2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  基于MATLAB電路特性演示平臺(tái)的設(shè)計(jì)</p><p><b>  摘 要</b></p><p>  電路特性是用復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式描述的,非常抽象,難以理解。MATLAB具有強(qiáng)大數(shù)學(xué)計(jì)算和圖形顯示功能,它可以方便的計(jì)算出非常抽象、復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式。此外,它提供了圖形用戶界面設(shè)計(jì)工具GUIDE,其包含的各種控件,易于開發(fā),交互性強(qiáng)、使用方便。<

2、/p><p>  本論文基于MATLAB GUI開發(fā)設(shè)計(jì)的電路特性演示平臺(tái)。平臺(tái)共包含有8個(gè)常見的、典型電路的特性演示和方波傅里葉分析。各演示平臺(tái)的開發(fā)是在已建立的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)進(jìn)行的,利用MATLAB中的GUIDE設(shè)計(jì)工具完成了用戶界面的設(shè)計(jì),界面中各種控件的功能是通過編寫其回調(diào)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。</p><p>  在演示過程中,通過調(diào)整相關(guān)的參數(shù),動(dòng)態(tài)演示電路參數(shù)變化時(shí)電路特性的變化情況。該

3、系統(tǒng)平臺(tái)具有良好的用戶界面、交互性強(qiáng)、操作方便,可以使用戶直觀、高效地觀察和理解電路的特性。</p><p>  關(guān)鍵詞:MATLAB,數(shù)學(xué)模型,電路特性,演示平臺(tái),GUIDE</p><p>  The Design of the Circuit characteristics of MATLAB-based presentation platform </p><p

4、><b>  ABSTRACT</b></p><p>  Circuit performance is to use complex mathematical formulas described, very abstract and difficult to understand. MATLAB has a powerful mathematical and graphical d

5、isplay, it can easily calculate the very abstract and complex mathematical formula. In addition, it provides a graphical user interface design tool GUIDE, which contains the various controls, easy-to-development, interac

6、tive, easy to use.</p><p>  This paper, based on MATLAB GUI development and design of the circuit features demo platform. Platform contains a total of 8 common, the characteristics of a typical circuit, and

7、square wave Fourier analysis shows. The demonstration platform was developed to build on the basis of mathematical models, the use of MATLAB in the GUIDE user interface design tools to complete the design of the interfac

8、e functions of the various controls is through the preparation of the callback function to achieve.</p><p>  In the demo, by adjusting the related parameters, dynamic parameters demonstrates the circuit char

9、acteristics of circuit changes. The platform has a good user interface, interactive, easy to operate and allows users to directly and efficiently observe and understand the characteristics of the circuit.</p><

10、p>  KEY WORDS: MATLAB,Mathematical model,Circuit characteristics,Demonstration platforms,GUIDE </p><p><b>  目 錄</b></p><p><b>  前 言1</b></p><p>  第1章 MAT

11、LAB簡(jiǎn)介2</p><p>  1.1 MATLAB簡(jiǎn)介2</p><p>  1.1.1 MATLAB概述2</p><p>  1.1.2 圖形界面(GUI)概述2</p><p>  第2章 電路數(shù)學(xué)模型的建立4</p><p>  2.1 RC積分和微分電路4</p><p&g

12、t;  2.2 諧振電路的頻率特性4</p><p>  2.3 方波的傅里葉分析5</p><p>  2.4 二階電路零輸入響應(yīng)5</p><p>  2.5 正弦激勵(lì)的一階電路6</p><p>  2.6 低通濾波電路7</p><p>  2.7 高通濾波電路8</p><p&

13、gt;  2.8 帶通濾波電路8</p><p>  2.9 帶阻濾波電路9</p><p>  第3章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10</p><p>  3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想10</p><p>  3.2 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)10</p><p>  第4章 GUI設(shè)計(jì)12</p><p>  4.

14、1 界面設(shè)計(jì)編輯器12</p><p>  4.2 GUI主要控件對(duì)象及屬性介紹13</p><p>  4.2.1 控件的常用公共屬性13</p><p>  4.2.2 命令按鈕(Push Button)控件14</p><p>  4.2.3 靜態(tài)文本框(Static Text)控件14</p><p>

15、;  4.2.4 可編輯文本框(Edit Text)控件14</p><p>  4.2.5 滑動(dòng)條(Slider)控件14</p><p>  4.2.6 坐標(biāo)軸(axes)控件15</p><p>  4.2.7 組面板(Uipanel)控件15</p><p>  第5章 界面及程序代碼16</p><p&

16、gt;  5.1 主界面設(shè)計(jì)16</p><p>  5.1.1 界面設(shè)計(jì)16</p><p>  5.1.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫17</p><p>  5.2 RC積分和微分電路界面設(shè)計(jì)17</p><p>  5.2.1 界面設(shè)計(jì)18</p><p>  5.2.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫19</p&

17、gt;<p>  5.3 諧振電路頻率特性20</p><p>  5.3.1 界面設(shè)計(jì)20</p><p>  5.3.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫21</p><p>  5.4 方波的傅里葉分析22</p><p>  5.4.1 界面設(shè)計(jì)22</p><p>  5.4.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫2

18、2</p><p>  5.5 二階電路的零輸入響應(yīng)23</p><p>  5.5.1 界面設(shè)計(jì)23</p><p>  5.5.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫24</p><p>  5.6 正弦激勵(lì)的一階電路25</p><p>  5.6.1 界面設(shè)計(jì)25</p><p>  5.6.2

19、 控件回調(diào)函數(shù)編寫25</p><p>  5.7 低通濾波電路26</p><p>  5.7.1 界面設(shè)計(jì)26</p><p>  5.7.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫27</p><p>  5.8 高通濾波電路28</p><p>  5.8.1 界面設(shè)計(jì)28</p><p>  5

