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基于GUI的信号与系统实验仿真平台设计

范文

唐亮吴扬宫丽娜

摘要：将GUI应用到信号与系统课程中，设计了一个基于GUI的信号与系统实验仿真平台，该平台根据西安思源学院学生特点，结合信号与系统课程教学内容将教学过程中枯燥的公式、烦琐的算法以直观生动图形演示出来，不仅改善了课堂教学效果并提高了学生学习兴趣。

关键词：GUI;信号与系统;仿真平台

中图分类号：TP319 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）10-0264-02

本文针对西安思源学院学生在完成信号与系统实验中遇到的问题，设计一套基于GUI的信号与系统实验仿真平台，该平台把课程内容中所要求掌握的枯燥公式、烦琐算法以及各种信号函数，转变为一個个灵活可调的m程序和友好的GUI界面。通过该仿真平台操作者在验证理论知识的基础上，通过自己修改、编写程序代码、调整参数，进一步加深对信号的产生运算、时域频域分析、复频域分析和实现以及数字滤波器设计等知识的理解和掌握。

1平台的设计流程

平台的界面设计是整个平台设计的关键，本平台的界面布局设计采用自顶向下的设计方法，即先设计主界面，再设计各个实验子界面。界面设计完成后，只是一些静态的画面而已，没有什么内涵，还不能用于实验操作，要想达到实验目的，必须借助于函数调用嘲。设计中，各个回调函数的编写顺序则是采用自底向上的设计方法，即先完成各个实验子界面回调函数的编写，再编写主界面的回调函数，设计流程图如图1所示。

2基于GUI的平台界面及各个模块功能

2.1平台界面介绍

利用GUI的图形用户界面设计主引导界面和各个子界面，然后通过编写各个控件的回调函数去实现引导界面功能以及信号与系统的一些简单实验模块子界面以及两个“退出实验系统”“关于实验系统”，主界面组成如图2所示。

在主界面上，用户点击任一按钮即可进入子界面进行实验。如点击主界面上的“退出实验系统”按钮将弹出“退出仿真实验平台窗口”提示，如果点击“否”则保持点击按钮前的状态，点击“是”则关闭主引导界面，界面如图3所示。

2.2基本序列和基本信号的产生模块

信号与系统课程中首先会介绍常用的基本信号和基本序列，这些是学习该课程的基础，学生必须掌握这些基本信号的表达式及特点，为后期的学习奠定基础。本平台所设计的基本序列和基本信号的产生界面分别如图4和图5所示，后期学生还可以将此作为开发界面继续根据课程学习需求添加其他基本信号。

2.3傅里叶分析模块

通过傅里叶级数的学习已经知道，一个周期信号可以分解为直流分量和不同频率谐波分量的代数和。通过本实验平台的设计，可帮助使用者很好地理解傅里叶级数的分析过程。图6给出了一个幅值为5的方波信号的傅里叶级数展开过程，从图中可以看出，傅里叶级数所取得谐波数越多，相加后的波形越接近原方波信号。

3总结

基于GUI的信号与系统实验平台根据西安思源学院学生特点设计，操作简单，不需要用户编写太多程序，只需根据需求输入相关参数，就可直观明了地看到结果。通过本平台的使用，教师上课变得生动活泼，学生学的深刻透彻，极大提高了学生学习信号类课程的学习兴趣。

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