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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。 2）界面有较强的可视性，操作方便简单。
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3）系统涵盖“信号与系统”课程典型实验，提供的结果便于后续分析。 4）系统可扩展性强，可以后续添加更多实验项目。 1.1 系统总体设计步骤
在本实验平台的设计中，采用自顶向下的设计思路对界面布局进行设计，即先设计实验主界面，再设计各个实验子界面。界面设计完成后，借助于函数调用达到实验目的。在设计中，先编制各个实验子界面的回调函数，再编写主界面的回调函数，各个回调函数的编写顺序是采用自底向上的设计方法。 其具体的设计步骤如下：
1）明确设计任务，划分结构，分析信号与系统各实验所实现的主要功能。
2）利用MATLAB 的GUI设计方法，设计实验系统的主界面及拟定设计的“信号与系统”课程中具体实验的子界面。
3）对各个子实验界面的控件按钮进行回调函数的编写，使控件按钮实现相应的功能。 4）对主界面进行回调函数的编写，功能上实现主界面与实验子界面的自由切换。 5）系统总体的调试和完善。 1.2 实验系统的设计及实现 1）实验系统的设计。
本实验平台整体结构设计包括7个模块：主模块、常用连续时间信号的实现模块、周期信号的分析模块、连续LTI系统的时域分析模块、连续LTI系统的频域分析模块、连续系统的零极点分析模块、退出实验平台模块。部分实验界面模块下面又有