20、.8.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫28</p><p>  5.9 帶通濾波電路29</p><p>  5.9.1 界面設(shè)計(jì)29</p><p>  5.9.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫29</p><p>  5.10 帶阻濾波電路30</p><p>  5.10.1 界面設(shè)計(jì)30</p><p&

21、gt;  5.10.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫30</p><p><b>  結(jié) 論31</b></p><p><b>  謝 辭32</b></p><p><b>  參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>  前 言</b></p&

22、gt;<p>  隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)計(jì)算機(jī)軟件及硬件的要求越來越高,同時(shí)各種功能的軟件被開發(fā)出來。而硬件的電路規(guī)模也日益龐大,線路更加復(fù)雜、對(duì)于實(shí)現(xiàn)各種功能的數(shù)學(xué)建模也越來越多,手工或用平常的應(yīng)用的軟件根本無法計(jì)算,或計(jì)算起來比較麻煩,達(dá)不到理想的要求,這時(shí)為了提高計(jì)算效率、降低實(shí)驗(yàn)仿真成本,引入了MATLAB軟件,MATLAB是一種集數(shù)學(xué)計(jì)算與圖形顯示于一體的高效率高級(jí)語(yǔ)言,它所具有的豐富的數(shù)學(xué)計(jì)算功能可以解決電路中

23、的各類計(jì)算問題,其繪圖功能可以將計(jì)算機(jī)結(jié)果用圖形表示出來。</p><p>  MATLAB不僅具有數(shù)學(xué)計(jì)算和圖形顯示功能,而且還為圖形用戶界面的設(shè)計(jì)提供了功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)向?qū)А狦UI,它可以為用戶提供一個(gè)友好的交互界面,圖形用戶界面是由窗口、光標(biāo)、按鍵、菜單、文字說明等對(duì)象所構(gòu)成,用戶可以通過鼠標(biāo)或鍵盤選擇、激活這些圖形對(duì)象,觸發(fā)相應(yīng)控件的回調(diào)函數(shù),使計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種動(dòng)作。</p><p>

24、  本平臺(tái)主要利用圖形用戶界面(GUI)在已知電路數(shù)學(xué)模型的前提下,開發(fā)的電路特性演示平臺(tái)。在電路特性仿真平臺(tái)中,對(duì)電路中所涉及的參數(shù)可以直接修改,并顯示出仿真曲線。該平臺(tái)界面良好、操作方便,易于理解。</p><p>  第1章 MATLAB簡(jiǎn)介</p><p>  1.1 MATLAB簡(jiǎn)介</p><p>  1.1.1 MATLAB概述</p>

25、<p>  MATLAB是一種用于科學(xué)技術(shù)的高性能語(yǔ)言。它將計(jì)算、可視化和程序設(shè)計(jì)集成在一個(gè)非常容易使用的環(huán)境下中,使用我們熟悉的數(shù)學(xué)符號(hào)表示問題與答案。它的應(yīng)用范圍非常廣泛,包括數(shù)學(xué)計(jì)算,算法開發(fā),數(shù)據(jù)采集,建模與模擬,數(shù)據(jù)分析、研究和可視化,科學(xué)和工程圖形,應(yīng)用程序開發(fā),包括圖形用戶界面的建立等等。具有功能強(qiáng)大、界面友好,可二次開發(fā)等特點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)外,已有許多高等院校將其列為本科生、研究生和博士生必須掌握的基本技能。<

26、/p><p>  MATLAB中包括了被稱作工具箱(TOOLBOX)的各類應(yīng)用問題的求解工具。隨著MATLAB版本的不斷升級(jí),其所含的工具箱的功能也越來越豐富。MATLAB5.3以后的版本中包括了圖形界面編輯GUI,改變了以前單一的“在指令窗通過文本形的指令進(jìn)行各種操作”的狀況。這可讓用戶也可以象VB、VC、VJ、DELPHI等那樣進(jìn)行一般的可視化的程序編輯。</p><p>  1.1.2

27、圖形界面(GUI)概述</p><p>  圖形用戶界面(GUI),是由圖形對(duì)象構(gòu)建的用于人與計(jì)算機(jī)交互信息的界面。在圖形用戶界面上,用戶可以根據(jù)GUI上的提示信息完成自己的工作,而不需要記憶大量繁瑣的命令,只須通過鼠標(biāo)、鍵盤等便捷的方式與計(jì)算機(jī)交互信息、選擇及控制想要運(yùn)行的程序、實(shí)時(shí)顯示圖形信息。如果讀者想向別人提供應(yīng)用程序,想進(jìn)行某種技術(shù)、方法的演示,想制作一個(gè)供反復(fù)使用且操作簡(jiǎn)單的專用工具,那么圖形用戶界面

28、(GUI)是最好的選擇之一。</p><p>  MATLAB創(chuàng)建的圖形用戶界面對(duì)象共有三大類:用戶界面控件、下拉菜單和內(nèi)容菜單。用戶界面控件包含各種常見的控件,如按鈕、列表框等;下拉菜單對(duì)象主要是各種菜單和子菜單;內(nèi)容菜單對(duì)象主要是內(nèi)容式菜單,如彈出式菜單等。運(yùn)用這些圖形對(duì)象,用戶可以設(shè)計(jì)出功能強(qiáng)大的圖形用戶界面。</p><p>  第2章 電路數(shù)學(xué)模型的建立</p>&

29、lt;p>  電路特性演示平臺(tái)中涉及到的數(shù)學(xué)計(jì)算需要建立數(shù)學(xué)模型,本平臺(tái)中九個(gè)電路的特性,其數(shù)學(xué)模型分別如下:</p><p>  2.1 RC積分和微分電路</p><p>  平臺(tái)1為積分和微分電路,其電路如圖2-1和圖2-2所示。對(duì)此可建立傳遞函數(shù)模型。</p><p>  圖2-1 積分電路 圖2-2 微分電路

