數(shù)字信號課程設(shè)計報12

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字信號處理已成為一個極其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，在通信、語音、圖像、遙感、生物工程等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字信號處理的核心內(nèi)容主要是信號的獲取、傳輸和處理、識別及綜合等。信號是信息的載體，系統(tǒng)是信息處理的手段。因此，為了更好的研究信號和系統(tǒng)的基本理論與方法，使同學(xué)們更好地理解和掌握數(shù)字信號處理的理論

2、知識，在實驗過程中，借助MATLAB這個平臺來進行輔助設(shè)計。</p><p>　　MATLAB是用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境。作為強大的科學(xué)計算平臺，它幾乎滿足所有的計算要求。隨著對仿真和程序設(shè)計通用性及可視化需求的日益增加，MATLAB著重改善了圖形用戶界面的制作，極大地滿足了用戶的需求。 </p><p>　　MATLAB的GUID是專門

3、用于圖形用戶界面的快速開發(fā)環(huán)境，本設(shè)計利用MATLAB的GUIDE工具箱制作了一套輔助“數(shù)字信號處理”課程教學(xué)的實驗軟件包。該實驗軟件包是由一系列形象的圖形用戶界面組成，每個界面以坐標窗口、彈出框、按鍵、動態(tài)文本框等為基本部分，構(gòu)建了較為完善和友好的人機交互方式，使用便捷。</p><p>　　關(guān)鍵詞 數(shù)字信號處理；GUI；教學(xué)實驗；離散傅里葉變換；數(shù)字濾波器</p><p><b

4、>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　第1章 3</b></p><p>　　1.1設(shè)計內(nèi)容與要求 3</p><p>　　1.2 MATLAB GUI的簡介與特點4</p><p>　

5、　第2章 基本理論4</p><p>　　2.1 離散時間信號和離散時間系統(tǒng)4</p><p>　　2.2 離散傅里葉變換及其快速算法5</p><p>　　2.3 數(shù)字濾波器的原理和設(shè)計6</p><p>　　2.4 雙音多頻信號檢測和語音濾波7</p><p>　　第3章 系統(tǒng)GUI界面設(shè)計與實現(xiàn)8&l

6、t;/p><p><b>　　3.1 概述8</b></p><p>　　3.1.1創(chuàng)建GUI8</p><p>　　3.1.2 寫回調(diào)函數(shù) CallBack10</p><p>　　3.1.3 句柄圖形之間的層次關(guān)系11</p><p>　　3.1.4 獲取與設(shè)置對象屬性11</p&

7、gt;<p>　　3.2 用戶登錄界面的設(shè)計與實現(xiàn)11</p><p>　　3.3 離散時間信號與離散時間系統(tǒng)的GUI界面的設(shè)計與實現(xiàn)13</p><p>　　3.3.1 離散時間信號的設(shè)計與實現(xiàn)14</p><p>　　3.3.2 線性卷積的設(shè)計與實現(xiàn)16</p><p>　　3.3.3 離散時間系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)17

8、</p><p>　　3.3.4 離散時間信號傅里葉變換及系統(tǒng)頻率響應(yīng)的設(shè)計與實現(xiàn)19</p><p>　　3.3.5 信號取樣的設(shè)計與實現(xiàn)21</p><p>　　3.3.6 Z的正反變換及系統(tǒng)函數(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)23</p><p>　　3.4 離散傅里葉變換及其快速算法的GUI界面的設(shè)計與實現(xiàn)24</p><p&

9、gt;　　3.4.1 離散傅里葉級數(shù)(DFS)的設(shè)計與實現(xiàn)24</p><p>　　3.4.2 離散傅里葉變換(DFT)的設(shè)計與實現(xiàn)26</p><p>　　3.4.3 循環(huán)卷積的設(shè)計與實現(xiàn)28</p><p>　　3.4.4 快速傅里葉變換（FFT）30</p><p>　　3.4.5 信號譜分析的設(shè)計與實現(xiàn)31</p>

10、;<p>　　3.5 數(shù)字濾波器的GUI界面的設(shè)計與實現(xiàn)32</p><p>　　3.5.1 巴特沃斯低通濾波器的設(shè)計與實現(xiàn)33</p><p>　　3.5.2 切比雪夫I型低通濾波器的設(shè)計與實現(xiàn)34</p><p>　　3.5.3 窗函數(shù)法設(shè)計FIR低通濾波器的設(shè)計與分析35</p><p>　　3.5.4 頻率取樣法

11、設(shè)計FIR低通濾波器的設(shè)計與實現(xiàn)40</p><p>　　3.6 雙音多頻信號檢測及語音濾波實驗的GUI界面的設(shè)計與實現(xiàn)41</p><p>　　3.6.1 雙音多頻(DTMF)信號檢測的設(shè)計與實現(xiàn)41 </p><p>　　3.6.2語音濾波實驗的設(shè)計與實現(xiàn)46

12、 </p><p>　　第4章 設(shè)計總結(jié)和心得47</p><p>　　4.1 設(shè)計總結(jié)..48</p><p>　　4.2設(shè)計心得..49</p><p><b>　　第1章 </b></p><p>　　1.1 設(shè)

