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基于MATLAB GUI的数字信号处理仿真平台的设计

/?? 2013年11月27日 ?? 收藏1
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。

GUI设计可以采用两种方法,一种是利用GUIDE工具进行设计。这种方法的优点是上手容易;缺点是对于有些复杂功能的实现比较困难。另一种方法是基本代码法,即在M文件中用MATLAB代码写出所有的图形对象控件所对应的代码,通过各个参数的控制可以灵活地实现所需要的功能。这种方法的缺点是上手困难;优点是功能强大,可以实现许多复杂的功能,而且调试程序也比较容易。

3.基于MATLAB GUI的数字信号处理仿真平台的构建方案

采用MATLAB开发平台,利用图形用户界面GUI,设计出结构图,如图1所示,系统的主界面一共有七个主要子模块,分别代表了七个教学内容。通过单击主界面上子模块相应的按钮即可启动相应的子窗口。

该仿真平台具有如下一些特点:

首先,该平台的结构设计层次分明,用户界面是完全图形化的,只需要点击鼠标,输入数据就能够能完成所有的实验。

其次,在内容的安排上,此平台使学生对本课程的内容有一个整体统一的认识,用户既可以在较短的时间内完成实验内容,又可以做创新性实验、设计性实验,从而达到辅助教学的目的。

另外,传统实验是用示波器来观察相应的图形,与传统实验相比,此平台的实验结果更准确。

最后,只需要一台计算机和MATLAB软件即可,因此突破了传统实验模式中受时间地点限制的缺点。


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