30、</p><p>  圖2-1傳遞函數(shù)為:H(S)=</p><p>  圖2-2傳遞函數(shù)為:H(S)=</p><p>  2.2 諧振電路的頻率特性</p><p>  平臺(tái)2為諧振電路特性,其電路圖如2-3所示。</p><p><b>  圖2-3 諧振電路</b></p>

31、<p><b>  其頻率響應(yīng)函數(shù)為</b></p><p><b>  ——諧振頻率</b></p><p><b>  Q=——品質(zhì)因數(shù)</b></p><p>  令H0=1,分別畫出Q=1,10,20,50,100的品質(zhì)因數(shù)特性。</p><p>  2.3

32、方波的傅里葉分析</p><p>  平臺(tái)3為方波傅里葉分析,方波的傅里葉級(jí)數(shù)為:</p><p><b>  k=1,2,…</b></p><p>  方波的周期T=2,由于方波是奇對(duì)稱,在t=0~間分析即可,分別計(jì)算,,……直到9次諧波并作圖。</p><p>  2.4 二階電路零輸入響應(yīng)</p>

33、<p>  平臺(tái)4為二階電路的零輸入響應(yīng),其電路圖如2-4所示。</p><p>  圖2-4 二階電路零輸入響應(yīng)</p><p>  該電路以u(píng)C為變量的方程為:</p><p>  ,令阻尼系數(shù)α=,諧振角頻率ω0=,則上式可寫成 </p><p>  其初始值UC(0)和</p><p>  當(dāng)R&l

34、t;時(shí),為欠阻尼,呈現(xiàn)為振蕩性放電,方程的解為</p><p><b>  式中 </b></p><p>  當(dāng)R>時(shí),為過阻尼,呈現(xiàn)為非振蕩性放電,方程的解為</p><p><b>  式中</b></p><p>  當(dāng)R=時(shí),為臨界阻尼,也呈現(xiàn)為非振蕩性放電</p>&

35、lt;p>  2.5 正弦激勵(lì)的一階電路</p><p>  平臺(tái)5為正弦激勵(lì)的一階電路,其電路圖如2-5所示。</p><p>  圖2-5 正弦激勵(lì)的一階電路</p><p><b>  建立的微分方程為:</b></p><p><b>  用三要素法公式</b></p>

36、<p>  式中——電容的初始電壓 </p><p>  ——微分方程的特解 </p><p><b>  ——時(shí)間常數(shù)</b></p><p><b>  當(dāng)正弦激勵(lì)時(shí),設(shè)</b></p><p><b>  全響應(yīng)</b></p><p>

37、<b>  暫態(tài)相應(yīng)</b></p><p><b>  穩(wěn)態(tài)響應(yīng)</b></p><p>  2.6 低通濾波電路</p><p>  平臺(tái)6為低通濾波電路,一階低通濾波電路頻率響應(yīng)函數(shù)為:</p><p><b>  ——截止角頻率</b></p><p

38、>  二階低通電路頻率響應(yīng)函數(shù)為</p><p><b>  ——截止角頻率</b></p><p><b>  Q——品質(zhì)因數(shù)</b></p><p>  根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型分別畫出Q=時(shí)的頻率特性</p><p>  2.7 高通濾波電路</p><p>  平臺(tái)7為

39、高通濾波電路,一階低通濾波電路頻率響應(yīng)函數(shù)為:</p><p><b>  ——截止角頻率</b></p><p>  二階低通電路頻率響應(yīng)函數(shù)為</p><p><b>  ——截止角頻率</b></p><p><b>  Q——品質(zhì)因數(shù)</b></p>&l

40、t;p>  根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型分別畫出Q=時(shí)的頻率特性</p><p>  2.8 帶通濾波電路</p><p>  平臺(tái)8為帶通濾波電路,將低通濾波器和高通濾波器串聯(lián),就可得到帶通濾波器。設(shè)前者的截止頻率為 ,后者的截止頻率為 , 應(yīng)小于 ,則通頻帶為( - )。</p><p>  帶通電路頻率響應(yīng)函數(shù)為</p><p>  ——截止

41、角頻率 Q——品質(zhì)因數(shù)</p><p>  根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型分別畫出Q=時(shí)的頻率特性</p><p>  Q值愈大,通帶放大倍數(shù)數(shù)值愈大,頻帶愈窄,選頻特性愈好。調(diào)整電路的增益,能夠改變頻帶寬度。</p><p>  2.9 帶阻濾波電路</p><p>  平臺(tái)9為帶阻濾波電路,將輸入電壓同時(shí)作用于低通濾波器和高通濾波

42、器,再將兩個(gè)電路的輸出電壓求和,就可以得到帶阻濾波器。其中低通濾波器的截止頻率 應(yīng)小于高通濾波器的截止頻率 ,因此,電路的阻帶為( - )。 </p><p>  帶通電路頻率響應(yīng)函數(shù)為</p><p>  ——截止角頻率 Q——品質(zhì)因數(shù)</p><p>  根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型分別畫出Q=時(shí)的頻率特性。</p><p> 

43、 第3章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>  3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想</p><p>  在電路特性演示平臺(tái)中,首先要開發(fā)一個(gè)歡迎界面,為了使用戶感到良好的界面效果,因此在歡迎界面中插入了一幅今年最流行的動(dòng)畫片的圖案,在該界面中,除了醒目的標(biāo)題外,還有一個(gè)按鈕,單擊可進(jìn)入到平臺(tái)的主界面。由于本系統(tǒng)共包含了9個(gè)演示平臺(tái),所以設(shè)計(jì)了一個(gè)菜單,為平臺(tái)題目,可以方便用戶進(jìn)行管理,還有幫助菜單(簡(jiǎn)介,退

44、出)等基本功能。</p><p>  通過單擊主界面菜單上不同的選項(xiàng),可以進(jìn)到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)界面,在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中除了包含有主要的演示功能外,還另附有幫助(實(shí)驗(yàn)說明,退出)菜單和返回上層的功能,在各個(gè)實(shí)驗(yàn)中,通過單擊“返回上層”按鈕可以返回到主界面。</p><p>  3.2 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)</p><p>  電路特性演示平臺(tái)系統(tǒng)有五級(jí)層次,如圖5-1所示。第一層是電路特