13、計內(nèi)容與要求</p><p>　　本設(shè)計任務(wù)是利用MATLAB的圖形用戶界面設(shè)計向?qū)UIDE工具箱建立一個與本科數(shù)字信號處理理論教學(xué)相配套的實驗教學(xué)仿真平臺。具體要求如下：</p><p>　　1、構(gòu)建總體結(jié)構(gòu)框架：</p><p>　　通過查閱相關(guān)資料、熟悉教材（主要針對姚天任，江太輝等編著的《數(shù)字信號處理（第3版）》）的內(nèi)容與結(jié)構(gòu)、研究本課程對實驗的要求，構(gòu)建

14、一個總體的與教材配套的結(jié)構(gòu)框架；</p><p><b>　　2、構(gòu)建實驗界面：</b></p><p>　　要求用MATLAB的GUI中的坐標窗口、彈出框、按鍵、動態(tài)文本框等搭建一系列的仿真友好界面，使得即便不懂MATLAB 語言編程的同學(xué),也可以非常方便地使用和理解；</p><p>　　3、實現(xiàn)具體界面的功能：</p>&l

15、t;p>　　要求用MATLAB編程語言來實現(xiàn)每一個具體界面的具體實驗功能，以達到對相關(guān)內(nèi)容的仿真。</p><p>　　1.2 MATLAB GUI的簡介及特點</p><p>　　MATLAB 是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATALB

16、可以創(chuàng)建圖形用戶界面GUI ( GraphicalUser Interface) ,它是用戶和計算機之間交流的工具。MATLAB 將所有GUl 支持的用戶控件都集成在這個</p><p>　　MATLAB將所有圖形用戶界面（Graphical User Interface，簡稱GUI）支持的用戶控件都集成在GUIDE工具箱中，并提供界面外觀、屬性和行為響應(yīng)方式的設(shè)置方法。圖形用戶界面（GUI）是指由窗口、菜單、對

17、話框等各種圖形對象組成的用戶界面。在MATLAB中，基本的圖形用戶界面對象包含：下拉及彈出式菜單對象，多種界面元素如按鈕（PUSH BUTTON）、選項鈕（RADIO BUTTON）、可編輯文本框（EDIT BOX）、靜態(tài)文本框（STATIC TEXT）、檢查框（CHECK BOXES）、坐標（AXES）等。根據(jù)這些圖形對象，可以設(shè)計出界面友好、操作方便的圖形用戶界面[9]。</p><p>　　在設(shè)計一個圖形用

18、戶界面時，只需在GUI設(shè)計窗口左邊的控件工具欄中選擇一個所需要的對象，以拖拽的方式在對象設(shè)計區(qū)生成該對象，其對象的創(chuàng)建方式方便、簡單。創(chuàng)建了所需要的對象之后，可以在該控件的從callback函數(shù)中編寫M程序，以實現(xiàn)對象的功能。 </p><p><b>　　第2章 基本理論</b></p><p>　　2.1 離散時間信號和離散時間系統(tǒng)</

19、p><p>　　離散時間信號和離散時間系統(tǒng)的知識首先包括序列的表示法和基本類型，線性非移變系統(tǒng)以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性和因果性問題，卷積；其次包括離散時間信號的傅里葉變換（DTFT）和系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的概念，及離散時間信號的取樣等基本知識；最后，包括z變換的定義和收斂域、Z的正反變換的定理和性質(zhì)。</p><p>　　在離散時間系統(tǒng)中，信號是用離散時間的數(shù)字序列表示的。離散時間信號有一些典型常用的基本序

20、列，即單位取樣序列、單位階躍序列、矩形序列、實指數(shù)序列、復(fù)指數(shù)序列、正弦型序列。下面分別介紹這些典型序列的基本形式。</p><p><b>　　單位取樣序列</b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　注意與之見的區(qū)別，是一個確定的物理量，而不是確定的物理量，而是一種數(shù)學(xué)抽象。</p

21、><p><b>　　單位階躍序列</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　與連續(xù)階躍信號不同，在=0時，單位階躍序列是有定義的。</p><p><b>　　矩形序列</b></p><p><b>　?。?-

22、3）</b></p><p>　　N表示矩形序列的長度。</p><p><b>　　實指數(shù)序列</b></p><p>　　實指數(shù)序列有單邊和雙邊實指數(shù)序列之分，大多數(shù)情況下，所要研究的都是單邊實指數(shù)序列，因此這里只介紹單邊實指數(shù)序列，單邊實指數(shù)序列可表示為：</p><p><b>　?。?-4

23、）</b></p><p><b>　　復(fù)指數(shù)序列</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中，通常稱為阻尼系數(shù)，稱為數(shù)字域頻率（單位為弧度）。</p><p><b>　　正弦型序列</b></p><p&

24、gt;<b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中，A為幅度，稱為數(shù)字域頻率，為初相（單位為弧度）。</p><p>　　信號處理的目的之一就是要把信號變換成人們需要的某種形式。各種離散時間系統(tǒng)就是把輸入序列變換成所需要的輸出序列的系統(tǒng)。如果一個系統(tǒng)滿足疊加原理，且該系統(tǒng)的響應(yīng)與輸入信號施加于系統(tǒng)的時刻無關(guān)，則該系統(tǒng)是線性非移變系統(tǒng)（LSIS）。線性非移變

25、系統(tǒng)有一個重要的特性，它的輸入序列與輸出序列之間存在著線性卷積關(guān)系。若和分別為系統(tǒng)的輸入和輸出，為該系統(tǒng)的單位取樣響應(yīng)，對于線性非移變系統(tǒng)而言，有如下線性卷積關(guān)系：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　其中*表示卷積。</b></p><p>　　與連續(xù)時間信號的傅里葉變換定義相類似

