基于GUI的仿真平台的设计

3基于G U I的《信号与系统实验》仿真平台的设计3.1 设计思想

3.1.1 设计步骤

本课题设计的界面布局是先设计GUI总界面，然后设计子界面，再在子界面上设置按钮、坐标轴、文本框等一系列控件，最后借助于callback函数调用程序。在函数调用

在

还增加了几个控制背景和退出实验的菜单。系统的整体结构如图3-2所示：

3.2 窗口的大小可以通过设置width 和height 进行调整，也可以用鼠标拖拽窗口，用鼠标拖拽窗口设置比较方便、快捷，也更容易设置适合于实验设计内容的大小GUI 界面。

下面详细介绍主界面的设计过程：

点击运行MATLAB 软件后，在软件界面中直接点击GUIDE 工具，选择Create

New GUI 中的Blank GUI(Defarlt)点击OK ，在弹出的新建窗口中拖入7个静态文本框

（Statec Text ）和7个按钮（Push Button ）如图3-4所示。设置静态文本的String 为“基

于GUI 的信号与系统仿真实验平台的设计”Background Color 为浅红色，FontSize 为28.0，

Foreground Color 位黑色。依次设置另外六个静态文本框String 为“实验一基本信号的产

生”、“实验二信号的基本运算”、“实验三卷积”、“实验四傅里叶变换”、“实验五连续系

统零状态响应”、“实验六低通滤波器”这几个实验的Fonsize 为22.0，另外的六个按钮依

次设计的Fonsize 为16.0。点击每个实验后的按钮编写回调函数进入相应的实验子界面中，

也可参考图3-3流程：

图3-3 主界面流程图 在其相应的位置编写主界面进入子界面的程序如下：

点击MA TLAB 软件中的

GUIDE 工具

产生 运算

状态

3.2.2 主界面仿真平台设计

在设计的主界面平台添加相应的按钮、文本框、设置字体的大小和字体背景的颜色，编写回调函数和界面背景图片插入。如图3-4所示：

图3-4 主界面

3.2.3 仿真结果分析

点击运行按钮后的主界面仿真结果如图3-5所示，可以点击任意一个实验按钮进入相应的子界面实验中，实验仿真结果结束后，可点击退出按钮结束本次实验。

图3-5 运行后的主界面

3.3 基于GUI的系统子界面的设计

3.3.1 设计步骤

子界面的设计和主界面的设计有些相似，主要由每个控件的属性，并加入相应的回调函数callback程序实现其相应的功能。如图3-7所示以“基本信号的产生”子界面为例，点击Menu Editor 中的New Menu会出现Untitled1，在其上点击出现Menu Properties，修改其中的Label选项，命名为“基本信号的产生”。

点击Axes按钮，在GUIDE界面空白处适当位置点击，会出现一个坐标轴图标，用鼠标拖拽到想要的大小。在此图标上点击右键，在View Callback选项中选择buttondownfcn,编写回调函数。选择Static text按钮，在空白处点击左键，把出现在窗口中的Static文本拖拽到适当大小，单击右键或双击左键，设置背景颜色“Background color”，字体颜色“Foreground color”，字体大小“Font size”；选择Edit text按钮，在空白处适当位置处点击，把出现的文本框拖拽到适当大小，双击左键，设置“String”为“”等的属性。本课题设计的字体大小一般设置为15，有的会适当调整。“退出”的设置：在Push button5上双击左键将“String”选项内容改为“退出”，在这个按钮的回调函数view Callback 中的Callback选项下写入“Close jbxhdcs”就可实现子界面的关闭。可参考流程图3-6：

3.3.2

1

基本信号的产生包含了正弦信号、指数信号、单位脉冲信号、单位阶跃信号。在界

面中输入正弦信号的幅度、角度、相位为2 3 1；在指数信号下输入幅度、相位为3 2；在

单位脉冲信号下输入平移量5；在单位阶跃下输入4；相应的各个信号波形输出呈现的图

形如图3-7所示：

图3-7 基本信号的产生界面

（1）正弦信号

正弦信号的大小与方向都是随时间作周期性变化的，信号在任一时刻的值，称为瞬

f 满

（2 在式

k

（3 式中⎰∞

∞-δ（4 单位阶跃信号的公式：⎩

⎨⎧<>==)0(0)0(1)(n n t u (3-5) 类似于连续时间系统中的单位阶跃信号)(t u ，但应注意)(t u 在0=t 点发生跳变，往往不予

定义，而在)(n u 在0=n 点明确规定为1)0(=u 。在该子界面单位阶跃信号那栏里输入平移

量4，输出的波形如图3-7所示。参考附录程序。

2 实验二：信号的基本运算。常遇到的信号基本计算包括信号的翻转、平移、相加、相

乘等。

（1）序列的翻转和平移。在翻转处输入翻转量为2，在平移处输入平移量3，原序列和

翻转、平移后的序列如图3-8所示：

图3-8 序列的翻转、平移 图3-9 两个信号的相加、相乘

（2）两个信号的相加、相乘。信号)(1t f 与)(2t f 之和是指同一瞬时两个信号之值对应相

加所构成的“和信号”，即)()()(21t f t f t f +=；而信号)(1t f 与)(2t f 之乘积是指同一瞬时两

个信号之值对应相乘所构成的“积信号”，)(*)()(21t f t f t f =这里给出的已知信号

)2sin(*111+=t A f ω ，)sin(*222t A f ω=正弦信号与余弦信号的相加、相乘波形仿真结果如

(3-6) (3-7)式和)

(2t f

应有的意义，但是不论什么时候频谱的分布依然存在。

设有一周期信号)(t f 及其复数频谱)(1ωn F ，将)(t f 展成

dt e t f T

n F T T t jn ⎰-=221211)(1)(ωω (3-8)两边乘以1T ，得到dt e t f n F n F T T t jn ⎰-==222111

2

1)()(2)(ωωωπω (3-9)