基于matlab的信号仿真实验,基于MATLAB的《信号与系统》课程仿真实验系统设计
本设计是针对《信号与系统》课程中涉及到基本实验,如基础信号的演示、语音信号的播放与录制、快速FFT变换等,利用MATLAB的GUI设计仿真实验的人机界面,实现《信号与系统》课程仿真实验平台的功能。1系统设计的原理和方法本设计描述了信号与系统仿真系统的作用、要求和构成。详细介绍了利用MATLAB软件来实现信号与系统仿真系统的基本原理及功能,利用MATLAB软件提供的图形用户界面(GraphicalUserIn-terface,GUI)设计具有界面友好、人机交互便利等特点的用户界面。在仿真实验中,包括了许多信号与系统的子实验,涉及范围广泛表现良好。本系统是一种演示型的软件,可以利用可视化的仿真工具,以及图形和动态仿真的方式来演示部分基本信号的波形和变换,可以使学习人员清楚、明了的明白和掌握信号与系统的一些基础知识。2系统设计的总体方案和实现通过添加GUI中的功能按钮,可以实现各种各样功能转换,如图1所示。图1总设计框图3基础信号设计基础信号包括:信号选择、正弦信号、指数信号、阶跃信号、脉冲信号、矩形脉冲信号、抽样信号。Axis1用于显示图形,同时使图形可以放大缩小。将text1~6的string改为“自定义参数”,“A=”,“B=”,“C=”,“D=”,“简介”。Edit1~4用于改变信号的参数,并将更改后的参数传递到popupmenu1中参与计算。Edit5的作用是显示各个函数的简介,具体显示的内容由popupmenu1控制。push-button1转换界面。4语音信号设计4.1设计思路本设计可以将本地语音信号读取到软件中,同时也可以录制语音并保存。录制时用户可以根据自己的要求改变录制时长和采样频率。读取信号之后能对信号进行各种处理,如变速播放、显示信号时域图形、快速傅里叶变换、显示信号频域图形。pushbutton1用于读取本地语音信号。pushbutton2的作用是播放读取在软件中的变量。pushbutton4的作用是通过电脑自带的麦克风录制声音。pushbutton6的作用是将软件中的数据保存在本地文件中。pushbutton10的作用是将数据进行FFT变换。pushbutton3的作用为把数据以图形的形式显示在axes1中。4.2快速傅里叶变换程序设计有限长序列可以通过离散傅里叶变换(DFT)将其频域也离散化成有限长序列。但其计算量太大,很难实时地处理问题,因此引出了快速傅里叶变换(FFT)。1965年,Cooley和Tukey提出了计算离散傅里叶变换(DFT)的快速算法,将DFT的运算量减少了几个数量级。从此,对快速傅里叶变换(FFT)算法的研究便不断深入,数字信号处理这门新兴学科也随FFT的出现和发展而迅速发展。根据对序列分解与选取方法的不同而产生了FFT的多种算法,基本算法是基2DIT和基2DIF。FFT在离散傅里叶反变换、线性卷积和线性相关等方面也有重要应用。快速傅里叶变换(FFT)是计算离散傅里叶变换(DFT)的快速算法,实现的流程图如图2所示。图2快速傅里叶变换设计流程图5设计结果与分析整个系统设计编写已经完成并调试成功,能够明确显示各种信号的仿真。经测试软件的全部内容与《信号与系统》一书内容符合,完全可用于帮助该课程的图形显示。本设计思路明确,全部内容已用MATLABGUI来实现,对于课程的初学者具有加深理解的现实意义。基于MATLAB的《信号与系统》课程仿真实验系统设计@单炜佳$嘉兴学院机电工程学院!浙江嘉兴314000
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