本科毕业设计__基于matlabgui的数字信号处理实验平台设计论文

目录中文摘要 (i)英文摘要 ................................................................................................................................ I V 1 绪论 . (1)1.1 问题提出及研究意义 (1)1.2 设计的基本内容 (1)2 系统设计工具简介 (2)2.1 MATLAB概述 (2)2.2 图形用户界面(GUI)设计 (3)2.2.1 创建GUI的步骤 (3)2.2.2 GUI编程 (7)2.2.3 GUI的设计流程和设计原则 (8)2.2.4 控件的使用 (9)3 系统总体设计思路 (10)3.1 系统总体设计的步骤 (10)3.2 系统总体设计的结构 (10)4 系统图形用户界面设计 (13)4.1 图形用户界面外观设计 (13)4.1.1 控件对象 (13)4.1.2 控件属性的设置 (14)4.1.3 窗口属性的设置 (15)4.1.4 菜单的设计 (16)4.2 图形用户界面控件编程 (16)4.2.1 输入函数 (17)4.2.2 输出函数 (18)4.2.3 回调函数 (18)5 系统用户界面的实现 (18)5.1 引导模块 (19)5.1.1 回调函数的编写 (19)5.1.2 界面功能 (20)5.2系统说明模块 (20)5.3 主界面模块 (21)5.3.1 回调函数的编写 (21)5.3.2 界面功能 (21)5.4 基本信号的产生模块 (22)5.4.1 回调函数编写的基本原理 (22)5.4.2 界面功能 (24)5.4.3 界面使用演示 (25)5.5 序列基本计算模块 (25)5.5.1 回调函数编写的基本原理 (25)5.5.2 界面功能 (26)5.5.3 界面使用演示 (27)5.6 数据采集模块 (27)5.6.1 回调函数编写的基本原理 (27)5.6.2 界面功能 (28)5.6.3 界面使用演示 (29)5.7 卷积模块 (30)5.7.1 回调函数编写的基本原理 (30)5.7.2 界面功能 (30)5.7.3 界面使用演示 (30)5.8 傅里叶变换模块 (32)5.8.1 回调函数编写的基本原理 (32)5.8.2 界面功能 (32)5.8.3 界面使用演示 (33)5.9 Z变换模块 (35)5.9.1 回调函数编写的基本原理 (35)5.9.2 界面功能 (36)5.9.3 界面使用演示 (37)5.10 滤波器设计模块 (40)5.10.1 回调函数编写的基本原理 (41)5.10.2 界面功能 (43)5.10.3 界面使用演示 (43)致谢 (49)参考文献 (50)附录 (51)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

本科毕业设计论文题目：基于matlab数字信号处理实验平台设计摘要matlab 软件是由MathWork 公司于1984 年推出的数学软件，最早的开发理念是提供一套完善的矩阵运算命令，随着数值运算需求的演变，Matlab 已经成为各种系统仿真，数字信号处理和可视化的标准语言，已是目前国际上最为流行的软件之一。

它是众多科研工作者和工程设计人员的首选工作平台，掌握 Matlab 的使用，对于拓宽学生就业选择面，也有较大帮助。

数字信号处理是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。

它是把数字或符号表示的序列，通过计算机或专用处理设备，用数字的方式进行处理，以达到更符合人们要求的信号形式。

它可以将自然界的模拟、连续的信号进行抽样、量化转换为数字信号，再进行滤波、变换、估值、增强、压缩、及识别等处理。

随着计算机技术和大规模集成电路的飞速发展，数字信号处理技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。

本文主要是介绍matlab在数字信号处理中的运用，包括用matlab表示和实现离散时间和系统。

典型信号的产生和信号运算子函数，在数字信号处理理论和matlab信号处理工具箱的基础上编写子函数，子函数包括:信号的加、乘、位移和卷积运算.matlab在Z变换、傅立叶变换中的应用。