26、，離散時間信號x(n)的傅里葉變換定義為：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　系統(tǒng)的單位取樣響應(yīng)h(n)的DTFT為系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，即</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　離散時間信號常常是由連續(xù)時間信號經(jīng)周期取樣得到的。連續(xù)信號經(jīng)過

27、取樣（理想取樣）后輸出為：</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　系統(tǒng)頻域分析方法還有Z變換，Z變換是離散時間信號的一種重要的變換。Z變換的定義為：</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　2.2 離散傅里葉變換及其快速算法</p&

28、gt;<p>　　這里所要介紹的離散傅里葉變換（DFT）時域和頻域都是離散的，而離散傅里葉變換的快速算法即快速傅里葉變換（FFT）在處理有限長序列時起著極其重要的作用。這部分所包含的知識有：周期序列的傅里葉級數(shù)及其性質(zhì)；有限長序列的傅里葉變換表示——離散傅里葉變換，及離散傅里葉變換的性質(zhì)，循環(huán)卷積等；快速傅里葉變換，及由FFT進行信號譜分析等。</p><p>　　一個周期為N的周期序列可以表示為&

29、lt;/p><p>　　， （2-12）</p><p>　　周期序列的離散傅里葉級數(shù)（DFS）變換對如下：</p><p>　　（2-13） （2-14）</p><p>　　一個周期序列雖然是無限長的，但是只要知道它的一個周期就可知道它的整個序列。這正是周期序列與有限長序列之間的聯(lián)系。</p

30、><p>　　有限長序列的傅里葉變換稱為離散傅里葉變換（DFT），DFT的表達式為：</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　有限長序列的DFT即仍是有限長序列。</p><p>　　在MATLAB，我們可以直接調(diào)用函數(shù)fft( )和ifft( )來計算序列的FFT和IFFT。下圖2-1列出了當

31、N=8時的時間抽選的FFT流程圖，頻率抽選的FFT流程圖與時間抽選的FFT流程圖相差不多，故不再畫出。</p><p>　　圖2-1 時間抽選的FFT流程圖（N=8）</p><p>　　2.3 數(shù)字濾波器的原理和設(shè)計</p><p>　　本科中我們學(xué)習(xí)了兩類重要的數(shù)字濾波器：IIR數(shù)字濾波器和FIR濾波器。這兩類數(shù)字濾波器的設(shè)計方法是完全不同的。設(shè)計IIR濾波器

32、時，通常是先設(shè)計一個模擬濾波器，再用沖激響應(yīng)不變法或雙線性變換法將所設(shè)計的模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器。模擬濾波器器的設(shè)計主要有巴特沃斯濾波器、切比雪夫I型和II型濾波器等。巴特沃斯濾波器的特點是其幅度響應(yīng)在通帶內(nèi)具有最平坦的特性，且通帶和阻帶內(nèi)幅度特性是單調(diào)變化的。切比雪夫I型濾波器在通帶內(nèi)的幅度響應(yīng)時單調(diào)減的，而在阻帶內(nèi)的幅度響應(yīng)時等波紋的。FIR濾波器則不可通過模擬濾波器來設(shè)計，因此FIR濾波器沒有現(xiàn)成的設(shè)計公式，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器的

33、設(shè)計方法主要有窗函數(shù)法和頻率取樣法等。在使用窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器時，常用的窗有矩形窗（Boxcar）、巴特利特(Bartlett)窗（三角窗）、漢寧(Hanning)窗（升余弦窗）、哈明(Hamming)窗、布萊克曼(Blackman)窗、凱澤(Kaiser)窗等6種。</p><p>　　2.4 雙音多頻信號檢測和語音濾波</p><p>　　雙音多頻 (Dual Tone Mult

34、i Frequency)信號應(yīng)用在許多場合，最常見的是電話號碼的撥音。電話機號碼盤上每一個號碼對應(yīng)一個DTMF音，它包含兩個不同頻率的正弦信號的疊加，檢測DTMF音就是要檢測這兩個正弦信號的頻率，從而判斷出按鍵號碼。</p><p>　　表2-1 雙音多頻信號的各個號碼與頻率的對應(yīng)表</p><p>　　電話號碼的雙音多頻信號的兩個頻率的對應(yīng)情況如表所示。比如按鍵1對應(yīng)的DTMF音包含頻率

35、分別為和的兩個正弦信號之和，檢測到信號由這兩個頻率組成，就知道號碼為1。</p><p>　　本系統(tǒng)模擬了電話機的鍵盤，按電話機鍵盤的順序列出了1到#，并且可以從左邊的坐標中可以看出各個按鍵的DTMF音信號，詳細的實現(xiàn)過程見3.6.1節(jié)。</p><p>　　語音濾波實驗, 配合操作系統(tǒng)支持的語音媒體播放器可以很方便地將經(jīng)過數(shù)字處理后的語音效果直觀地體現(xiàn)出來, 這對于學(xué)生深刻理解數(shù)字信號處

36、理中抽象數(shù)學(xué)運算的現(xiàn)實物理意義，很有幫助。對于單聲道的語音數(shù)據(jù)在MATLAB中是一維數(shù)組,在MATLAB中有2個處理.wav格式語音的函數(shù), 一個是將語音流文件轉(zhuǎn)換為數(shù)組格式數(shù)據(jù)的函數(shù)wavread, 另一個是將數(shù)組格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為語音流文件的函數(shù)wavwrite[8].</p><p>　　第3章 系統(tǒng)GUI界面設(shè)計與實現(xiàn)</p><p><b>　　3.1 總體框架</b