45、性演示平臺(tái)主界面,第二層是“實(shí)驗(yàn)題目”和“幫助”,第三層是RC積分和微分電路、諧振電路的頻率等九個(gè)特性演示平臺(tái)和“簡(jiǎn)介”與“”退出,第四層是“幫助”和“返回上層”第五層是“實(shí)驗(yàn)說明”和“退出”。</p><p>  電路特性演示平臺(tái)的系統(tǒng)流程圖如圖3-1所示。</p><p>  圖3-1 電路特性演示平臺(tái)系統(tǒng)流程圖</p><p><b>  第4章 G

46、UI設(shè)計(jì)</b></p><p>  4.1 界面設(shè)計(jì)編輯器</p><p>  通過使用界面設(shè)計(jì)編輯器,可以通過單擊拖動(dòng)左邊工具箱上的各種控件,方便的創(chuàng)建GUI界面,方便、快捷。</p><p>  由MATLAB的File菜單選擇“New”—“GUI”選項(xiàng),可以打開“GUIDE Quick Start”對(duì)話框 。該對(duì)話框中有“Create New G

47、UI”和“Open Exixting GUI”兩個(gè)選項(xiàng)卡?!癈reate New GUI”選項(xiàng)卡的界面中有一個(gè)GUI templates可選框,內(nèi)有Blank GUI(Default)、GUI with Uicontrols、GUI with Axes and Menu和Modal Question Dialog四個(gè)模板可供用戶選擇;“Open Exixting GUI”選項(xiàng)用來打開已經(jīng)存在的.fig文件。</p><

48、;p>  “GUIDE Quick Start”對(duì)話框如圖4-1所示。</p><p>  圖4-1 GUIDE Quick Start對(duì)話框</p><p>  選擇默認(rèn)模板Blank GUI(Default)后,選中Save on startup as復(fù)選項(xiàng),右邊的路徑顯示框和Browse按鈕將顯現(xiàn),選擇合適的路徑并輸入.fig文件的名稱,單擊“OK”按鈕以后,打開界面設(shè)計(jì)編輯器

49、。它有有菜單欄、工具欄、控件工具箱、設(shè)計(jì)工作區(qū)四部分組成。</p><p>  界面設(shè)計(jì)編輯器如圖4-2所示。</p><p>  圖4-2 界面設(shè)計(jì)編輯器</p><p>  4.2 GUI主要控件對(duì)象及屬性介紹</p><p>  MATLAB中的控件大致可分為兩種,一種為動(dòng)作控件,鼠標(biāo)點(diǎn)擊這些控件時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)。一種為靜態(tài)控件,是一

50、種不產(chǎn)生響應(yīng)的控件,如文本框等。每種控件都有一些可以設(shè)置的參數(shù)(即屬性)。屬性由兩部分組成:屬性名和屬性值,它們必須是成對(duì)出現(xiàn)的。</p><p>  4.2.1 控件的常用公共屬性</p><p>  控件的公共屬性可以在GUI窗口中雙擊相應(yīng)的空間打開,或通過“VIEW”菜單下的“Property Inspector”打開。打開之后可以根據(jù)要求對(duì)其屬性進(jìn)行設(shè)置。</p>&

51、lt;p>  各種控件的常用公共屬性如下:</p><p>  1. Tag屬性:用來設(shè)置控件的標(biāo)識(shí)符,每個(gè)控件的默認(rèn)值都不相同。同時(shí)GUIDE用這個(gè)字符串命名與Callback屬性有關(guān)的響應(yīng)函數(shù)。</p><p>  2. String屬性:用來設(shè)置顯示在控件上的文字。而對(duì)于Pop-up Menu控件,string屬性則用于設(shè)置打開彈出菜單時(shí)顯示的列表。</p>&l

52、t;p>  3. BackgroundColor屬性:用來設(shè)置控件的背景顏色。</p><p>  4. FontSize屬生:用來設(shè)置顯示在控件上的文字的大小。</p><p>  5. Callback屬性:用來定義當(dāng)鼠標(biāo)單擊該對(duì)象時(shí),所要執(zhí)行的操作。但Static Text、axes、Uipanel控件沒有Callback屬性。</p><p>  6.

53、 Visible屬性:用來設(shè)置控件是否可見,on是可見off是不可見。</p><p>  4.2.2 命令按鈕(Push Button)控件</p><p>  命令按鈕是GUI最常用也是最簡(jiǎn)單的控件,當(dāng)用戶壓下命令按鈕時(shí),MATLAB即會(huì)立即依據(jù)其對(duì)應(yīng)的Callback程序來執(zhí)行操作。常用屬性有Tag、String、BackgroundColor、Callback和FontSize等。

54、</p><p>  4.2.3 靜態(tài)文本框(Static Text)控件</p><p>  靜態(tài)文本框控件用來顯示文本,不能接收用戶的輸入。常用屬性有Tag、String、BackgroundColor、FontSize、Visible和Enable等。 </p><p>  Enable屬性:用來設(shè)置控件是否有效,on 是有效off是無效inactiv是不活動(dòng)

55、。</p><p>  4.2.4 可編輯文本框(Edit Text)控件</p><p>  可編輯文本框控件主要用來當(dāng)作一個(gè)輸入接口,以便用戶能夠輸入字符串、字符或數(shù)字,因此該控件的String屬性可作為一個(gè)有效的溝通媒介。它有Callback回調(diào)函數(shù),當(dāng)修改了文本框的內(nèi)容后,文本框失去焦點(diǎn)時(shí)調(diào)用。常用屬性有Tag、 String、FontSize、Max、Min和Callback等。