用matlab实现极点留数分解、Z 反变换、求数字滤波器的频率响应、绘制滤波器的零极点图、快速傅里叶变换和反变换、线性调频Z 变换、离散余弦正变换和反变换等。

基于matlab 的IIR数字滤波器的设计。

基于matlab的FIR滤波器的设计。

本文的目的是把实验器材搬上电脑屏幕上，由于时间有限，本文只是用matlab设计一个简单的平台，这个平台可以一些简单的数字信号处理实验。

关键词：matlab，数字信号处理，新兴ABSTRACTMatlab software is launched in 1984 MathWork mathematical software. The first development philosophy is to provide a complete matrix operations command.With the evolution of numerical computing needs,matlab has become a variety of system simulation, digital signal processing and visualization of the standard language.It is the international one of the most popular software.With a wide range of systems analysis to solve problems,it is one of many scientists and engineers working platform of choice for designers and master the use of matlab, and is helpful to students to broaden employment options for the surface.Digital signal processing is a widely used but many disciplines involved in many areas of emerging disciplines. It is the sequence of numbers or symbols, or special handling by computer equipment, processed using digital means to achieve more in line with the requirements of the signal form of the people.It can be analog in nature, continuous signal sampling, quantization is converted to digital signals, then the filter, transform, valuation, enhancement, compression, and recognition processing.With the computer technology and the rapid development of large scale integrated circuit, digital signal processing technology has also been rapid development and wide application.Matlab in this paper is to introduce the use of digital signal processing,including the use of the discrete time representation and matlab and systems. A typical signal generation and signal operation Functions, in digital signal processing theory and signal processing toolbox of matlab based on the preparation of Functions, Functions include: the signal of the addition, multiplication, shift and parity Convolution. matlab in the Z transform, Fourier transform of. Achieved by pole residues decomposition matlab, Z inverse transform, find the digital filter frequency response, pole-zero filter to draw maps, fast Fourier transform and inverse transform, chirp Z transform, discrete cosine transform and inverse transform is And so on. IIR digital filter design based on matlab. FIR filter design based on matlab.it is to test equipment onto a computer screen, due to time constraints, this is just a simple design with matlab platform, the platform can be some simple digital signal processing experiments. Keywords: matlab, digital signal processing, new目录第一章绪论 (4)1.1研究的意义和背景 (4)1.2研究的目的 (4)1.3研究的内容 (5)1.4国内外研究发展情况 (5)第二章 matlab的介绍 (7)2.1 matlab 简介 (7)2.2 matlab语言的发展历程和影响 (7)2.3 matlab语言的特点 (7)2.4 matlab的工作环境 (8)2.5 工作环境的特点 (8)第三章用MATLAB表示和实现离散时间系统 (9)3.1时域离散系统 (9)3.1.1系统的线性性质 (9)3.1.2系统的时不变特性 (9)3.1.3系统的因果性 (9)3.1.4系统的稳定性 (9)3.1.5系统的冲激响应 (10)3.1.6卷积的性质 (10)3.2 matlab在离散系统中的应用 (10)3.2.1 matlab 在离散系统时域分析中的应用 (10)3.2.2 Matlab 在离散系统Z 域分析中的应用 (12)3.2.3DCT变换及在matlab中的实现 (16)3.3本章小结 (17)第四章基于matlab数字信号处理虚拟实验仿真平台的实现 (18)4.1界面的设计方法 (18)4.1.1句柄图形及图形用户界面 (18)4.1.2 GUIDE的设计过程 (18)4.1.3基于matlab的数字信号处理虚拟实验仿真平台主界面 (19)4.2实验仿真平台的特点 (28)4.3本章小结 (28)第五章总结与展望 (30)5.1总结 (30)5.2展望 (30)参考文献 (32)致谢 (33)毕业设计小结 (34)第一章绪论1.1研究的意义和背景matlab是一个高性能的科学计算软件，广泛应用于数学计算、算法开发、数学建模、系统仿真、数据分析处理及可视化、科学和工程绘图、应用系统开发等。

基于MATLAB GUI的数字信号处理仿真平台的设计作者：沈济廷来源：《西部论丛》2019年第30期摘要：“数字信号处理”这门课程对于电子通信类专业学生来说尤为重要，该课程理论性较强、公式原理复杂，让许多同学在学习过程中举步维艰。

为了辅助课堂教学，提高课堂教学效果，本设计利用MATLAB GUIDE编写一个具有人机交互的用户界面，实现DSP仿真实验平台。

功能包括基本序列的演示、常用离散时间信号的变换与运算、分析离散系统的零极点以及离散傅里叶变换。

这种形象直观的可视化界面，操作简单、交互方式友好，充分调动了学生主动学习的兴趣，增强了学生动手操作能力。

关键词：数字信号处理;MATLAB;GUI;仿真实验平台1 引言数字信号处理技术精度高、灵活性强，因此近年来在通信、图像、航天、自动控制、军事等领域应用广泛，应用成效显著。

该课程概念较为抽象、包含了复杂繁琐的性质推导，还需要运用到诸多课程的基础知识比如高等数学以及信号与系统等，不少学生表示无法具象地理解课堂知识，甚至感到枯燥乏味。

因此传统的教学模式需要结合计算机辅助教学，来优化课堂成效。

本文结合了数字信号处理课程的理论知识，运用MATLAB GUI编程，将该课程的重要知识点用动态演示的方式表现。

该仿真实验平台可用于当堂演示，并结合课本阐述相关概念。

教师可以在课堂上以交互的方式进行实时仿真，将抽象的理论清晰直观地再现，颇有成效地让学生对所学专业课知识增加了兴趣，从而也能够极大提高课堂教学效果[1]。

同时，该实验平台也可帮助学生课后自学，鼓励学生动手探索。

2 系统总体框架在该DSP仿真实验平台的设计中，每个知识模块的界面设计都大体包含这几部分内容：组件的添加与位置布局、设置对象的属性和编写实现对应功能的回调函数。

组件内容位于GUI 设计界面的左侧，包括了按钮、可编辑文本、弹出式菜单、坐标轴框、复选框、滑动条、静态文本等组件[2]。

整个数字信号处理仿真平台的框架如图2-1所示，包含四个核心实验部分。

MATLAB GUI 的数字信号处理仿真平台的设计
1.引言
数字信号处理，是现今应用成效最显着、应用领域最广的新科学之一，国内外各高校均开设了数字信号处理课程。

这门课程相应的特点是：公式特别多、性质的推导复杂繁琐、概念性的东西比较多，还需要以信号与系统等诸多课程为基础，被很多同学认为大学最难的课程之一，学生因跟不上老师的进度和本身对学习内容的理解不到位而对这门课程失去兴趣。

传统的教学模式已经远远满足不了新时代教学的需求，在计算机技术快速发展的今天，计算机辅助教学己经逐步成为教师授课的主要方式。

MATLAB 为数字信号处理课程的教学提供了很大的实验帮助。

很早之前，国外就开始把交互式软件MATLAB 用于数字信号处理的教学中，并采用功能强大的系统开发平台。

本文利用MATLAB 的图形界面设计工具(GUI)，以数字信号处理理论知识为基础，设计了与课堂教学、实验内容相配套的辅助工具。

该辅助工具可用于《数字信号处理》课程的实验辅助教学、课堂教学演示，也可作为学生课后自学平台，真正的将实验内容融入教学过程中。

2.MATLAB GUI 简介
GUI 是当今计算机软件的发展趋势。

MATLAB 为表现其基本功能而设计的演示程序demo 是使用GUI 的最好范例。

MATLAB 全面支持GUI 编程，可自行设计窗口、菜单、对话框、滑动条等。

在MATLAB 的命令窗口中运行guide,即进入交互式编程。

Guide 可以根据用户GUI 的版面设计过程直接自动生成M 文件框架，这样就简化了GUI 应用程序的创建工作，用户可以直接使用这个框架来编写自己的函数代码。

摘要《数字信号处理》在大专院校的通信类及电子类专业中是一门非常重要的基础课程, 具有内容抽象，学生不容易掌握的特点。

另一方面，教师在讲授主要些内容时也不方便。

针对教学中存在的这种问题，为了方便教师授课和学生学习，使抽象的内容形象化，提高学生的学习兴趣，本文以MATLAB作为开发平台，设计了基于MATLAB的数字信号处理虚拟实验仿真平台，改变了传统的实验方式 ,将数字信号处理的实验内容集中在一个平台上，操作简单方便，结果直观准确。

