1.1 实验项目
在进行虚拟实验平台设计时,强化“信号与系统”理论的基本思想和核心概念,为理解和应用理论提供有力的帮助.
根据实验教学计划的要求,设计的虚拟实验平台包含了“信号与系统”实验教学中典型的实验项目,具体实验有:信号的基本性质(主要分析各种基本信号的特点及翻转、折叠等性质);信号与系统时域分析(主要进行连续与离散系统的分析);连续系统的频域分析(主要进行连续系统的频谱分析仿真);连续系统的复频域分析(主要研究拉普拉斯变换及应用);离散系统的Z域分析(主要研究离散系统的Z变换及系统稳定性分析);离散傅里叶变换(主要仿真DFT及FFT算法);滤波器设计(掌握IIR、FIR滤波器设计方法,观察参数变化对滤波器的影响);声音信号分析(运用所学知识对声音信号进行处理).都附有帮助和相关参考资料及问题解答.通过GUI界面上的按键,可以打开这些资料自学.
1.2 学习资料
利用所设计的实验平台的GUI界面可以直接调入MATLAB的参考学习资料、信号与系统课件、硬件实验指导书、仿真实验指导书、信号与系统习题库等参考资料.在实验过程中,学生可以随时参考实验指导书、设置仿真参数,进行仿真系统的调试和系统仿真结果的分析.通过仿真练习,学生对系统的电路组成和连线、参数取值范围和实验结果等都有一定的了解和直观的认识,因此,在硬件模拟实验中,学生对整个系统的硬件组成比较熟悉,对参数测试结果的正确性也有一个判定的范围.同时,通过仿真和实际动手的操作,可以锻炼学生思考问题、分析问题和解决问题的能力.
2 信号与系统界面设计
2.1 GUI界面的创建方法
GUI是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象(object)构成的一个用户界面.用户通过一定的方法激活这些图形对象,使计算机产生某种动作或变化,比如实现计算、绘图等.创建GUI界面必须具备的三个基本元素:组件、图形窗口和回应.使用GUIDE创建GUI.GUIDE在布局GUI的同时生成两个文件:一是 FIG文件,包括GUI图像的窗口和所有子对象(包括用户控件和坐标轴)的完全描述以及所有对象的
包含用户用来发布与控制界面和回调函数,的各种函数其中不包含任何组件属性值;另一个是M文件[4],
的布置信息[4].
2.2 实验平台的GUI界面
设计中用到的控件有:按钮、文本框、坐标轴、下拉列表、单选按钮、复选按钮、滚动条等.
所设计的GUI界面主要包括实验平台进入界面、实验名称界面、每一个实验项目界面及其对应的仿真实例、参考资料学习子界面等[5].图1是信号与系统虚拟平台的进入界面.其中GUI界面主要使用的控件有1个静态文本框(static text)、7个按钮(push button).文本框主要用于文字的显示,按钮的功能有多种,比如函数的调入、界面之间的跳转等.将所需控件拖入GUI界面,然后对各个控件按要求进行属性编辑.在对各个属性按要求修改完之后,点击GUI
界面上工具栏中的按钮“
面,MATLAB系统会自动生成相应的M文件
(源程序文件),运行程序后,得到的结果如图
1所示.
当按下图1中信号与系统仿真按钮,即可
进入信号与系统实验界面,如图2所示.采用
上述的设置方法,可设计其他界面.” 就可以运行设计的GUI界
3 系统仿真实例
系统设计时,考虑到“信号与系统”课程
理论多,学生难以消化,仅靠简单的几个实验
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