56、</p><p>  Max和Min屬性:用來設(shè)置可輸入的文字行是單行還是多行,默認(rèn)為1和0。如果Max-Min>1表示可編輯文本框接受多行文本,會(huì)出現(xiàn)垂直滾動(dòng)條。如果Max-Min<=1表示可編輯文本框只接受單行文本。</p><p>  4.2.5 滑動(dòng)條(Slider)控件</p><p>  滑動(dòng)條控件用來輸入一定范圍內(nèi)的數(shù)值,通過鼠標(biāo)或鍵盤移動(dòng)

57、滾動(dòng)條上的方塊位置來改變滾動(dòng)當(dāng)前值。它有callback回調(diào)函數(shù),當(dāng)每次單擊滾動(dòng)條改變當(dāng)前值時(shí)調(diào)用該函數(shù)。常用屬性有Tag、String、BackgroundColor、Value、Callback、Max、Min和SliderStep等。</p><p>  Max屬性:滑動(dòng)條的最大值,是double型,默認(rèn)為1。</p><p>  Min屬性:滑動(dòng)條的最小值,默認(rèn)為0。</p&

58、gt;<p>  Value屬性:當(dāng)前滑動(dòng)塊所在位置的值,默認(rèn)為0。</p><p>  SliderStep屬性:由[X,Y]組成,默認(rèn)為[0.01,0.1],X表示單擊兩端箭頭時(shí)Value改變的數(shù)值間隔,如0.01表示每單擊一次Value增加或減少0.01*Max,Y表示單擊滾動(dòng)條時(shí)Value改變的間隔,一般Y比X大。例如0.1,則每次單擊滾動(dòng)條改變0.1*10=1。</p>&l

59、t;p>  4.2.6 坐標(biāo)軸(axes)控件</p><p>  坐標(biāo)軸控件主要用以顯示運(yùn)算結(jié)果圖形。它沒有Callback回調(diào)函數(shù)。常用屬性有Tag、BackgroundColor 和Visible等。</p><p>  如果GUI中有多個(gè)坐標(biāo)軸,當(dāng)發(fā)出一個(gè)作圖命令時(shí),應(yīng)當(dāng)明確指定在哪一個(gè)坐標(biāo)軸上作圖。axes函數(shù)實(shí)現(xiàn)此功能,例如:axes(handles.axes1)。<

60、;/p><p>  4.2.7 組面板(Uipanel)控件</p><p>  組面板控件也叫做框架。它的子民可以是組面板、坐標(biāo)軸和用戶界面控件。當(dāng)組面板控件移動(dòng)時(shí),內(nèi)部的控件都會(huì)跟著移動(dòng)。常用的屬性有Tag、BackgroundColor 和Title等。使用Uipanel控件可以使界面看起來更加規(guī)整。</p><p>  Title屬性:是顯示面板或按鈕組的標(biāo)題,

61、為字符串型。</p><p>  第5章 界面及程序代碼</p><p><b>  5.1 主界面設(shè)計(jì)</b></p><p>  5.1.1 界面設(shè)計(jì)</p><p>  在電路特性演示平臺(tái)中,首先設(shè)計(jì)了一個(gè)歡迎界面,如圖5-1所示,為了有比較好的效果,在設(shè)計(jì)時(shí)添加了一副背景圖片,首先是添加了一個(gè)axes(坐標(biāo)軸)控

62、件,用來顯示圖片,另外還添加了一個(gè)按鈕“進(jìn)入”,單擊后會(huì)進(jìn)入到演示平臺(tái)的主界面,如圖5-2所示。</p><p><b>  圖5-1 歡迎界面</b></p><p>  在電路特性演示平臺(tái)的主界面中,依然是利用axes插入了一張背景圖片,另外使用了菜單對(duì)9個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行控制,設(shè)置方法是:“Tools”菜單下的“Menu Editor”命令,在打開的對(duì)話框中進(jìn)行編輯,共

63、包含了兩個(gè)主菜單,實(shí)驗(yàn)題目和幫助,在其下分別都有子菜單。</p><p><b>  圖5-2 主界面</b></p><p>  5.1.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫</p><p>  在歡迎界面中,插入圖片的代碼:</p><p>  function varargout = zjm_OutputFcn(hObject,

64、eventdata, handles) </p><p><b>  cla</b></p><p>  i=imread('aa.jpg');</p><p>  axes(handles.axes1)</p><p><b>  image(i)</b></p>&

65、lt;p><b>  axis off;</b></p><p>  “進(jìn)入實(shí)驗(yàn)”按鈕代碼:</p><p>  function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p><b>  close</b></p><p>

66、;<b>  a</b></p><p>  5.2 RC積分和微分電路界面設(shè)計(jì)</p><p>  該平臺(tái)用于觀察電路參數(shù)變化時(shí)積分、微分電路輸出波形的變化情況。</p><p>  5.2.1 界面設(shè)計(jì)</p><p>  在該演示平臺(tái)中,首先使用菜單編輯器設(shè)計(jì)了兩個(gè)菜單,幫助和返回上層;用了三個(gè)axes(坐標(biāo)軸)

67、控件分別表示輸入波形,輸出波形,以及顯示電路圖。靜態(tài)文本框有著說明的作用,其值在演示過程中不允許修改,而動(dòng)態(tài)文本框可以修改和變化,在本實(shí)驗(yàn)中,將動(dòng)態(tài)文本框的值設(shè)置成了不可更改。下拉列表框(popupmenu)可以根據(jù)不同的選擇出現(xiàn)不同的效果,其String屬性設(shè)置為“積分電路和微分電路”。三個(gè)slider(滑動(dòng)條)分別用來表示頻率、電阻、電容的變化特性。為了使整個(gè)界面看起來更美觀,又添加了Uipanel(面板)控件,將同一作用的控件放到

68、一起。在演示過程中,可以隨時(shí)調(diào)整參數(shù)來觀察波形的變化。</p><p>  RC積分電路特性演示平臺(tái)界面如圖5-3所示,RC微分電路特性演示平臺(tái)界面如圖5-4所示。</p><p>  圖5-3 RC積分電路特性演示平臺(tái)界面</p><p>  圖5-4 微分電路特性演示平臺(tái)界面</p><p>  5.2.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫</p&