MATLAB开放的环境、功能极强的图形绘制、各种工具箱及其简单易学的特点，使系统开发简单、快捷。

本系统采用友好的GUI界面设计,用简洁的文字、丰富的画面将抽象的内容展现在学生面前,提高了学生的学习积极性和主动性。

关键词: 数字信号处理；实验平台；MATLAB；GUIThe design of digital signal processing virtual experiment simulation platform based on MatlabStudent:Huang Zhong-Ze Teacher: Li XinAbstract: “Digital Signal Processing”is the important foundation course of electrical and communications professionals in university, the content is very abstracty and students are not easy to grasp. The other hand, teachers taught in some main contents not very convenient. Against such problems exist in teaching,to allow teachers to teach and students to learn. So abstract as figurative, Enhance their learning interest. This paper represents digital signal processing virtual experiment simulation platform using Matlab. It changes the traditional teaching methods and focus on the content of aplatform. Operation is simple and convenient. Results is visual and accurate. Matlab provides an open environment, highly functional graphical rendering. Toolbox and its features is easy to learn, which make the system development simple and fast, The system uses a friendly GUI interface design, using simple language, rich picture will be displayed the abstract content in the front of the students and improved student’s learning enthusiasm and initiative.Key words: digital signal processing ;experiment platform ;matlab ;gui目录摘要 (I)Abstract ...................................................... I I 目录.. (1)1 引言 (4)1.1 课题的背景 (4)1.2 国内外研究现状 (6)1.3 课题主要研究内容和研究意义 (7)2 MATLAB的介绍 (10)2.1 MATLAB 简介 (10)2.2 MATLAB语言的发展历程和影响 (11)2.3 MATLAB语言的特点 (12)2.4 MATLAB的工作环境 (13)2.5 工作环境的特点 (13)3 MATLAB在数字信号处理教学中的应用 (16)3.1 MATLAB的应用现状 (16)3.2 MATLAB在《数字信号处理》教学中的应用 (17)3.3 在数字信号处理教学实验中应用MATLAB 的意义 (19)4 数字信号处理虚拟实验仿真平台设计的必要性和可行性 (21)4.1 增加 MATLAB 内容的必要性和可行性 (22)4.1.1 必要性 (22)4.1.2 可行性 (26)4.2 用MATLAB做数字信号处理虚拟实验仿真平台的优点 (27)4.2.1 数字信号处理课程实验的教学现状 (27)4.2.2 强大的作图功能使抽象的概念一目了然 (28)4.2.3 利用现代化的教学手段, 增强教学效果 (28)5 基于matlab数字信号处理虚拟实验仿真平台整体构建方案 (31)5.1 仿真平台应用软件设计实现 (31)5.1.1 总体结构设计 (31)5.1.2 软件实现 (32)6 基于matlab的数字信号处理虚拟实验仿真平台的实现 (35)6.1 界面的设计方法 (35)6.1.1 句柄图形及图形用户界面 (35)6.1.2 GUIDE的设计过程 (36)6.1.3 基于matlab的数字信号处理虚拟实验仿真平台主界面 (40)6.1.4 基于MATLAB数字信号处理实验设计实例 (50)6.1.5 实验仿真平台的特点 (65)7 结论 (66)致谢 (69)参考文献 (72)1 引言1.1 课题的背景数字信号处理是应用最快、成效最显著的新科学之一, 广泛地应用在通信、控制、生物医学、遥测遥感、地址勘探、航空航天、自动化仪表等领域, 国内外高校都为相关专业的学生开设了这门课程。

matlab gui毕业设计Matlab GUI 毕业设计在计算机科学与技术领域，Matlab是一款被广泛应用的数学软件。

其强大的功能和易于使用的界面使得它成为许多工程师和科学家的首选工具。

在毕业设计中，使用Matlab GUI可以为学生提供一个很好的机会来应用所学的知识，并且开发出一个实用的应用程序。

Matlab GUI（图形用户界面）是Matlab的一个重要组成部分，它允许用户通过图形化的界面与Matlab进行交互。

相比于传统的命令行界面，GUI提供了更直观、更友好的操作方式，使得用户可以通过按钮、滑动条、输入框等控件来控制程序的运行和参数的设置。

在毕业设计中，使用Matlab GUI可以实现各种各样的应用。

例如，一个学生可以设计一个基于GUI的数据分析工具，用于处理和可视化实验数据。

通过GUI，用户可以方便地导入数据文件，选择不同的分析方法，并可视化结果。

这样的工具对于科学研究和工程实践都具有重要意义。

另一个应用是基于Matlab GUI的图像处理工具。

学生可以设计一个图像处理软件，通过GUI提供各种图像处理算法的选项，如滤波、边缘检测、图像增强等。

用户可以通过GUI加载图像文件，选择合适的处理算法，并实时预览处理效果。

这样的工具对于数字图像处理的学习和应用都非常有帮助。

除了数据分析和图像处理，Matlab GUI还可以用于控制和监控系统。

例如，一个学生可以设计一个基于GUI的温度控制系统，通过GUI设置目标温度和控制参数，并实时监测和调整系统的运行状态。

这样的系统对于自动化控制和仪器仪表等领域的研究和应用都具有重要意义。

在实现这些应用的过程中，Matlab提供了丰富的GUI设计工具和函数库。

学生可以使用GUIDE（GUI开发环境）来创建GUI界面，并通过Matlab的图形和计算功能来实现各种交互和处理。

此外，Matlab还提供了许多可视化工具和函数，如绘图、动画、图像处理等，可以帮助学生更好地展示和分析数据。

基于MATLAB的信号与系统仿真实验毕业设计信号与系统是电子信息类专业的一门重要课程，它是其他课程的基础和前提。

为了更好地理解信号与系统的理论知识，掌握信号的分析和处理方法，实验仿真是非常重要的手段之一、MATLAB作为一款强大的数学软件，被广泛应用于信号与系统的实验仿真中。