37、></p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　完成該教學(xué)實驗系統(tǒng)，總體的制作步驟如下：</p><p>　　(1) 分析系統(tǒng)所要求實現(xiàn)的主要功能，明確設(shè)計任務(wù)，構(gòu)思出一個總體的結(jié)構(gòu)框架。</p><p>　　(2) 確定該系統(tǒng)包含的數(shù)字信號處理教學(xué)內(nèi)容，在稿紙上設(shè)計各個界面布局。</p><p

38、>　　(3) 根據(jù)手繪的界面草圖，利用MATLAB的GUIDE工具箱搭建GUI靜態(tài)界面。</p><p>　　(4) 編寫m程序?qū)崿F(xiàn)界面功能，即編寫界面上各個控件的回調(diào)函數(shù)，以達到對相關(guān)內(nèi)容的仿真。</p><p>　　(5) 系統(tǒng)總體的調(diào)試和完善。</p><p>　　3.1.1創(chuàng)建GUI</p><p>　　創(chuàng)建Matlab GUI

39、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。</p><p>　　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：</p><p>　　Layout Editor：布局編輯器；<

40、/p><p>　　Alignment Tool：對齊工具；</p><p>　　Property Inspector：對象屬性觀察器；</p><p>　　Object Browser：對象瀏覽器；</p><p>　　Menu Editor：菜單編輯器。</p><p>　　2、新建一個布局(窗口)，可以在新窗口中添加如

41、下控件</p><p>　　1．靜態(tài)文本（Static Text）        2．編輯框（Edit Text）控件</p><p>　　3．列表框（Listbox）控件            4．滾動條（Slider）控

42、件</p><p>　　5．按鈕（Push Button）控件        6．開關(guān)按鈕（Toggle Button）控件</p><p>　　7．單選按鈕（Radio Button）控件      8．按鈕組（Button Group）控件</p><p>　　9

43、．檢查框（Check Box）控件        10．列表框（Listbox）控件</p><p>　　11．彈出式菜單（Popup Menu）控件    12．坐標軸（Axes）控件</p><p>　　13．面板（Panel）控件</p><p>　　每一個控件都有自己

44、的屬性常規(guī)屬性。</p><p><b>　　1.控件風(fēng)格和外觀</b></p><p>　?。?）BackgroundColor：設(shè)置控件背景顏色，使用[R G B]或顏色定義。</p><p>　?。?）CData：在控件上顯示的真彩色圖像，使用矩陣表示。</p><p>　?。?）ForegroundColor：文

45、本顏色。</p><p>　?。?）String屬性：控件上的文本，以及列表框和彈出菜單的選項。</p><p>　?。?）Visible：控件是否可見。</p><p><b>　　2.對象的常規(guī)信息</b></p><p>　?。?）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

46、示不可。</p><p>　?。?）Style：控件對象類型。</p><p>　?。?）Tag：控件表示（用戶定義）。</p><p>　?。?）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。</p><p>　　（5）UserData：用戶指定數(shù)據(jù)。</p><p>　　（6

47、）Position：控件對象的尺寸和位置。</p><p>　?。?）Units：設(shè)置控件的位置及大小的單位。</p><p>　?。?）有關(guān)字體的屬性，如 FontAngle， FontName等。</p><p>　　3.控件回調(diào)函數(shù)的執(zhí)行</p><p>　?。?）BusyAction：處理回調(diào)函數(shù)的中斷。有兩種選項：即Cancel：取

48、消中斷事件，queue：排隊（默認設(shè)置）。</p><p>　?。?）ButtonDownFcn屬性：按鈕按下時的處理函數(shù)。</p><p>　　（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。</p><p>　?。?）CreateFcn：在對象

49、產(chǎn)生過程中執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)。</p><p>　?。?）DeleteFcn：刪除對象過程中執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)。</p><p>　　（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)。</p><p>　　4.控件當前狀態(tài)信息</p><p>　?。?）ListboxTop：在列表框中顯示的最頂層的字符串

50、的索引。</p><p>　　（2）Max：最大值。</p><p>　?。?）Min：最小值。</p><p>　?。?）Value：控件的當前值。</p><p>　　可以使用屬性編輯器來設(shè)置屬性</p><p>　　3.1.2寫回調(diào)函數(shù) CallBack </p><p>　　每個控件都有

51、幾種回調(diào)函數(shù)，右鍵選中的控件一般會有如下菜單：</p><p>　　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，CreateFcn 是在控件對象創(chuàng)建的時候

52、發(fā)生(一般為初始化樣式，顏色，初始值等)，DeleteFcn 實在空間對象被清除的時候發(fā)生，ButtonDownFcn和KeyPressFcn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。</p><p>　　3.1.3 句柄圖形之間的層次關(guān)系</p><p>　　

53、可以創(chuàng)建圖形句柄的常見函數(shù)：</p><p>　　1．figure函數(shù)：創(chuàng)建一個新的圖形對象。</p><p>　　2．newplot函數(shù)：做好開始畫新圖形對象的準備。</p><p>　　3．a(chǎn)xes函數(shù)：創(chuàng)建坐標軸圖形對象。</p><p>　　4．line函數(shù)：畫線。</p><p>　　5．patch函數(shù)：填充

