堂中的重点、难点及部分课后练习用MATLAB GUI进行可视化计算机模拟与仿真。学生也可以自己进行设计和编程，既提高了动手能力，又充分激发学习数字信号处理的积极性。
1.3 MATLAB GUI简介
图形化用户界面（Graphical User Interfaces，简称GUI），是一种图形化人机交互界面，通过用户与计算机或者计算机程序进行通信、交互的方式来完成相应的操作。在GUI中，可以自行设计按钮，滑动条，下拉菜单，窗口，对话框等，MATLAB全面支持GUI的编程，用户可以根据自己设计的界面来编程M文件，通过M文件的编译实现可以实现相应的操作方式。
图形用户界面是由图形对象构成的界面，在MATLAB中，最典型的就是通过GUIDE（Graph User Interface Development Environment）建立GUI，GUIDE能帮助用户方便设计出的各种符合用户需求的图形用户界面。
在MATLAB中，打开GUIDE的方法有两种，第一种是在MATLAB界面中点击GUIDE按钮直接进入，第二种是在命令窗口输入命令Guide来实现调用。在打开的GUIDE窗口中可以新建GUI或者打开已存在的GUI的.fig文件，而后，通过菜单编辑器（Menu Editor）、对象浏览器（Object Browser）、属性设计器（Properties Inspector）、控件布置编辑器（Alignment Objects）、网格标尺（Grid and Rulers）设置编辑器以及GUIDE属性（GUIDE Application Options）设置编辑器对GUI进行编辑。
对于建立好的对象，可以通过双击修改对象的属性（背景颜色、字体颜色、字体大小等），同时也可以通过右击对象，在出现的菜单栏中选择callback对相应的对象进行M文件内的编程，使相应对象实现相应的功能。
1.4 本文研究内容
本设计主要完成数字信号处理实验平台的设计，该实验平台的设计的内容有：离散系统时频域分析、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、IIR滤波器和FIR滤波器设计，通过利用MATLAB语言完成图形用户界面（GUI）的编程，将数字信号处理课程中的重点、难点内容用交互式、实时、可视化实验平台进行展示，以便于学生在数字信号处理课堂上的学习。
本文的主要内容安排如下：
第1章是绪论。主要介绍课题研究的背景与意义，并简述了MATLAB GUI软件。
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第2章是数字信号处理平台的设计，主要涉及实验系统的主界面和子界面。数字信号处理实验平台的主界面主要有离散系统的时频域分析界面、离散傅里叶变换界面、快速傅里叶变换界面、IIR数字滤波器设计界面、FIR数字滤波器设计界面
第3章是数字信号处理实验平台的系统测试，即对设计出的各个界面进行测试，通过观察输入不同参数时信号显示区的输出波形，验证和分析实验的合理性、正确性。
第4章是结论，即对本设计进行总结，对今后工作进行展望。
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2 数字信号处理实验平台设计
2.1 实验平台分析
本设计以MATLAB为软件开发平台，利用它可视化、可编程的图形用户界面GUI，按照实验内容设计出相应的界面模块与菜单模块，通过主界面与子界面的调用选择进行不同实验的操作，通过菜单模块的选择与响应，完成子界面中分模块的操作，点击界面上的按钮，来操作实验的开始、结束与视图分析。 2.1.1 实验平台的基本结构
本设计将数字信号处理实验系统的整体结构划分由两部分：界面模块和菜单模块。界面模块包括6大部分：开始引导界面、实验主界面（进行实验项目选择）、离散系统的时频域分析界面、离散傅里叶变换界面、快速傅里叶变换界面和数字滤波器设计界面。如图2.1所示为实验平台的基本结构。
常见信号的时频域分析 离散系统时频域分析 常见信号的时域运算 LTI离散系统时频域分析 开始引导界面 实验主界面 离散时间序列傅里叶变换 离散傅里叶变换 离散傅里叶变换 周期信号离散傅里叶变换 快速傅里叶变换 IIR滤波器设计 数字滤波器设计 FIR滤波器设计 图2.1 数字信号处理实验平台结构图
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2.1.2 实验平台设计的步骤
本设计的实验平台按照树形结构的步骤进行设计，先完成开始引导界面与后续的实验主界面的搭建，而后依次展开对各个子界面的建立（离散系统的时频域分析界面、离散傅里叶变换界面、快速傅里叶变换界面和数字滤波器设计界面）,在各个子界面的搭建过程中，要按照以下步骤进行[1]：
1) 建立一个图形用户界面，并为之命名。
2) 根据界面的需求，先在草稿纸上对界面进行预先的设计，而后，通过MATLAB的图形用户界面（GUI）在界面中放入相应的GUI对象，并合理的布局安放这些对象，以及设置对象的属性，如字体，大小，颜色等。
3) 根据GUI对象的功能在M文件中编辑相应的Callback，并保存、调试、运行，确保其能实现预定的功能。
图形界面的设计要满足以下几条原则[2]：
1) 简单性。要求设计界面时应该力求简洁直接清晰地体现界面的功能和特点。对于可有可无的功能最好删除，确保界面的整洁。窗口数目尽量少，力避不同窗口间来回切换，设计的界面要直观，应多采用图形。
2) 一致性。确保设计的界面风格前后要尽量保持一致。
3) 习惯性。要求设计的界面应该尽量使用人们熟悉的标志和符号，保持界面的自然，使用户能见而习之。
2.2 开始引导界面与实验主界面设计
开始引导界面主要是引导实验的开始，通过开始引导界面中的开始按钮进入实验主界面，实验主界面主要是完成实现子界面的选择与调用功能，通过点击选择进入各个子界面。
作为数字信号处理实验平台的第一个界面，开始引导实验界面必须包含实验开始、退出按钮，通过点击开始、退出按钮分别完成进入实验主界面、退出实验系统的功能。在界面的顶部加入一个Axes对象，用来读取并显示本学校的校徽图案，开始引导界面也可以加入Static Text对象（静态文本编辑器），用这个对象制作开始界面的欢迎标题和介绍实验平台的文字。图2.2(a)所示为开始引导界面。
在开始引导界面中通过点击开始按钮可以进入实验主界面，实验主界面主要的功能是选择并进入实验子界面，因此需要在该界面中添加5个Push Button对象（按钮），通过点击它们来打开不同的实验子界面，例如：点击实验主界面上的“FIR滤波器设计”按钮，则进入该实验子界面，然后进行仿真实验。如图2.2(b)所示为实验主界面效果图。
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(a) 开始引导界面 (b) 实验主界面
图2.2 开始引导界面与实验主界面
2.3 子界面的设计
根据试验系统的内容要求，本实验平台的子界面划分为离散系统的时频域分析界面、离散傅里叶变换界面、快速傅里叶变换界面、IIR数字滤波器设计界面、FIR数字滤波器设计界面共五个子界面的设计[3]~[6]。 2.3.1 离散系统时频域分析实验界面设计
离散系统时频域分析界面主要完成常见离散信号的时频域分析、常见离散信号的运算和LTI系统的时频域分析。该实验子界面展示了离散信号的时频域分析功能，通过菜单栏的选择可以分别打开离散信号的运算界面和LTI系统时频域分析界面。
图2.3 常见时间离散信号时频域分析界面
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