本文将基于MATLAB，介绍一个基于信号与系统的仿真实验的毕业设计。

该设计主要包括以下几个方面的内容：实验目的、实验原理、实验步骤和实验结果及分析。

实验目的：本次实验的主要目的是通过MATLAB软件，实现信号与系统的仿真分析，掌握信号与系统的基本概念和分析方法，培养学生对信号与系统的实际应用能力。

实验原理：本实验主要涉及信号的生成与采样、信号的查表和存储、信号的线性时不变系统等方面的内容。

通过对不同种类的信号进行分析，可以更好地理解信号的特性，并通过系统的分析，了解线性时不变系统对信号的作用及特性。

实验步骤：1.信号的生成与采样：在MATLAB中，通过给定信号的频率、振幅及采样率等参数，利用正弦函数或方波函数生成模拟信号，并对信号进行采样。

2.信号的查表和存储：将生成的信号通过查表和存储的方式保存为数据文件，并通过MATLAB读取这些数据文件，进行后续的处理和分析。

3.信号的线性时不变系统：通过设计不同的线性时不变系统，如低通滤波器或高通滤波器等，对信号进行滤波处理。

可以分析系统的频率响应、幅频响应等参数，并观察滤波后信号的变化。

实验结果及分析：通过对生成的信号进行采样、查表和存储，并对信号进行线性时不变系统的处理，在MATLAB中可以得到相应的结果。

根据实验结果，可以对信号的特性进行分析，比较不同信号和系统对信号的影响，进一步了解信号与系统的相关知识。

综上所述，本次基于MATLAB的信号与系统仿真实验毕业设计主要是通过对信号的生成、采样、查表和存储以及对信号进行线性时不变系统的处理，来掌握信号与系统的分析方法和应用能力。

通过实验结果的分析，可以进一步理解信号与系统的概念和特性，提高对信号与系统的理解和应用能力。

目录目录 (I)摘要 (III)ABSTRACT (V)第1章前言 (1)1.1 课题开发背景和发展状况 (1)1.2 研究的意义 (2)1.3 本文研究的主要内容 (3)第2章基本信号分析与处理 (5)2.1 信号分析概述 (5)2.2 滤波 (5)2.2.1 滤波器概述 (5)2.2.2 FIR滤波器和IIR滤波器的比较 (6)2.3 窗函数 (7)2.3.1 窗函数的分类 (7)2.3.2 常用的窗函数的性质和特点 (7)2.4 时域分析 (9)2.4.1 信号的强度表述 (9)2.4.2 信号的相关分析 (10)2.5 频域分析 (13)2.5.1 幅值谱 (13)2.5.2 功率谱 (13)2.5.3 倒频谱 (14)2.6 信号频谱的主要性质 (15)2.6.1 时移特性 (15)2.6.2 频移特性 (15)2.6.3 Parseval定理 (16)2.7 信号处理中出现的现象 (16)2.7.1 频率混叠现象 (16)2.7.2 频谱泄漏现象 (17)2.7.3 栅栏效应 (18)2.8 系统幅频特性 (19)2.8.1 频率响应函数 (19)2.8.2 二阶系统的幅频特性 (20)2.9 信号调制 (20)2.9.1 幅值调制 (20)2.9.2 频率调制 (22)2.9.3 相位调制 (22)2.10 本章小结 (23)第3章基于MATLAB GUI信号处理实验室的设计及实现 (25)3.1 MATLAB GUI (25)3.2 系统总体设计 (28)3.3 系统首页的设计 (29)3.4 主界面的设计 (30)3.5 信号源选择模块的设计 (31)3.5.1 模拟信号信息设置模块的设计 (32)3.5.2 数据文件读取模块的设计 (32)3.6 文件操作模块的设计 (33)3.7 信号预处理的设计 (33)3.7.1 滤波器设计 (33)3.7.2 加窗处理的设计 (35)3.7.3 噪声处理的设计 (36)3.8 信号时域分析的设计 (37)3.8.1 信号参数测量的设计 (37)3.8.2 信号相关分析的设计 (38)3.9 信号频域分析的设计 (40)3.9.1 幅值谱分析的设计 (40)3.9.2 功率谱分析的设计 (41)3.9.3 倒频谱分析的设计 (41)3.10 信号频谱主要性质的设计 (42)3.10.1 信号时移特性的设计 (42)3.10.2 信号频移特性的设计 (43)3.10.3 Parseval定理的设计 (43)3.11 信号处理中出现的现象的设计 (44)3.11.1 频率混叠现象的设计 (44)3.11.2 频谱泄漏现象的设计 (45)3.11.3 栅栏效应的设计 (45)3.12 系统幅频特性的设计 (46)3.13 信号调制的设计 (47)3.13.1 幅值调制的设计 (47)3.13.2 频率调制的设计 (48)3.13.3 相位调制的设计 (49)3.14 mcc编辑介绍 (50)3.15 本章小结 (51)第4章结论 (53)第5章总结与体会 .............................................................................. 错误!未定义书签。