54、多邊形。</p><p>　　6．surface函數(shù)：繪制三維曲面。</p><p>　　7．image函數(shù)：顯示圖片對象。</p><p>　　8．uicontrol函數(shù)：生成用戶控制圖形對象。 </p><p>　　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。</p><p><b>

55、;　　幾個實用的小函數(shù)：</b></p><p>　　uigetfile 選擇文件對話框</p><p>　　uiputfile 保存文件對話框</p><p>　　uisetcolor 設(shè)置顏色對話框</p><p>　　fontsetcolor 設(shè)置字體對話框</p><p>　　msgbox 

56、;   消息框 </p><p>　　warndlg    警告框</p><p>　　3.1.4 獲取與設(shè)置對象屬性</p><p><b>　　常用函數(shù)：</b></p><p>　　gcf函數(shù)：獲得當前圖形窗口的句柄</p><p>　　gc

57、a函數(shù)：獲得當前坐標軸的句柄</p><p>　　gco函數(shù)：獲得當前對象的句柄</p><p>　　gcbo函數(shù)：獲得當前正在執(zhí)行調(diào)用的對象的句柄</p><p>　　gcbf函數(shù)：獲取包括正在執(zhí)行調(diào)用的對象的圖形句柄</p><p>　　delete函數(shù)：刪除句柄所對應(yīng)的圖形對象</p><p>　　findobj

58、函數(shù)：查找具有某種屬性的圖形對象</p><p><b>　　設(shè)置方法：</b></p><p>　　（1）get函數(shù)返回某些對象屬性的當前值。例如：p＝get(obj,'Position');    </p><p>　　（2）函數(shù)set改變句柄圖形對象屬性，例如：set(obj,'Pos

59、ition',vect);</p><p>　　3.2用戶登錄界面的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　登錄界面的設(shè)計過程是：首先打開MALAB軟件中的工具箱GUIDE左下角有個點擊鼠標右鍵選擇然后把鼠標點到 MALAB出選擇GUIDE然后進行靜態(tài)界面的設(shè)計。登陸靜態(tài)界面設(shè)計：在GUI設(shè)計窗口左側(cè)的工具欄中直接拖拽3個靜態(tài)文本框（static text）、兩個可編輯文本框（edi

60、t text）、一個按鈕到對象設(shè)計區(qū)，調(diào)整好位置，在靜態(tài)文本框及按鈕的string屬性中修改相應(yīng)的文字，這樣用戶登錄靜態(tài)界面就制作完成，當然為了美觀，也可以先在美圖秀秀里把靜態(tài)文本框里的文字進行處理。接下來只需在“登錄”按鈕的回調(diào)（Callback）函數(shù)中編寫相應(yīng)的程序并把背景設(shè)置成如下圖所示的背景圖片，登錄界面的制作就完成了。①登陸的靜態(tài)界面 ② 點擊后 </p>

61、<p>　?、圯斎胗脩裘?④登陸成功</p><p>　?、佟暗卿洝卑粹o的callback函數(shù)中的m語言代碼如下：</p><p>　　function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　users = ge

62、t(handles.user,'string'); %用戶名的獲取</p><p>　　codes = get(handles.code,'string');</p><p>　　if strcmp(users,'盧惠婷')&&strcmp(codes,'1006052240&

63、#39;)</p><p>　　h = msgbox('登陸成功！');</p><p>　　uiwait(h);</p><p>　　close(gcf);</p><p>　　xuanze(handles)</p><p>　　else errordlg('用戶名或密碼錯誤！'

64、, '錯誤提示');</p><p><b>　　end</b></p><p>　　②“背景圖片”的callback函數(shù)如下：</p><p>　　function untitled_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)</p><p>　　

65、ha=axes('units','normalized','position',[0 0 1 1]);</p><p>　　uistack(ha,'down')</p><p>　　II=imread('24.jpg');</p><p><b>　　image(II)<

66、/b></p><p>　　colormap gray</p><p>　　set(ha,'handlevisibility','off','visible','off');</p><p>　　登錄成功后，用戶可以進入各章的選擇界面，如下圖左所示，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇點擊相應(yīng)的按鈕，進入各

67、章的界面。通過點擊“退出實驗系統(tǒng)”可以退出這個界面。這個界面主要是有按鈕控件構(gòu)成，其靜態(tài)界面的設(shè)計步驟與登錄界面的設(shè)計步驟相似。</p><p>　?、龠x擇主界面 ②離散時間信號和時間系統(tǒng)的界面</p><p>　　該界面上的各個鏈接功能仍主要是通過設(shè)置控件的回調(diào)函數(shù)callback屬性實現(xiàn)的。以“離散時間信號的離散時間系統(tǒng)

68、”的按鈕為例，“離散時間信號和離散時間系統(tǒng)”的按鈕對應(yīng)的Tag屬性為pushbutton3（tag的設(shè)置要與callback里的一致）。在GUIDE編輯界面中選中該控件，點擊右鍵選中View Callback->Callback菜單項就可以打開xuanze.m(這個文件是自動生成的)</p><p>　　在function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, h

69、andles)下添加</p><p><b>　?、冁溄哟a：</b></p><p>　　close(gcf);</p><p>　　lisan(handles)</p><p>　　則點擊“離散時間信號的離散時間系統(tǒng)”按鈕可調(diào)用界面 “離散時間信號和離散時間系統(tǒng)”,如上圖右所示。退出實驗系統(tǒng)按鈕的callback為：