69、gt;<p>  該平臺(tái)中“頻率”、“電阻”和“電容”滑動(dòng)條及其參數(shù)顯示文本框的回調(diào)函數(shù)基本相同,在此只詳述“頻率”滑動(dòng)條的回調(diào)函數(shù)。</p><p>  “頻率“滑動(dòng)條的回調(diào)函數(shù)為:</p><p>  function slider1_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>  set(handl

70、es.edit3,'String',...</p><p>  num2str(get(handles.slider1,'Value')));</p><p>  R=str2num(get(handles.edit4,'String'));</p><p>  C=str2num(get(handles.edit5,

71、'String'))/1000000;</p><p>  f=str2num(get(handles.edit3,'String'));</p><p><b>  T=1./f;</b></p><p>  set(handles.edit1,'String',...</p>&

72、lt;p><b>  T);</b></p><p>  t=0:0.000001:0.01;</p><p>  [us,t]=gensig('Square',T,0.01);</p><p>  axes(handles.axes1)</p><p><b>  axis off;&l

73、t;/b></p><p>  plot(t,us,'r'),axis([0 0.01 -2 2]);</p><p>  v1=get(handles.popupmenu1,'Value');</p><p><b>  switch v1</b></p><p><b>

74、;  case 1</b></p><p><b>  tau=R*C;</b></p><p>  sys=tf(1,[tau,1]);</p><p>  [uo,t]=lsim(sys,us,t)</p><p>  axes(handles.axes2)</p><p><

75、;b>  axis off;</b></p><p>  plot(t,uo,'b'),axis([0 0.01 -2 2]);</p><p><b>  case 2</b></p><p><b>  ……</b></p><p><b>  end

76、</b></p><p>  5.3 諧振電路頻率特性</p><p>  該平臺(tái)用于觀察諧振電路在不同品質(zhì)因數(shù)下的幅頻特性和相頻特性。</p><p>  5.3.1 界面設(shè)計(jì)</p><p>  在該演示平臺(tái)中,首先使用菜單編輯器設(shè)計(jì)了兩個(gè)菜單,幫助和返回上層;使用的控件分別為uipanel(面板)控件、axes控件(用來顯示

77、幅頻和相頻特性)、popupmenu(下拉列表框)顯示了不同的品質(zhì)因數(shù),其String值分別設(shè)置為:1,10,20,50,100,pushbutton(按鈕)。</p><p>  諧振電路的頻率特性演示平臺(tái)界面如圖5-5所示。</p><p>  圖5-5 諧振電路頻率特性演示平臺(tái)</p><p>  5.3.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫</p><p

78、>  “繪制頻率特性”按鈕的回調(diào)函數(shù)為</p><p>  function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>  v1=get(handles.popupmenu1,'value');</p><p>  H0=1;Wn=1;;</p><p

79、>  w=logspace(-1,1,50);</p><p><b>  switch v1</b></p><p><b>  case 1</b></p><p>  Q=1 %Q=1時(shí)的函數(shù)</p><p>  H=H0./(1+j*Q*(w./Wn-Wn./w));</p

80、><p>  axes(handles.axes1)</p><p>  plot(w,abs(H),'b'),hold on</p><p>  axes(handles.axes2)</p><p>  plot(w,(angle(H)*180/pi),'b'),hold on</p><p

81、><b>  case 2</b></p><p><b>  ……</b></p><p><b>  end</b></p><p>  5.4 方波的傅里葉分析</p><p>  該平臺(tái)用于觀察方波在不同諧波次數(shù)下的圖形及其疊加的圖形;取至近十九次諧波次數(shù)的圖形及

82、其三維網(wǎng)格的圖形。</p><p>  5.4.1 界面設(shè)計(jì)</p><p>  在該演示平臺(tái)中,首先使用菜單編輯器設(shè)計(jì)了兩個(gè)菜單,幫助和返回上層;使用的控件分別為axes:用來放置輸入方波、諧波疊加、逼近程度、三維網(wǎng)絡(luò)圖等特性,用按鈕來實(shí)現(xiàn)不同的功能,用下拉列表框來選擇諧波的次數(shù)。方波的傅立葉分析特性演示平臺(tái)界面如圖5-6所示。</p><p>  圖5-6 方波

83、的傅里葉分析特性演示平臺(tái)</p><p>  5.4.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫</p><p>  “輸入方波”按鈕回調(diào)函數(shù):</p><p>  function pushbutton4_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>  set(handles.text1,'string&#

84、39;,'輸入方波')</p><p>  t=0:.01:2*pi;</p><p>  f=(pi/4)*square(t);</p><p>  axes(handles.axes1);</p><p>  plot(t,f,'r');hold on,grid on</p><p>

85、;  5.5 二階電路的零輸入響應(yīng)</p><p>  該本臺(tái)用于觀察、、時(shí),二階電路在零輸入響應(yīng)下的電容電壓及電感電流波形圖的變化情況</p><p>  5.5.1 界面設(shè)計(jì)</p><p>  在該演示平臺(tái)中,首先使用菜單編輯器設(shè)計(jì)了兩個(gè)菜單,幫助和返回上層;使用的控件分別為axes,uipanel,slider,text。二階電路的零輸入響應(yīng)特性演示平臺(tái)中,

86、當(dāng)R=0時(shí)為等幅振蕩,界面如圖5-7所示,當(dāng)為欠阻尼時(shí),界面如圖5-8所示,當(dāng)為過阻尼時(shí),界面如圖5-9所示。</p><p>  圖5-7 二階電路的等幅振蕩演示平臺(tái)</p><p>  圖5-8 二階電路的欠阻尼演示平臺(tái)</p><p>  圖5-9 二階電路的過阻尼演示平臺(tái)</p><p>  5.5.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫</p&