摘要本文概述了信号仿真系统的需求、总体结构、基本功能。

重点介绍了利用Matlab软件设计实现信号仿真系统的基本原理及功能，以及利用Matlab 软件提供的图形用户界面（Graphical User Interfaces ,GUI）设计具有人机交互、界面友好的用户界面。

本文采用Matlab 的图形用户界面设计功能, 开发出了各个实验界面。

在该实验软件中, 集成了信号处理中的多个实验, 应用效果良好。

本系统是一种演示型软件,用可视化的仿真工具,以图形和动态仿真的方式演示部分基本信号的传输波形和变换，使学习人员直观、感性地了解和掌握信号与系统的基本知识。

随着当代计算机技术的不断发展，计算机逐渐融入了社会生活的方方面面。

计算机的使用已经成为当代大学生不可或缺的基本技能。

信号与系统课程具有传统经典的基础内容，但也存在由于数字技术发展、计算技术渗入等的需求。

在教学过程中缺乏实际应用背景的理论学习是枯燥而艰难的。

为了解决理论与实际联系起来的难题国内外教育人士目光不约而同的投向一款优秀的计算机软件——MATLAB。

通过它可用计算机仿真，阐述信号与系统理论与应用相联系的内容，以此激发学习兴趣，变被动接受为主动探知，从而提升学习效果，培养主动思维、学以致用的思维习惯。

以MATLAB 为平台开发的信号与系统教学辅助软件可以充分利用其快速运算，文字、动态图形、声音及交互式人机界面等特点来进行信号的分析及仿真。

运用MATLAB 的数值分析及计算结果可视化、信号处理工具箱的强大功能将信号与系统课程中较难掌握和理解的重点理论和方法通过概念浏览动态演示及典型例题分析等方式，形象生动的展现出来，从而使学生对所学知识理解更加透彻。

同时运用教学软件中的数值计算工具箱，将学生从大量繁琐的手工数学运算中解放出来，将更多时间留给对基本概念和基本方法的思考。

关键词：关键词：信号与系统，matlab，应用分析ABSTRACTAs the modern computer technology development, computer gradually merged with the various aspects of social life. the use of the computer essential part of the basic skills of students. the signal and systems of traditional classic of course, but there is also due to a digital technology development, the technology in the demand. in the teaching process of the practical application of theoretical study is boring and difficult. Theory with practice in order to solve the problem of educational circles and looked into a simultaneous of computer software —— matlab. it can be used by computer simulations, signals with the system theory and application related to the content, it aroused interest in learning and became passive acceptance of the initiative and thereby elevate learning, training of active in the make full use of its rapid operation of graphic, text, dynamic and interactive voice man-machine interface to the characteristics of the analysis and emulation. To the platform of the development of matlab signal system of teaching and assistive software can make full use of its rapid operation of graphic, text, dynamic and interactive voice man-machine interface to the characteristics of theanalysis and emulation. KEY WORDS：signal and system，matlab，An analysis目录前言 (1)第 1 章绪论 (2)1.1论文写作背景 (2)1.2研究问题的提出 (3)1.3研究问题的解决方案 (4)第 2 章MATLAB 软件简介 (6)2.1MAILAB 简介及发展过程 (6)2.2MATLAB 入门 (7)2.3MATLAB 语言平台简单介绍 (9)第 3 章信号与系统简介 (11)3.1信号与系统发展过程 (11)3.2信号与系统课程特点及重点内容 (12)3.3信号与系统涉及内容 (13)第 4 章MATLAB 在信号与系统中的应用 (15)4.1MATLAB 中信号表示及可视化 (15)4.2MATLAB 在信号与系统分析中的应用 (17)4.2.1 MATLAB 在时域、频域、S 域、Z 域里的应用举例 (17)4.2.2MATLAB 在信号调制、滤波及求解中的应用 (24)第 5 章GUI 界面的创建与应用 (31)5.1结GUI 界面创建的基本知识 (31)5.2 GUI 界面在信号与系统中的应用 (33)5.3信号与系统实验平台设计 (36)结论 (47)参考文献 (48)致谢 (49)前言随着我国高等教育逐步的实现了大众化以及产业结构进一步调整，社会对人才的需要出现了层次化和多样化的变化，这反映到高等学校的定位与教学要求中，必然会带来教学内容上的差异化和教学方式上的多样化。

论文题目：基于MATLAB GUI 的数字信号处理实验平台设计摘要数字信号处理是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科，主要应用在通信、电气控制、生物医学、遥测遥感、地质勘探、航空航天、自动化仪表等领域，它涵盖内容多、概念抽象、原理复杂、推理繁琐，因此，在有限的的课堂时间内掌握这门课程的知识是对学生的基本要求。

本文主要研究了数字信号处理实验平台的设计，首先，利用MATLAB GUI完成数字信号处理课程中的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5个模块的界面构建，然后，利用MATLAB语言完成图形用户界面（GUI）的编程，最后，对数字信号处理实验平台的各个实验界面进行测试与优化。