70、</p><p><b>　　②退出界面代碼：</b></p><p>　　close(gcf);</p><p>　　denglu(handles)</p><p>　　其他按鈕的實現(xiàn)與“離散時間信號和離散時間系統(tǒng)”的按鈕相似。</p><p>　　3.3離散時間信號和離散時間系統(tǒng)的GUI界面的

71、設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　1、離散時間信號和離散時間系統(tǒng)靜態(tài)界面的設(shè)置于前面相似，</p><p>　?、凫o態(tài)界面 ② 點</p><p>　　3.3.1 離散時間信號的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　將Static Text、Edit Text、Push B

72、utton、Axes控件排好位置，調(diào)整大小，并修改各個控件的string屬性，就可以制作好“離散時間信號”的靜態(tài)界面，如下圖所示：</p><p>　　在靜態(tài)界面設(shè)計好之后，編寫各個按鈕的callback函數(shù)，就可以實現(xiàn)界面的功能。</p><p>　　各個callback函數(shù)為：</p><p><b>　　取樣序列：</b></p&g

73、t;<p>　　yi=str2num(get(handles.edit1,'string'));</p><p>　　fu=str2num(get(handles.edit12,'string'));</p><p>　　k=(yi-10):(yi+10);</p><p>　　x1=[(k-yi)==0];</p

74、><p><b>　　x2=x1*fu;</b></p><p>　　subplot(3,3,1);stem(k,x2); title('取樣序列的幅度');xlabel('x(n)');ylabel('幅值');</p><p><b>　　階躍序列</b&

75、gt;</p><p>　　yi=str2num(get(handles.edit7,'string'));</p><p>　　fu=str2num(get(handles.edit13,'string'));</p><p>　　k=(yi-10):(yi+10);</p><p>　　x1=[k>=

76、yi];</p><p><b>　　x2=x1*fu;</b></p><p>　　subplot(3,3,1);stem(k,x2); title('階躍序列的幅度');xlabel('x(n)');ylabel('幅值');</p><p><b>　　3、

77、矩形序列</b></p><p>　　fu=str2num(get(handles.edit8,'string'));</p><p>　　l=str2num(get(handles.edit14,'string'));</p><p>　　k=-10:l+4;</p><p>　　x1=[k>

78、;=0];</p><p>　　x2=[k>=l];</p><p><b>　　x3=x1-x2;</b></p><p><b>　　x4=x3*fu;</b></p><p>　　subplot(3,3,1);stem(k,x4); title('矩形序列的

79、幅度');xlabel('x(n)');ylabel('幅值');</p><p><b>　　4、復(fù)指數(shù)序列</b></p><p>　　global f p%聲明全局變量，f為復(fù)指數(shù)序列的阻尼系數(shù)，p為序列的數(shù)字域頻率</p><p>　　f=str2num(get(handles.edit9

80、,'string')); %從按鈕右邊的edit文本框中獲取用戶輸入的阻尼系數(shù)</p><p>　　p=str2num(get(handles.edit18,'string'));</p><p>　　n = [-10 :1: 10];</p><p>　　x=exp(f*n+j*p*n);

81、 %對復(fù)指數(shù)序列x進行初始化</p><p>　　subplot(3,3,1); stem(n,abs(x)); </p><p>　　title('復(fù)指數(shù)序列的幅值');xlabel('x(n)');ylabel('[x(n)]') %畫出復(fù)指數(shù)序列x的幅度</p><p&

82、gt;　　subplot(3,3,4); stem(n,(180/pi)*angle(x));</p><p>　　title('復(fù)指數(shù)序列的相位');xlabel('x(n)');ylabel('pha[x(n)]'); %畫出復(fù)指數(shù)序列x的相位</p><p>　　set(handles.text3,'string

83、9;,{'復(fù)指數(shù)序列定義為x(n)=exp(an+jwn)','這里a被稱為阻尼系數(shù)，w為數(shù)字域頻率，單位為弧度', '復(fù)指數(shù)序列的幅度|x(n)|=exp(an)，相角arg[x(n)]=wn','注意：當w為π的倍數(shù)時，輸入時π應(yīng)寫成pi，乘用*表示，除用/表示'}, 'HorizontalAlignment', 'left' ,'

84、;FontSize',12 )</p><p><b>　　5、實指數(shù)序列</b></p><p><b>　　k=-5:20;</b></p><p>　　a=str2num(get(handles.edit10,'string'));</p><p><b>　

85、　x1=a.^k;</b></p><p>　　subplot(3,3,1);stem(k,x1);</p><p>　　title('實指數(shù)序列');xlabel('x(n)');ylabel('幅值');</p><p><b>　　6、正弦序列</b></p>

86、<p>　　k=0:0.1:39;</p><p>　　a=str2num(get(handles.edit11,'string'));</p><p>　　f=str2num(get(handles.edit16,'string'));</p><p>　　p=str2num(get(handles.edit17,'

87、;string'));</p><p>　　fk=a*sin(pi*2*k*f+p);</p><p>　　subplot(3,3,1);stem(k,fk);</p><p>　　title('正弦序列');xlabel('x(n)/pi');ylabel('幅值');</p><p&g

