基于MATLAB GUI的数字信号处理仿真平台开发
2021-01-08孙慧霞周上楠窦永梅
孙慧霞,周上楠,周 玲,窦永梅
(运城学院 物理与电子工程系, 山西 运城 044000)
几乎所有的工程技术领域都会涉及到信号处理问题,而数字信号处理以其灵活性、高精度、高可靠性、便于大规模集成以及可以实现模拟系统无法实现的诸多功能等优点,成为发展最快、应用最广泛、成效最显著的学科之一,目前已广泛应用于雷达、图像、语音、声纳、控制、通信、地震、航空航天、生物医学、地质勘探、故障检测、遥感遥测、自动化仪表等领域[1-3]。然而,数字信号处理涉及到的理论较抽象,算法复杂,不易理解。如何以可视化的方式将数字信号处理的基本运算和典型算法形象进行展现是一个重要课题。
目前,普遍采用基于MATLAB图形用户界面(Graphical User Interface, GUI)设计开发数字信号处理仿真平台。但开发的功能主要基于最基本的信号产生、运算、频谱分析、FIR滤波器和IIR滤波器的设计,缺乏工程实际案例的引入及功率谱估计和自适应滤波等常用算法[4-11]。本文基于工程实际案例,采用MATLAB GUI开发出数字信号处理仿真平台,可以用通俗、直观的图形来表现各种数字信号以及其处理过程,包括信号产生、信号的基本运算、卷积计算、CZT、FFT、IIR滤波器、FIR滤波器,并引入实际工程应用中常用的功率谱估计以及自适应滤波算法,使本身抽象难懂的理论知识变得可视化,从而更加容易理解和掌握。
1 MATLAB图形用户界面
图形用户界面开发环境(Graphical User Interface Development Environment, GUIDE)是MATLAB软件中专为GUI设计的向导设计器[12]。图形用户界面作为交互式的MATLAB用户可视化工具,运用图形用户界面生成的操作界面可以使用户直观地进行可视化操作,而无需浏览繁冗的代码,提高了易读性,能快速获取信息[13-14]。……