该实验平台将数字信号处理课程中的重点、难点用交互式、实时、可视化界面进行展示，有利于教师的教学和学生的学习，具有一定的应用价值。

【关键词】数字信号处理实验平台MATLAB 图形用户界面（GUI）【论文类型】设计型Title: The Design of Digital Signal Processing Experiment Platform Based On MATLAB GUIMajor: Communication EngineeringName: Feng Xu Signature:＿＿＿＿＿Supervisor: Zhang Ming Signature:＿＿＿＿＿ABSTRACTDigital signal processing is a new discipline which involves many subjects and widely used in many fields. It mainly used in communications, electrical control, biomedical, remote sensing, geological exploration, aerospace, automation instrument and other fields. It includes much more content and abstract concept. It has more complex principles and complicated reasoning. Therefore, in the limtited classroom time ,to master the knowledge of the course is a basic requirement of students.This paper mainly studies the design of digital signal processing experiment platform. Firstly,using MATLAB GUI to complete the construction of digital signal processing course in the five modules: the frequency domain analysis and the time domain analysis of discrete system, discrete Fourier transform, fast Fourier transform, FIR filter design and IIR filter design .after that, using MATLAB programming language to complete graphical user interface (GUI) programming. finally ,through testing and optimizing the digital signal processing experiment platform, we can display the key and difficult content by the interactive, real time and visual experiment platform. It is helpful for the teaching of teachers and students' learning, and it has some application value.【Key words】Digital Signal Processing Experiment Platform MATLAB Graphical User Interfaces（GUI）【Type of Thesis】Design目录1 绪论 (1)1.1 研究目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 MATLAB GUI简介 (2)1.4 本文研究内容 (2)2 数字信号处理实验平台设计 (4)2.1 实验平台分析 (4)2.1.1 实验平台的基本结构 (4)2.1.2 实验平台设计的步骤 (5)2.2 开始引导界面与实验主界面设计 (5)2.3 子界面的设计 (6)2.3.1 离散系统时频域分析实验界面设计 (6)2.3.2 离散信号傅里叶变换实验界面设计 (8)2.3.3 离散序列快速傅里叶变换实验界面设计 (9)2.3.4 IIR滤波器实验界面设计 (10)2.3.5 FIR滤波器实验界面设计 (11)2.4 本章小结 (13)3 实验平台测试 (14)3.1 离散信号时频域分析 (14)3.1.1 常见离散信号 (14)3.1.2 离散信号时域变换 (15)3.1.3 离散信号时域运算 (15)3.1.4 离散信号的卷积 (16)3.1.5 离散LTI系统的时域分析 (17)3.1.6 离散LTI系统的频域分析 (19)3.2离散傅里叶变换 (20)3.2.1 离散时间序列傅里叶变换（DTFT） (20)3.2.2 周期序列离散傅里叶级数（DFS） (21)3.2.3 离散信号傅里叶变换（DFT） (22)3.3 快速傅里叶变换 (23)3.3.1 基二快速傅里叶变换原理 (23)3.3.2 离散序列的快速傅里叶变换实验测试 (24)3.4 IIR滤波器设计 (25)3.4.1 常见的模拟低通滤波器设计 (25)3.4.2 模拟滤波器的频带变换 (29)3.4.3 脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器 (31)3.4.4 双线性变换法设计IIR数字滤波器 (32)3.4.5 直接函数法设计IIR数字滤波器 (34)3.4.6 IIR滤波器的应用 (36)3.5 FIR滤波器设计 (36)3.5.1 常见的窗函数 (37)3.5.2 窗函数法设计FIR滤波器 (38)3.5.3 频率采样法设计FIR滤波器 (41)3.5.4 等波纹法设计FIR滤波器 (42)3.5.5 FIR滤波器的应用 (44)3.6 本章小结 (45)4 结论 (46)4.1 工作总结 (46)4.2 工作展望 (46)致谢 (48)参考文献 (49)1 绪论1.1 研究目的及意义数字信号处理是通信类专业核心主干课程，该课程是一门理论与实践、原理与应用紧密结合的课程。

摘要本设计利用MATLAB的GUIDE工具箱制作了一套辅助“数字信号处理”课程教学的实验软件包。

该实验软件包是由一系列形象的图形用户界面组成，每个界面以坐标窗口、弹出框、按键、动态文本框等为基本部分，构建了较为完善和友好的人机交互方式，使用便捷。

论文首先简要介绍了数字信号处理和MATLAB的相关知识,然后着重阐述了该实验软件包的组成及设计思路、方法，最后说明了软件的调试和测试过程.本教学实验软件包基本是按照国家十一五教材《数字信号处理（第3版）》(姚天任，江太辉等）的编写思路进行总体设计的，整个构架包括四个核心部分：离散时间信号和离散时间系统的时频域分析、Z域分析,离散傅里叶变换及其快速算法,IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的设计和两大综合实验(DTMF双音多频信号检测和语音滤波器实验）。

较好的契合了教学内容，对理论课程的辅助效果明显。

关键词数字信号处理;GUI；教学实验；离散傅里叶变换;数字滤波器AbstractBased on the Graphical user interface design guide toolbox of MATLAB, a experiment software package of Digital Signal Process has been designed and implemented, which can help auxiliary teaching of DSP. This experimental package is composed of a series of graphical User Interface (GUI)。

Each interface is consisted of some basic parts，such as coordinate-windows, pop—ups, buttons，dynamic text boxes and so on。

基于MATLAB GUI 的数字信号处理实验仿真平台设计摘要：本文针对数字信号处理课程理论丰富、应用性强的特点，利用MATLAB自带的图形用户界面开发工具设计了数字信号处理实验仿真平台，实现了交互式实时动态仿真。

[关键词]数字信号处理MATLAB仿真平台图形用户界面?数字信号处理?是高校为电子通信类专业开设的核心专业根底课，对于学生整个课程体系的建立起着重要作用。

课程主要包含序列傅里叶变换、Z变换、离散傅立叶变换、快速傅立叶变换及数字滤波器的设计等内容，具有理论丰富、公式繁琐及物理概念抽象的特点，需要学生具备较好的复变函数和信号与系统的理论根底，因此，造成了目前学生普遍认为该课程内容难以理解学习的现状。

实验教学作为理论教学的一个辅助手段，引用得当可以帮助学生更深入地理解和掌握本门课程理论知识。

为了提高教学效果，结合多年的教学经验，本文基于Matlab强大的图形用户界面〔GraphicalUserInterface，GUI〕和丰富的数字信号处理工具箱，设计开发了一个数字信号处理实验仿真平台。

借助该平台，教师可以在课堂上以交互的方式进行实时仿真，将抽象的理论清晰、感性地再现，有效地提高了学生的学习兴趣和课堂教学效果;学生可以通过自主编程的方式进行滤波器的设计及应用实验，更能促进他们不断深入学习和研究，提高其设计应用能力。