88、t;　　各序列輸入值運行后如下圖所示：</p><p>　?、偃有蛄校?② 階躍序列： ③矩形序列：</p><p>　　④實指數(shù)序列： ⑤正弦型序列： ⑥復(fù)指數(shù)序列：</p><p>　　3.3.2 線性卷積的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p&g

89、t;　　“線性卷積”界面所用到的控件有：若干個靜態(tài)文本框（static text）、三個可編輯文本框（edit text）、三個坐標（Axes）、三個按鈕（push button）以及兩個下拉式菜單（popupmenu）.將這些所需要的控件從GUI設(shè)計窗口左側(cè)的工具欄中直接拖拽到對象設(shè)計區(qū)，調(diào)整好位置并修改各個控件的string屬性（即在string屬性中添加所需要的文字），就可以設(shè)計出如下圖的靜態(tài)界面，其中注意在修改下拉式菜單（pop

90、upmenu）的string屬性時每個選項的文字須占一行，兩個選項不能寫在同一行中。在靜態(tài)界面搭建好之后，編寫各個控件的callback函數(shù)，就可以實現(xiàn)界面的功能。</p><p><b>　　靜態(tài)界面：</b></p><p>　　因計算機只能處理有限長序列，因此在本系統(tǒng)中所給出的序列也是有限長的，并且序列的長度可由用戶自定義輸入。各個callback函數(shù)如下所示：

91、 </p><p><b>　　①卷積：</b></p><p>　　A=str2num(get(handles.edit3,'string'));</p><p><b>　　a=A;</b></p><p>　　x=hand

92、les.y1;</p><p>　　h=handles.y2;</p><p>　　y1=conv(x,h);</p><p><b>　　y=a*y1;</b></p><p>　　ny=length(y1);</p><p><b>　　n=0:ny-1;</b><

93、/p><p>　　axes(handles.axes3);</p><p>　　stem(n,y);</p><p>　?、诰匦涡蛄泻蛯嵵笖?shù)序列</p><p>　　global N</p><p>　　N=str2num(get(handles.edit2,'string')); %從菜單左邊

94、的edit text控件中獲取序列的長度</p><p>　　val = get(hObject,'Value'); %獲得句柄的value(值) 屬性</p><p>　　str = get(hObject, 'String'); %獲得句柄的String(內(nèi)容)屬性</p><p>　　axes(handles.a

95、xes2);%設(shè)置當前圖形繪制在坐標1（axes1）中</p><p>　　switch val</p><p><b>　　case 1</b></p><p>　　n=[0: N-1];</p><p>　　x1=[n>=0];</p><p>　　x2=[n>=N];&

96、lt;/p><p>　　y2=[x1-x2];</p><p>　　axes(handles.axes2);</p><p>　　stem(n, y2); %畫出矩形序列y1，并且矩形的長度N是由用戶規(guī)定的case 2</p><p>　　n=[0: N-1];</p><p>　　y2=0.5.^n

97、;</p><p>　　axes(handles.axes2);</p><p>　　stem(n,y2); </p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　③退出</b></p><p>　　close(gcf);</p><p

98、>　　lisan(handles)</p><p>　　輸入值后如下個圖所示：</p><p>　?、倬匦涡蛄?矩形序列： ② 實指數(shù)序列*矩形序列：③實指數(shù)序列*實指數(shù)： </p><p>　　3.3.3 離散時間系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　離散時間系統(tǒng)的靜態(tài)界面如下圖所示，與上一個界面相似，將界面上所用到的控件

99、從GUI設(shè)計窗口左側(cè)的工具欄中直接拖拽到對象設(shè)計區(qū)，并調(diào)整大小、位置及修改各個控件的string屬性，就制作好了離散時間系統(tǒng)的靜態(tài)界面。在靜態(tài)界面設(shè)計好之后，編寫各個按鈕的callback函數(shù)，就可以實現(xiàn)界面的功能。</p><p><b>　　靜態(tài)界面：</b></p><p>　　各個callback函數(shù)如下：</p><p>　　1、取樣

100、序列、矩形序列、實指數(shù)、正弦型序列</p><p>　　val=get(hObject,'Value');</p><p>　　str=get(hObject,'String');</p><p>　　axes(handles.axes1);</p><p>　　switch val</p>&l

101、t;p><b>　　case 1</b></p><p>　　n=[-10:20];</p><p>　　y1=[zeros(1,10),1,zeros(1,20)];</p><p>　　stem(n,y1) %矩形序列 </p><p><b>　　case 2</b&

102、gt;</p><p><b>　　n1=-10;</b></p><p><b>　　n2=5;</b></p><p><b>　　n3=20;</b></p><p><b>　　n0=0; </b></p><p><

103、b>　　n=n1:n3; </b></p><p><b>　　n4=0;</b></p><p>　　y1=[(n>=n0+n4)&(n<n2+n4)]; </p><p>　　stem(n,y1); %取樣序列</p><p><b>　

104、　case 3</b></p><p><b>　　n=-10:20;</b></p><p>　　y1=power(0.5,n); %實指數(shù)序列</p><p>　　stem(n,y1)</p><p><b>　　case 4</b></p><p&

105、gt;　　n=[-10:1:20];</p><p>　　y1=sin(0.5*pi*n) ;%正弦序列</p><p>　　stem(n,y1)</p><p><b>　　end</b></p><p>　　handles.y1=double(y1);</p><p>　　gu

