當(dāng)極點在左半開平面時，可以發(fā)現(xiàn)沖激響應(yīng)沒有失真，系統(tǒng)還是比較穩(wěn)定的，當(dāng)極點在右半開平面時，可以發(fā)現(xiàn)沖激響應(yīng)失真了，系統(tǒng)不穩(wěn)定了，基本上能觀察出實驗的需求。測試了各個子界面的波形數(shù)據(jù)，基本可以滿足此次試驗的功能需求。在主界面模塊中，用戶可以隨意切換到所需要的子界面當(dāng)中不影響試驗的進行，很好地體現(xiàn)了GUI的交互友好性，主界面還是比較單調(diào)，整體布局不是太美觀，可以進行改進，使界面看起來更加絢麗多彩。基本信號產(chǎn)生的界面實現(xiàn)的波形比較豐富，可以實現(xiàn)參數(shù)的傳遞，能直觀的看見波形隨著參數(shù)的改變而進行不同的變化。但是波形選擇比較單調(diào)，用戶可以再增加多個種類信號，讓觀察人員對所有信號的產(chǎn)生變化都能有一個大體的了解。在周期信號合成與分解的模塊當(dāng)中周期信號編寫的比較單調(diào)，用戶還可以加入三角波進行試驗更加完美。在抽樣定理驗證的模塊當(dāng)中波形隨著頻率的該變量并不是太明顯的，并不能很好地觀察出實驗的效果出來，還需要進行完善，讓波形的改變量幅度比較大，讓觀察者觀察起來清晰可見。在零極點分布與沖激響應(yīng)的關(guān)系當(dāng)中，基本能滿足實驗的要求了，不需要太大的改動。本章節(jié)是一個后續(xù)測試環(huán)節(jié)，來檢查驗證設(shè)計出的系統(tǒng)是否完整性。用戶完成的功能都是仿真，對信號波形的動態(tài)仿真。在基本信號產(chǎn)生模塊，周期信號合成與分解模塊，抽樣定理的驗證模塊和零極點分布與沖激響應(yīng)關(guān)系的模塊當(dāng)中，用戶輸入不同的數(shù)據(jù)之后，結(jié)果會以可視化的方式顯示出來，都是一些靜態(tài)的演示圖，通過編程來實現(xiàn)。通過測試，本系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性，能基本滿足實驗的需求。編寫一個功能完善的軟件是需要經(jīng)過多次的測試調(diào)試才能夠運行出來的，本實驗考查編寫人員的耐心和分析能力的過程，思考問題要全面，有問題不可怕，可怕的是你在問題面前的驚慌失措，不能很好解決問題。43計算機信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書總結(jié)在何松老師的指導(dǎo)下，本次畢業(yè)設(shè)計，就要畫上一個完整的句號了。經(jīng)過三個多月的畢業(yè)設(shè)計，發(fā)現(xiàn)自己在理論研究和實際工作能力等方面都得到了提高，受益匪淺。這些無疑會對我今后的工作和學(xué)習(xí)帶來很大的幫助。通過對信號與系統(tǒng)實驗平臺這個課題的開發(fā)，我們在開發(fā)能力上有了很大的提高，自己還有很大的進步空間。以MATLAB為平臺開發(fā)的“信號與系統(tǒng)”教學(xué)輔助軟件充分利用了計算機快速運算,文字、圖形及交互式人機界面的特點，利用MATLAB 的數(shù)值分析及計算結(jié)果可視化、信號處理工具箱等強大的功能，將“信號與系統(tǒng)”課程中較難掌握和理解的重點理論和公式通過概念瀏覽、動態(tài)演示等形式，形象生動地展現(xiàn)在我們面前，從而使學(xué)生對所學(xué)知識的理解更加清晰透徹，同時利用MATLAB軟件中的數(shù)值計算工具箱，使學(xué)生從大量繁瑣的手工數(shù)學(xué)運算中解放出來，把更多的時間精力留給對基本概念和基本方法的思考當(dāng)中。本文首先介紹了基于MATLAB的信號與系統(tǒng)實驗平臺的開發(fā)現(xiàn)狀和研究本課題的意義，以及本文的主要工作，對基于MATLAB的信號與系統(tǒng)實驗平臺有一個大概的認識，在此基礎(chǔ)上指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計的制作與完成。在第二章中介紹了開發(fā)平臺，在第三章中我們詳細介紹了實驗原理與設(shè)置，給我們有了一個理論上的了解，為后面的設(shè)計帶來了方便。最后我們設(shè)計出了需要的實驗平臺并進行檢測，基本符合我們的要求。雖然信號與系統(tǒng)實驗平臺基本順利完成并能夠正常運行，但是我們所做的平臺還是一個基礎(chǔ)性的平臺，只能滿足一些基本的不太復(fù)雜的實驗，所以要想成為一個大范圍內(nèi)廣泛使用的實驗平臺，我們還需要投入更大的人力財力，引進更多的技術(shù)來實現(xiàn)實驗的完善。在短時間內(nèi)順利完成一個軟件，緊靠個人的能力是不夠的，需要別人的幫助與自己的刻苦努力。MATLAB具有很好的圖像處理功能，開發(fā)效率高，所以選取這個軟件。熟練使用開發(fā)工具并不等于編程，掌握一種開發(fā)工具并不容易，MATLAB語言比C語言等其他語言簡單許多，理解上不復(fù)雜，MATLAB的控件程序已經(jīng)編寫完畢，省了我們的時間，我們設(shè)計的各個子系統(tǒng)之間互相獨立，條理清晰，能方便快捷地在各個界面中切換。這次畢業(yè)設(shè)計是第一次接觸這個軟件，給自己也是一種嘗試。在編程中我們遇到了一些麻煩，通過老師，同學(xué)的解答，基本能順利地完成。在整個畢業(yè)設(shè)計期間，我們對自己有了更加理性的認識，我們的軟件的思想是有限的，軟件需求的能力也是有限的，不能很好地滿足所有的需求，盡管如此，我們的編程能力和系統(tǒng)規(guī)劃能力都有了一個提高。