87、gt;<p>  在本平臺(tái)中主要時(shí)是滑動(dòng)條的回調(diào)函數(shù),通過拖動(dòng)滑動(dòng)條或者是單擊滑動(dòng)條,改變其值可以觀察圖形變化的效果,由于回調(diào)函數(shù)篇幅太長(zhǎng),在此不再詳述。</p><p>  5.6 正弦激勵(lì)的一階電路</p><p>  該平臺(tái)用于觀察一階電路在正弦激勵(lì)下的暫態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)及全響應(yīng)的圖形。</p><p>  5.6.1 界面設(shè)計(jì)</p>

88、;<p>  在該演示平臺(tái)中,首先使用菜單編輯器設(shè)計(jì)了兩個(gè)菜單,幫助和返回上層;使用的控件分別為uipanel,axes,text,pushbutton等。該電路的特性演示平臺(tái)界面如圖5-10所示。</p><p>  圖5-10 正弦激勵(lì)的一階電路特性演示平臺(tái)</p><p>  5.6.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫</p><p>  “暫態(tài)相應(yīng)”按鈕的回

89、調(diào)函數(shù):</p><p>  function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>  R=2;C=0.5;T=R*C;uc0=4;</p><p>  um=10;w=2;Zc=1/j/w/C;</p><p>  t=0:0.1:10;</p>

90、<p>  us=um*cos(w*t);</p><p>  ucst=us*Zc/(R+Zc);</p><p>  ucp0=ucst(1);</p><p>  uctr=(uc0-ucp0)*exp(-t/T);</p><p>  uc=uctr+ucst;</p><p>  axes(hand

91、les.axes1)</p><p>  plot(t,us,'b');grid;</p><p>  axes(handles.axes2)</p><p>  plot(t,uctr,':b');grid;hold on;</p><p>  5.7 低通濾波電路</p><p> 

92、 該平臺(tái)用于觀察一階低通濾波電路幅頻特性及相頻特性的圖形;二階低通濾波電路在不同品質(zhì)因數(shù)時(shí)的幅頻及相頻特性圖形的變化。</p><p>  5.7.1 界面設(shè)計(jì)</p><p>  在該演示平臺(tái)中,首先使用菜單編輯器設(shè)計(jì)了兩個(gè)菜單,幫助和返回上層;使用的控件分別為Uipanel,axes,text,pushbutton,popupmenu。低通濾波電路的特性演示平臺(tái)如圖5-11所示。<

93、;/p><p>  圖5-11 一階低通電路特性演示平臺(tái)</p><p>  圖5-12 二階低通電路特性演示平臺(tái)</p><p>  5.7.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫</p><p>  “繪制幅頻特性”按鈕的回調(diào)函數(shù)與 “繪制相頻特性”按鈕的回調(diào)函數(shù)基本相同,只是響應(yīng)函數(shù)不同,在此只詳述“繪制幅頻特性”按鈕的回調(diào)函數(shù)。</p>&l

94、t;p>  “繪制幅頻按鈕”的回調(diào)函數(shù):</p><p>  function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>  v1=get(handles.popupmenu4,'Value');</p><p>  v2=get(handles.popupmenu3,&

95、#39;Value');</p><p><b>  switch v1</b></p><p><b>  case 1</b></p><p>  set(handles.axes1,'Visible','on');</p><p>  set(handl

96、es.axes2,'Visible','on');</p><p>  set(handles.axes5,'Visible','off');</p><p>  set(handles.axes6,'Visible','off');</p><p>  ww=0:0.2

97、:4;</p><p>  H=1./(1+j*ww);</p><p>  axes(handles.axes1),semilogx(ww,20*log10(abs(H))),grid,</p><p><b>  case 2</b></p><p><b>  ……</b></p>

98、<p><b>  end</b></p><p>  5.8 高通濾波電路</p><p>  該平臺(tái)用于觀察一階高通濾波電路的幅頻特性及相頻特性的圖形;二階高通濾波電路在不同品質(zhì)因數(shù)時(shí)的幅頻及相頻特性圖形的變化。</p><p>  5.8.1 界面設(shè)計(jì)</p><p>  高通濾波電路的界面設(shè)計(jì)與低通

99、濾波電路的設(shè)計(jì)相同,其特性演示平臺(tái)界面如圖5-13所示。</p><p>  圖5-13 二階高通電路特性演示平臺(tái)</p><p>  5.8.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫</p><p>  該界面中按鈕的回調(diào)函數(shù)與低通濾波電路仿真平臺(tái)基本相同,在此不再詳述。</p><p>  5.9 帶通濾波電路</p><p>  該

100、平臺(tái)用于觀察帶通濾波電路在不同品質(zhì)因數(shù)下的幅頻特性。</p><p>  5.9.1 界面設(shè)計(jì)</p><p>  在該演示平臺(tái)中,首先使用菜單編輯器設(shè)計(jì)了兩個(gè)菜單,幫助和返回上層;使用的控件分別為axes,text,pushbutton,popupmenu。帶通濾波電路的特性演示平臺(tái)界面如圖5-14所示。</p><p>  圖5-14 帶通電路特性演示平臺(tái)<

101、;/p><p>  5.9.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫</p><p>  “繪制頻率特性”按鈕的回調(diào)函數(shù):</p><p>  function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>  v1=get(handles.popupmenu1,'Value');

102、</p><p><b>  switch v1</b></p><p>  case 1 % Q=5時(shí)的函數(shù)</p><p><b>  Q=1;</b></p><p>  ww=logspace(-1,1,50);</p><p>  H=1./(1+j*Q.