1实验仿真平台结构数字信号处理实验仿真平台旨在为教师和学生提供一个交互式的用户界面，能够将数字信号处理课程的根底理论和方法通过动态演示的方法展现在学生面前，亦可以通过学生操作及自主编程来验证多个实验现象。

因此，实验平台内容可分为演示和实验两大类，其中实验类按学生的认知规律可进一步细分为验证性实验和设计性实验。

即该平台从结构上包括根底知识演示、验证性实验和设计性实验三大模块，涵盖数字信号处理课程的主要教学内容。

其中，根底知识演示模块主要用于课堂演示，将抽象内容通过仿真演示形象化，激发学生学习兴趣;验证性实验模块主要用于验证数字信号处理的根本理论知识，加深学生理解;设计性实验主要用于学生自行选择参数进行滤波器的设计，从而提高其解决问题能力。

基于MATLAB的GUI信号与系统实验平台设计作者：王二飞来源：《硅谷》2013年第21期摘要 MATLAB软件在电子信息类课程中应用越来越广泛，其中的交互式图形用户界面及其参数的可调性可使信号与系统的分析过程变得易于控制、直观可视化，有利于提高“信号与系统”课程的教学质量和效果。

文章以GUI编辑界面建立GUI的方法，基于MATLAB对信号与系统中的典型实验进行了交互式设计，最后给出了部分实验的分析和结果，展示了MATLAB的GUI在“信号与系统”课程辅助教学中的优点。

关键词 GUI；信号与系统；课程教学中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0029-02随着科学技术的迅速发展，社会要求高校学生既要有扎实的理论基础，又要受过严格的工程技术训练。

通过教学过程中的实验环节，可以不断地提高学生分析和解决实际问题的能力。

仿真实验作为一种实验实物的补充和科学研究手段，具有不受设备和环境条件限制，不受时间地点限制，也不需要维护和修理设备等特点，因而越来越多地受到人们的重视。

“信号与系统”课程是电子信息、通信工程、自动控制等电工电子类专业的主修课程，该课程具有较强的理论性与应用性。

传统的教学中主要的做法是教师利用黑板讲授，学生课后利用习题加深对教学内容的理解。

传统的教学方式，一定程度上影响和制约了该课程的教学效果。

因此，该课程迫切需要改革传统的单一教学模式，加强实践教学。

本设计正是基于以上现状和应用背景提出的，利用MATLAB作为开发平台，设计实现基于MATLAB的图形交互式教学实验系统。

应用MATLAB具体形象地演绎“信号与系统”课程中的基本概念和理论方法，在交互式的可视化实验环境中，激发学生学习兴趣和学习主动性，加深学生对课程中抽象概念和理论的掌握和理解，有效提高“信号与系统”课程的教学质量和效果。

1 GUI信号与系统实验平台的设计本设计有以下特点：1）具有常用连续时间信号的实现、周期信号的分析、连续LTI系统的时域分析、连续LTI系统的频域分析和连续系统的零极点分析功能。

第４３卷　第１期２０２１年２月电气电子教学学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＥＥＥＶｏｌ．４３　Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０２１收稿日期：２０２０ ０６ １８；修回日期：２０２０ ０９ ２４基金项目：河北省研究生“数字信号处理”精品课程建设项目（项目编号：ＫＣＪＳＸ２０１９０５６）作者简介：马月红（１９７９ ），女，博士，讲师，主要从事理论教学、无线电探测技术研究工作，Ｅ ｍａｉｌ：ｓｕｎｍｙｈ＠１６３．ｃｏｍ基于ＭａｔｌａｂＧＵＩ“数字信号处理”实验平台设计马月红，孙晓云，刘素艳（石家庄铁道大学电气与电子工程学院，河北石家庄０５０００１）摘要：为了方便学生更好地学习数字信号处理这门重要课程，提高实验动手能力，本文利用ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ开发设计了可视化的虚拟实验平台，实验平台系统实现了信号生成模块、信号抽样模块、傅里叶变换模块、卷积和以及ＦＦＴ的实现与应用模块，可以让学生更加直观地看到原理展示，从而进一步帮助学生理解和体会抽象难懂的内容，以此提高学生们的学习兴趣。

关键词：数字信号处理；ＭａｔｌａｂＧＵＩ；虚拟实验操作平台中图分类号：Ｇ６４２；ＴＮ９１１．６－４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８ ０６８６（２０２１）０１ ０１６４ ０５ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＶｉｒｔｕａｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＰｌａｔｆｏｒｍＢａｓｅｄｏｎＭａｔｌａｂＧＵＩＭＡＹｕｅ ｈｏｎｇ，ＳＵＮＸｉａｏ ｙｕｎ，ＬＩＵＳｕ ｙａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＴｉｅｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｆａｃｉｌｉｔａｔｅｓｔｕｄｅｎｔｓｔｏｂｅｔｔｅｒｌｅａｒｎｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｕｒｓｅｏｆＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｖｅｌｏｐｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｓａｖｉｓｕａｌｖｉｒｔｕａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｓｅｒｉｅｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｓｏｆｓｉｇｎａｌｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ，ｓｉｇｎａｌｓａｍ ｐｌｉｎｇｍｏｄｕｌｅ，ＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｍｏｄｕｌｅａｎｄＦＦＴ，ｗｈｉｃｈｃａｎｍａｋｅｓｔｕｄｅｎｔｓｍｏｒｅｉｎｔｕｉｔｉｖｅｔｏｓｅｅｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｄｉｓ ｐｌａｙ，Ｓｏａｓｔｏｆｕｒｔｈｅｒｈｅｌｐｓｔｕｄｅｎｔｓｕｎｄｅｒｓｔａｎｄａｎｄｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｔｈｅａｂｓｔｒａｃｔａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｃｏｎｔｅｎｔ，ｓｏａｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｓｔｕｄｅｎｔｓ＇ｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｌｅａｒｎｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ＭａｔｌａｂＧＵＩ；ｖｉｒｔｕａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ０　引言随着通信科技方面的发展，以数字信号处理为基础的问题随处都在［１］。