106、idata(hObject,handles);</p><p>　　2、系統(tǒng)響應(yīng)y（n）</p><p>　　global b0 b1 a0 a1 a2</p><p>　　b0=str2num(get(handles.b0,'string')); %從b0的edit text控件中獲取b0的值</p><

107、p>　　b1=str2num(get(handles.b1,'string'));</p><p>　　a0=str2num(get(handles.a0,'string'));</p><p>　　a1=str2num(get(handles.a1,'string'));</p><p>　　a2=str2nu

108、m(get(handles.a2,'string'));</p><p>　　A=[a0 a1 a2]; %將序列x的系數(shù)向量賦給A</p><p>　　B=[b0 b1]; </p><p>　　n = [-10 : 20]; </p><p>　　x=han

109、dles.y1 ; %將用戶所選擇的序列x(n)賦給x</p><p>　　y=filter(B,A,x); %通過filter函數(shù)求系統(tǒng)的響應(yīng)</p><p>　　axes(handles.axes2);</p><p>　　stem(n,y,&#

110、39;fill'); %將系統(tǒng)響應(yīng)y(n)序列繪制在坐標2（axes2）中，線端是實心圓點</p><p>　　3、系統(tǒng)的單位取樣響應(yīng)h（n）</p><p>　　global b0 b1 a0 a1 a2</p><p>　　A=[a0 a1 a2];</p><p>　　B=[b0 b1];</p><p&g

111、t;　　n = [-10 : 20];</p><p>　　x=[n==0]; %令序列x(n)為單位取樣序列</p><p>　　h=filter(B,A,x);%求系統(tǒng)單位取樣響應(yīng)</p><p>　　axes(handles.axes2);</p><p>　　stem(n,h,'fi

112、ll');</p><p>　　function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　close(gcf);</p><p>　　lisan(handles)</p><p>　　% hObject handle to pushbutton3 (

113、see GCBO)</p><p>　　% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB</p><p>　　% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)</p><p>　　global b0 b1

114、 a0 a1 a2</p><p>　　b0=str2num(get(handles.b0,'string')); %從b0的edit text控件中獲取b0的值</p><p>　　b1=str2num(get(handles.b1,'string'));</p><p>　　a0=str2num(get(h

115、andles.a0,'string'));</p><p>　　a1=str2num(get(handles.a1,'string'));</p><p>　　a2=str2num(get(handles.a2,'string'));</p><p>　　A=[a0 a1 a2]; %將

116、序列x的系數(shù)向量賦給A</p><p>　　B=[b0 b1]; </p><p>　　n = [-10 : 20]; </p><p>　　x=handles.y1 ; %將用戶所選擇的序列x(n)賦給x</p><p>　　y=filter(B,A,x); %通過filter函數(shù)求系統(tǒng)的響應(yīng)<

117、/p><p>　　axes(handles.axes2);</p><p>　　stem(n,y,'fill');%將系統(tǒng)響應(yīng)y(n)序列繪制在坐標2（axes2）中，線端是實心圓點</p><p>　　①系統(tǒng)響應(yīng) ②系統(tǒng)的單位取樣響應(yīng)</p><p>　　3.3.4

118、離散時間信號傅里葉變換及系統(tǒng)頻率響應(yīng)的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　“離散時間信號傅里葉變換及系統(tǒng)頻率響應(yīng)”的靜態(tài)界面如下圖所示，在靜態(tài)界面設(shè)計好之后，編寫各個按鈕的callback函數(shù)，就可以實現(xiàn)界面的功能。</p><p><b>　　靜態(tài)界面：</b></p><p>　　各個callback函數(shù)為：</p><p&

119、gt;　　1、取樣序列、矩形序列、實指數(shù)序列、正弦序列</p><p>　　global x1 f p</p><p>　　f=str2num(get(handles.edit6,'string'));</p><p>　　p=str2num(get(handles.edit7,'string'));</p><p

120、>　　val = get(hObject,'Value'); %獲得句柄的value(值) 屬性</p><p>　　str = get(hObject, 'String'); %獲得句柄的String(內(nèi)容)屬性</p><p>　　switch val</p><p><b>　　case 1<

121、;/b></p><p>　　n = [-10 : 10];</p><p>　　x=[n==p]; %對取樣序列x進行初始化</p><p><b>　　x1=f.*x;</b></p><p><b>　　case 2</b></p&g

122、t;<p>　　n=[-10:10];</p><p>　　x=[n>=p]-[n>=p+5];</p><p><b>　　x1=f.*x;</b></p><p><b>　　case 3</b></p><p>　　n=[-10:10];</p><

123、;p>　　x1=f.*2.^(n+p);</p><p><b>　　case 4</b></p><p>　　n=[-10:10];</p><p>　　x1=f.*sin(2*pi*(n+p));</p><p><b>　　end</b></p><p>　　ha

124、ndles.x1 = double(x1)';%將序列y1轉(zhuǎn)換成double型的數(shù)據(jù)</p><p>　　guidata(hObject, handles);%保存句柄</p><p>　　2、離散時間信號的傅里葉變換（DTFT）</p><p><b>　　global X</b></p><p

125、>　　n = [-10 : 10];</p><p>　　x = handles.x1; %將用戶所選擇的序列x(n)賦給x</p><p>　　k=0:500;w=(pi/500)*k; </p><p>　　X=x'*(exp(-j*pi/500)).^(n'*k);%求序列x(n)的離散傅里