GUI的数字信号处理实验-课程设计.doc

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1、光电与通信工程学院课程设计报告书课设名称：基于GUI的数字信号处理实验软件包的设计与实现年级专业及班级：10通信工程姓名：学号：指导老师：评定成绩：教师评语：指导老师签名：2013年6月日42目录摘要2一、绪论31.1课题意义31.2相关背景31.3设计内容与要求4二、基本理论42.1MATLAB在数字信号处理中的应用42.2MATLAB的GUIDE工具箱概述52.3数字信号处理中常用的MATLAB函数简介5三、系统GUI界面设计与实现83.1概述83.2GUI设计93.2.1创建GUI93.2.2写回调函数CallBack113.3登陆

2、界面设计123.4、总界面设计133.5离散时间信号和离散时间系统的GUI界面的设计与实现143.5.1离散时间信号设计143.5.2线性卷积设计163.5.3离散时间系统的设计163.5.4离散时间信号的傅里叶变换和系统频率响应173.5.5信号取样的设计183.5.6Z变换的设计193.6离散傅里叶变换及其快速算法的GUI界面的设计与实现203.6.1离散傅里叶级数设计203.6.2离散傅里叶变换设计213.6.3循环卷积的设计223.6.4信号谱分析的设计233.7数字滤波器的GUI界面的设计与实现233.7.1巴特沃斯滤波器设计2

3、43.7.2切比雪夫滤波器设计243.7.3窗函数法设计FIR滤波器的设计与实现253.7.4频率取样法的设计与实现263.8双音多频信号检测及语音滤波实验的GUI界面的设计与实现263.8.1双音多频信号检测的设计与实现273.8.2语音滤波实验的设计与实现27四、实验心得28参考文献30附录311、解决的问题312、部分实验程序3542摘要该课程设计利用Matlab的GUIDE(图形用户界面设计向导)工具箱设计并实现了“数字信号”处理教学实验软件包的GUI(图形用户界面)。该GUI将Matlab软件和多媒体硬件结合,融入数字信号处理课

4、程的实验内容,形成了一种新的CAI(计算机辅助教学)方式。CAI的方式形象直观,便于学生对所学理论知识的理解,大大提高了教学的效果和效率。该实验软件包是由一系列形象的图形用户界面组成，每个界面以坐标窗口、弹出框、按键、动态文本框等为基本部分，构建了较为完善和友好的人机交互方式，使用便捷。论文首先简要介绍了数字信号处理和MATLAB的相关知识，然后着重阐述了该实验软件包的组成及设计思路、方法，最后说明了软件的调试和测试过程。通过该GUI,将Matlab软件和多媒体硬件结合,形成一种新的计算机辅助教学方式,可以完成传统教学方法不能完成或不易完

5、成的教学任务。整个构架包括四个核心部分：离散时间信号和离散时间系统的时频域分析、Z域分析，离散傅里叶变换及其快速算法，IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的设计和两大综合实验（DTMF双音多频信号检测和语音滤波器实验）。通过在实际教学中的应用,证明了这种新的CAI方式有利于学生对所学理论的理解,大大提高了教学的效果和效率。关键词数字信号处理GUI教学实验MATLABCAI42一、绪论1.1课题意义“数字信号处理”在通信专业中是一门很重要的课程，它涉及的知识广泛，包括微积分、概率论、信号与系统等。学生在学习这方面的内容的时候，通常感觉比较抽象

6、，对其中的基本理论和分析方法难以具体地理解和掌握。为此，很多学校安排了实验课程，借助一些优良的软件平台（如MATLAB等）来解决这一实际问题，帮助学生更好地理解和掌握数字信号处理中的基本理论和分析方法，激发他们的学习兴趣，从而达到良好的教学效果。1.2相关背景1.MATLAB是matrixlaboratory即矩阵实验室的缩学，是1984年由美国的Mathworks公司数值计算及图形工具软件，它最初是作为“矩阵理论”和“数值分析”的等课程的计算工具，经过十几年的发展和完善，目前已成为世界各国在科学分析和计算领域的主流软件。2.它的特点是：

7、（1）友好的工作平台和编程环境；（2）简单易用的程序语言；（3）强大的科学计算机数据处理能力；（4）出色的图形处理功能；（5）应用广泛的模块集合工具箱；（6）实用的程序接口和发布平台；（7）应用软件开发（包括用户界面）。3.以MATLAB42为平台开发的数字信号处理教学辅助软件充分利用了计算机的快速运算、文字、动态图形、声音及交互人机界面的特点，利用MATLAB的数值分析和计算结果可视化、信号处理工具箱的强大功能，将数字信号处理中较难掌握和理解的部分，形象、生动的表现出来，从而使学生理解的更加透彻，同时运用教学软件中的数值计算工具箱，将使

8、学生从大量繁琐的手工运算中解放出来，将更多时间用于对基本概念和基本方法的思考。1.3设计内容与要求本设计任务是利用MATLAB的图形用户界面设计向导GUIDE工具箱建立一个与本科数字信号处理理