一、介绍二、问题需求及解决方案1. 需求分析2. 解决方案三、研究方法1. 数据采集2. 信号预处理3. 特征提取4. 模型构建四、实验与结果分析1. 实验设计2. 数据处理3. 结果分析五、总结与展望一、介绍随着数字信号处理技术的发展，信号处理已成为电子信息工程领域中备受关注的研究方向之一。

在毕业设计中，本文将基于Matlab评台，结合信号处理相关理论和方法，设计并实现一个简单的毕业设计项目，以解决特定问题或需求。

二、问题需求及解决方案1. 需求分析在实际工程应用中，往往会遇到信号采集、处理和分析的问题。

针对特定应用场景中的信号特征提取、异常检测等需求，需要设计一个信号处理系统来实现相关功能。

需要针对特定问题进行需求分析，明确设计的目标和功能。

2. 解决方案针对以上需求，本文将利用Matlab评台，结合信号处理相关的工具箱和算法，设计一个简单的信号处理系统。

通过数据采集、信号预处理、特征提取以及模型构建等步骤，实现对特定信号的处理和分析。

三、研究方法1. 数据采集在设计的毕业设计项目中，首先需要进行信号的数据采集工作。

可以利用实际的传感器或者模拟信号源进行数据采集，获取需要处理的原始信号数据。

2. 信号预处理对于获取的原始信号数据，往往存在噪声、干扰等问题，需要进行信号预处理工作。

预处理包括滤波、降噪、去噪等步骤，以提高信号的质量和准确性。

3. 特征提取针对预处理后的信号数据，需要进行特征提取工作，提取信号的相关特征信息。

可以采用时域分析、频域分析、小波分析等方法，提取信号的频谱、时频域特征等。

4. 模型构建根据信号特征提取的结果，可以选择合适的模型进行构建，如分类模型、回归模型等，以实现对信号的分析和处理。

四、实验与结果分析1. 实验设计在毕业设计的实验部分，可以设计基于特定信号处理需求的实验方案。

包括数据采集实验、信号预处理实验、特征提取实验以及模型构建实验等。

2. 数据处理根据实验设计，进行具体的数据处理和算法实现工作。

基于Matlab GUI的信号与系统实验平台设计摘要：本虚拟实验系统具有可视化的特点，操作方便、直观．通过GUI界面，学生可以进入教师指定的实验项目，进入相应的环境，设置和调整仿真参数，进行仿真试验；或者任意进入感兴趣的实验项目，打开参考资料及问题解答，进行自学。

关键词：Matlab GUI；信号与系统实验平台设计；信号与系统”对知识和专业基础知识要求特别高，计算复杂，概念抽象不容易理解，教学方式单一，计算结果只是一堆数学公式，看不到实体的效果，这些因素造成了“信号与系统”这门课成了难学、不容易理解的代名词。

传统的硬件实验系统存在着实验设备短缺、实验项目选择受限、实验设备老化等弊端，为此，利用Matlab强大的数值计算、符号计算、绘图显示及图形用户界面等功能，设计了信号与系统仿真实验GUI 平台，增加计算机辅助实验教学手段是对信号与系统课程教学方法的有力补充。

1 MatlabMATLAB （矩阵实验室）即是Matrix ＋ Laboratory ，又称为“矩阵实验室，其强项就是高效的矩阵计算。

MATLAB广泛应用于电子、航空航天、数学、计算机、机械和经济学等领域。

相关专业都将MATLAB 做为专业的必修课和选修课，增强学生对科学软件的掌握，为社会输送合格的人才。

我校开设MATLAB 的学院有机电学院、数学学院、计算机学院和经管学院，特别是我们学院对电子大类的所有专业都开设。

对学生学习枟信号与系统枠、枟通信原理枠和枟数字信号处理枠等课程，起到辅助的作用，能够通过建立仿真模型，形象、直观的展现抽象的概念和理论知识，加强学生对这些专业知识的理解，提高学生的学习成绩。

MATLAB GUI（Graphical User Interface）即图形用户界面，是指由按钮、列表框、编辑框等用户界面控件构成的应用程序界面。

GUI 是一种结合计算机科学、美学、心理学、行为学，及各商业领域需求分析的人机系统工程，强调人－机－环境三者作为一个系统进行总体设计。

基于 Matlab GUI 的信号与系统实验平台设计张鸣;闫红梅【摘要】Signals and systems possess some features such as strong theory,abstract concepts and rich experimental contents.This paper introduces the development of experimental platform for signals and systems based on Matlab GUI and realizes the interactive real time dynamic simulation about the important contents. The practice shows that this platform has friendly interface,wide coverage,variable parameters,correct results,clear logical structure and stability,and is easy to use.All of those are beneficial to both the teaching of teachers and studying of students.%利用 Matlab GUI 设计开发了信号与系统实验平台，实现了信号与系统课程中重要教学内容的交互式实时动态仿真。

实践结果表明，该平台界面友好，使用简单，覆盖范围广，参数可变，测试结果正确，各模块间逻辑结构清晰，整体运行稳定，更有利于教师的授课讲解和学生的学习理解。

【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】4页(P100-103)【关键词】信号与系统;实验平台;Matlab;图形用户界面【作者】张鸣;闫红梅【作者单位】西安科技大学通信与信息工程学院，陕西西安 710054;西安科技大学通信与信息工程学院，陕西西安 710054【正文语种】中文【中图分类】TN911-33信号与系统课程是一门实用性较强、涉及面较广的专业基础课,是电子信息类专业本科生的必修课程。