大學(xué)畢業(yè)設(shè)計是我們所必須經(jīng)歷的一個過程，是對我們大學(xué)四年學(xué)的知識的總結(jié)，是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己所學(xué)的知識還沒有完全掌握住，自己對自己的定位不清晰，有點眼高手低，明白了學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作，生活中都應(yīng)該不斷地去學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識和綜合素質(zhì)。畢業(yè)設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。致謝首先要感謝本次畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)老師何松老師。何老師是一位非常負責(zé)的老師，她經(jīng)常和我聯(lián)系指導(dǎo)我、督促我完成畢設(shè)，正是由于她悉心的指導(dǎo)與無微不至的幫助，使得我的畢業(yè)設(shè)計完成的比較出色。不過在設(shè)計過程中我也遇到了一些疑難問題，但在何老師的細心的指導(dǎo)下，經(jīng)過她的講解，學(xué)到了不少知識和有用的方法來解決問題。在此，對何松老師表示由衷的謝意！另外，還要感謝這四年來所有老師對我的辛苦培育，還有這四年來所有關(guān)心我的人，沒有你們，我也不能很好地完成此次任務(wù)。畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，但由于時間倉促、經(jīng)驗不足等因素，我的課題中必然還存在著很多的問題，歡迎各位老師與同學(xué)能夠指點意見。我當(dāng)在接受意見的同時加以改正，將其完善。參考文獻參考文獻[1] 羅華飛. MATLAB GUI設(shè)計學(xué)習(xí)手冊[M].北京航空航天大學(xué)出版社，[2] （美）亨塞爾曼，譯者： 7[M].清華大學(xué)出版社，[3] 杜世民, 楊潤萍. 基于 Matlab GUI 的 “信號與系統(tǒng)” 教學(xué)仿真平臺開發(fā)[J]. 實驗技術(shù)與管理, 2012, 29(3): 8790[4] 胡異丁, 甘俊英. MATLAB 軟件在信號與系統(tǒng)實踐教學(xué)中的意義[J]. 實驗室科學(xué), 2008 (3): 106108[5] 干玲, 杜艷, 劉晶晶. 基于 MATLAB 的 “信號與系統(tǒng)” 實驗仿真系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 2010[6] 付海燕, 宮平, 馬幼軍. 基于 GUI 交互式的信號與系統(tǒng)實驗平臺設(shè)計[J].2009[7] 邢國泉, 但漢久. 基于 Matlab 的控制系統(tǒng)分析 [J][J]. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2009, 32(16): 153154.[8] 紀元法, 孫希延. 基于 MATLAB 的 “信號與系統(tǒng)” 軟件實驗系統(tǒng)設(shè)計與實踐[J]. 科技信息, 2010 (030): I0383I0383.[9] 李紅星. 基于 MATLAB GUI 的圖形交互式數(shù)字信號處理實驗平臺[J]. 2010.[10] 高恒偉, 宋余君, 何輝. 基于 MATLAB GUI 的傅里葉變換分析的仿真設(shè)計[J]. 2010.[11] 鄭君里. 信號與系統(tǒng)（第三版）[M].[12] 宋戰(zhàn)杰，嵌入式GUI系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].2007[13] 董靜薇, 于廣艷. 基于 Matlab 的 FFT 頻譜分析及 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計[J]. 軟件導(dǎo)刊, 2008.[14] 胡力, 胡曉, 徐倩. 基于 Matlab Web 服務(wù)器的虛擬實驗平臺的實現(xiàn)[J]. 吉首大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版), 2008, 29(4).[15] 劉星. 基于 DSP 的信號與系統(tǒng)實驗裝置的研究[D]. 北京化工大學(xué), 2009.[16] 梁虹, 楊鑒, 普園媛, 等. “信號與系統(tǒng)” 實驗教學(xué)建設(shè)[J]. 電子信息實驗教學(xué)改革與探索, 138.[17] 高恒偉, 宋余君, 何輝. 基于 MATLAB GUI 的傅里葉變換分析的仿真設(shè)計[J]. 2010.[18] Aliane N. A MATLAB/Simulinkbased interactive module for servo systems learning[J]. Education, IEEE Transactions on, 2010, 53(2): 265271.[19] Ferri B H, Ahmed S, Michaels J E, et al. Signal processing experiments with the LEGO MINDSTORMS NXT kit for use in signals and systems courses[C]//American Control Conference, 2009. ACC39。09. IEEE, 2009: 37873792.[20] Kuo S M, Lee B H, Tian W. RealTime Digital Signal Processing: Fundamentals, Implementations and Applications[M]. John Wiley amp。 Sons, 201