103、*(ww-1./ww));</p><p>  axes(handles.axes1),semilogx(ww,20*log10(abs(H)),'m'),hold on,grid,</p><p><b>  case 2</b></p><p><b>  ……</b></p><p

104、><b>  end</b></p><p>  5.10 帶阻濾波電路</p><p>  該平臺(tái)用于觀察帶阻濾波電路在不同品質(zhì)因數(shù)下的幅頻特性。</p><p>  5.10.1 界面設(shè)計(jì)</p><p>  帶阻濾波電路界面的設(shè)計(jì)與帶通濾波電路界面的設(shè)計(jì)相同,其特性演示平臺(tái)界面如圖5-15所示。</p&

105、gt;<p>  圖5-15 帶阻電路特性演示平臺(tái)</p><p>  5.10.2 控件回調(diào)函數(shù)編寫</p><p>  “繪制幅頻特性“的回調(diào)函數(shù)與帶通濾波電路仿真平臺(tái)中的基本相同,在此不再詳述。</p><p><b>  結(jié) 論</b></p><p>  本論文主要是在MATLAB環(huán)境下開發(fā)的電路

106、特性演示平臺(tái)。MATLAB提供了強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算功能,可以將比較抽象,復(fù)雜的公式輕易的計(jì)算出來,還可以利用圖形用戶界面GUIDE可視化,用戶可以根據(jù)GUI上的提示信息完成自己的工作,而不需要記憶大量繁瑣的命令,只須通過鼠標(biāo)、鍵盤等便捷的方式與計(jì)算機(jī)交互信息、選擇及控制想要運(yùn)行的程序、實(shí)時(shí)顯示圖形信息。在演示過程中,可以通過調(diào)節(jié)參數(shù)來觀察對(duì)電路的影響,其結(jié)果用曲線的形式表現(xiàn)出來,以方便用戶理解。</p><p>  

107、本設(shè)計(jì)平臺(tái)是在MATLAB環(huán)境下開發(fā)的,沒有將其集成或與其它語(yǔ)言進(jìn)行混合編程,因此不能夠脫離出本軟件而運(yùn)行,這是本平臺(tái)需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方。</p><p>  通過閱讀有關(guān)書籍及老師的指導(dǎo),我對(duì)本設(shè)計(jì)在以后進(jìn)一步研究有以下兩點(diǎn)建議:</p><p>  1.本平臺(tái)共列舉了9個(gè)常見的實(shí)例,在此基礎(chǔ)上再添加上典型電路特性演示平臺(tái),讓用戶有更多的了解。</p><p>

108、  2.通過MATLAB自帶的編繹器將function格式的M文件編譯成獨(dú)立執(zhí)行文件,在VC、C或VB等程序中調(diào)用,使其集成、脫離MATLAB環(huán)境,方便用戶使用。</p><p><b>  謝 辭</b></p><p>  轉(zhuǎn)眼間,隨著畢業(yè)論文的落幕,三年的大專生活結(jié)束了,在這三年中自己學(xué)到了很多,不管是學(xué)習(xí)上、思想上、生活上、還是專業(yè)技術(shù)上,都得到了很大的提高。

109、</p><p>  本設(shè)計(jì)平臺(tái)及論文是在xx老師的指導(dǎo)下完成的,在一開始分到題目的時(shí)候,內(nèi)心一片茫然,因?yàn)榫幊趟玫降腗ATLAB軟件自己從未接觸過,對(duì)電路的知識(shí)也了解甚少,因此擔(dān)心自己不能完成設(shè)計(jì),但在xx老師的耐心解說、指導(dǎo)之下,有了些信心;在設(shè)計(jì)過程中,根據(jù)老師提供的資料與講解,對(duì)軟件慢慢的熟悉,每次遇到不懂得的程序或運(yùn)行錯(cuò)誤,xx老師都會(huì)為我耐心的講授,給予我很大的鼓舞,使得我順利完成了畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)。

110、</p><p>  由于我一方面要做畢業(yè)設(shè)計(jì),另一方面還要準(zhǔn)備專升本的考試,xx老師在思想和生活上也給予了我無微不至的關(guān)懷,而且還關(guān)心我升本的許多信息,在此謹(jǐn)向xx老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。xx老師和藹可親、淵博的專業(yè)知識(shí)與一絲不茍的工作態(tài)度,也是我今后學(xué)習(xí)和工作的楷模。</p><p>  感謝陪我一起走過三年的同班同學(xué),舍友,在她們的陪伴下與幫助下,使得我度過了難忘的三年;感謝

111、三年來所有教育幫助我的老師,使他們讓我懂得了更多的專業(yè)技能與人生道理;感謝三年來計(jì)算機(jī)與信息工程系和我的母校xx對(duì)我的栽培。最后還要感謝我的父母,我會(huì)繼續(xù)努力,做讓你們驕傲的女兒。</p><p>  祝所有指導(dǎo)過我的老師身體健康,工作順利;所有朋友同學(xué)事業(yè)、學(xué)業(yè)有成,永遠(yuǎn)的幸??鞓?!</p><p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p><p&g

112、t;  [1]鄧薇.MATLAB函數(shù)速查手冊(cè).北京:人民郵電出版社,2008</p><p>  [2]曹弋.MATLAB教程及實(shí)訓(xùn).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008</p><p>  [3]陳懷琛等編著.MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,2002</p><p>  [4]張圣勤.MATLAB7.0實(shí)用教程.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006

113、</p><p>  [5]程衛(wèi)國(guó)等編著.MATLAB5.3精要編程及高級(jí)應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000</p><p>  [6]蔡無宇.電路及磁路.北京:高等教育出版社,2000</p><p>  [7]蘇金明,王永利.MATLAB7.0實(shí)用指南.上冊(cè).北京:電子工業(yè)出版社,2004</p><p>  [8]張平等.MATLAB

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115、>  [12]唐紅亮.計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京:科學(xué)出版社,2006</p><p>  [13]周開利,鄧春暉.MATLAB基礎(chǔ)及其應(yīng)用教程.北京:北京大學(xué)出版社,2007</p><p>  [14]王建衛(wèi),曲中水等.MATLAB7.X程序設(shè)計(jì).北京:中國(guó)水利水電出版社,2007</p><p>  [15]蘇金明,阮沈勇.MATLAB實(shí)用教程.北京:

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