可视化通信原理仿真平台GUI方案的设计与实现

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摘  要

通过MATLAB平台，进行GUI编程，设计并实现了可视化的通信原理仿真平台，包括线性模拟调制与解调、二进制数字调制与解调、量化编码等内容的演示，操作性强、直观易懂，对教学起到了辅助作用，同时激发学生学习理论课程的积极性，提升了教学效果。

【关键词】MATLAB GUI 仿真

“通信原理与技术”课程属于本院“信息通信技术”专业群的分立课程，根据职业能力的分析，该课程主要支撑通信终端维护、基站设备维护等典型工作任务。但在教学过程中发现效果并不理想，加上实验仪器、元器件短缺以及规格不符合要求等因素的影响，导致课堂教学乏味无趣。利用MATLAB中的仿真软件可以很方便的对各种通信原理进行仿真和分析，通过GUI建立的可视化通信系统模型，可使一些枯燥的原理变得有趣味，动态的通信系统也更加形象直观。因此通过MATLAB平台，进行GUI编程，设计并实现了可视化的通信原理仿真平台，对教学起到了辅助作用，同时激发学生学习理论课程的积极性。

1 GUI及其组件

MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。GUI （Graphical User Interface），即图形用户界面，又称图形用户接口，是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受。

2 仿真平台模块设计

由于本平台的服务对象的通信原理与技术课程，因此根据课程标准的要求，我们选择其中三个重要的知识模块进行仿真平台的设计与开发。即模拟线性调制/解调，模拟信号数字化、数字调制/解调。如图1所示。

3 仿真平台的设计与实现

首先根据平台模块的的内容，进行GUI界面的设计，根据每个模块所要实现的功能，设计出各个模块的主界面以及子界面，同时确保各界面的美观、合理化。其次，根据每个界面中的图形对象用m语言编写回调函数，以确保实现界面的功能。主界面和子界面见图2和图3。

以2PSK模块为例简要说明其设计实现以及测试过程。该模块用来实现二进制移相键控，载波信号的相位按基带脉冲信号的码元变化规律而改变，界面设计如图4所示。

界面中的图形对象有基带信号、脉冲周期、载频1与载频2，设置合理的参数后，通过显示结果按钮可观察到图5所示波形，直观生动，操作简单。其中图形对象的回调函数是通过m语言来编写的，程序如下：

function varargout = BpskSys（varargin）

gui_Singleton = 1;

gui_State = struct（"gui_Name"，       mfilename， ...

"gui_Singleton"，  gui_Singleton， ...

"gui_OpeningFcn"， @BpskSys_OpeningFcn， ...

"gui_OutputFcn"，  @BpskSys_OutputFcn， ...

"gui_LayoutFcn"，  [] ， ...

"gui_Callback"，   []）;

if nargin && ischar（varargin{1}）

gui_State.gui_Callback = str2func（varargin{1}）;

end

if nargout

[varargout{1：nargout}] = gui_mainfcn（gui_State， varargin{：}）;

else

gui_mainfcn（gui_State， varargin{：}）;

end

图5界面中，左侧三个编辑框可写入输入条件，通过“显示结果”按钮来观察仿真结果。途中输入基带信号为“1010”，脉冲周期Ts=1s，载频fc=2khz，仿真结果正确显示2PSK调制原理，满足该子系统的功能。

4 结束语

将通信原理仿真平台引入课堂教学可以增强教学可视化交互性，为教师课堂教学演示和学生课余深入学习通信原理与技术课程提供了一个良好的学习平台，能取得较好的实验效果，弥补本课程实验硬件设施的不足。

参考文献

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[7]程钦，钱志文.通信原理可视化仿真平台的设计与实现[J].江苏技术师范学院学报，2011，17（6）：25-29.

作者单位

苏州信息职业技术学院通信与信息工程系 江苏省苏州市 215200