信号处理在线实验系统的开发(附件)
在高校电子信息类专业设置中，信号与系统是主干基础课程，如何深入浅出，更好的领悟这门课程显的非常重要，很多高校在相关教学方面都投入了很大的精力，并配有各种各样的实验设施，然而通过教学环节发现其效果并不是很好，学生只是单纯地验证实验，对实验原理与所涉及的知识往往只是一知半解，并且也有实验时间的限制。如何从基础出发，更清楚便捷地表明信号处理的实验原理和实验过程，本文以.NET为设计平台，开发了具有交互性强和使用简单方便等优点的信号处理在线实验系统。重点介绍了怎样利用.NET和MATLAB相结合的技术来设计和实现整个系统，以及实现实验的交互性。关键词 在线实验，信号处理，.net，matlab
目录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 在线实验系统概述 1
1.3 国内外研究及发展现状 2
2 系统开发方案设计 3
2.1 网络架构模式 3
2.2 信号处理实现的MATLAB方案设计 5
3 系统开发关键技术 9
3.1 开发环境及软件 9
3.2 数据库开发及.NET程序设计 10
3.3 C#与MATLAB混合编程技术 10
4 需求分析 12
4.1 功能需求分析 12
4.2 性能需求分析 13
5 系统设计概述 14
5.1 功能模块设计概述 15
5.2 数据库设计概述 16
5.3 MATLAB设计概述 17
6 系统具体实现 17
6.1 数据库详细设计 18
6.2 登录设计 20
6.3 首页界面设计 22
6.4 实验简介界面设计 23
6.5 实验选择界面设计 23
6.6 修改密码界面设计 27
6.7 联系我们界面设计 28
6.8 注销界面设计 28
7 系统测试 28
7.1 测试目的 28
7.2 模块测试 29
7.3 测试结 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
果分析 31
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 绪论
1.1 课题研究背景
如今的时代是信息的时代，伴随着网络的不断发展与优化，人们生活的各个方面都在直接或间接地受到网络的影响。共享单车，移动支付，网上购物等等无一不体现了网络发展带给人们的便捷，不仅如此，如今的教育模式也在网络发展的指引下正发生着翻天覆地的变化。比如，从传统的应试教育、封闭式教育转向素质教育、开放式教育，网络在线教育对于这些转变发挥着巨大的作用。
在学习的过程中，切身体验知识显得尤为重要，这就需要学生动手操作实验，利用手、眼、脑的结合可以对知识的理解记忆更加牢固。然而在现实中，由于种种条件的限制，学生并不能随时去操作实验仪器设备，并且在实验室的设备有可能因为时间太久导致的老化，损坏而不能顺利的完成实验，操作设备过程中也存在一些偶然风险，因此，发展在线实验系统就成了一个十分重要的话题。相比较实验室来说，在线实验系统更加安全、便捷，只要有网络，用户可以随时访问在线实验系统，完成想做的实验，并有个性化的教学方案[1]。
通信工程专业的学习理论性比较强，尤其到了专业课程的阶段，实验环节应受到很大的重视。比如《信号与系统》这门课程，信号的一些处理、变换对 于初学者来说显得十分关键。一些很抽象的知识点可以通过实验变得通俗易懂，使用本系统，用户可以通过web页面登陆后选择自己要做的信号处理方面的实验，并通过web页面返回实验结果。使用本系统可以使学生对通信工程专业的学习有进一步的理解和更深层次的提高。
1.2 在线实验系统概述
在线实验系统，顾名思义，就是在网站上实现实验的一种虚拟实验方法，也就是把实验室搬到了Internet上，用户可以像在真实实验室一样，操作所用到的模拟器件，调整一些参数配置，从而完成想要做的实验选项，并获得和在真实的实验室几乎相同的学习成效。并且可以修改后台程序增加实验或改善实验，可以看出，在线实验系统很灵活。在“互联网+”的引导下，充分发挥通信的发展带来的促进作用，把互联网这个弄潮儿带到现代教育，充分发挥出信息技术在教育资源配置中的集成优化作用，在线实验正逐步运用教学环节中[2]。
在线实验系统结合了网络技术，它具有以下优点：
1）经济实惠。在传统的实验室中，需要花费大量资金选购仪器设备，这就需要较多的实验经费，并且可以发现实验室并不是每天都有人在利用，从教学意义上来说，这也是一种资源浪费。而在线实验系统在计算机上就可以进行实验，并且不用考虑设备的更新，特别经济。
2）开放便利。有了在线实验系统，不必担心实验室关闭的情况，只要实验者有时间，只要想要实验，在线实验系统永远为用户敞开。
3）针对操作。在实验者想要把握某个实验的原理、规律的时候，只需有针对地修改参数，点击鼠标，就可快速得到实验结果，进而更为便捷的分析实验规律。
4）安全稳定。在线实验系统的使用中，用户无需担心传统实验室中的潜在危险，只需更专注于实验本身。
本系统为信号处理在线实验系统，可以进行《信号与系统》中一些基本的实验。《信号与系统》作为《通信原理》、《移动通信》等专业课程的基础课程，学生应掌握一些信号的基本运算，比如信号的卷积运算，熟练运用卷积运算对于学习这门课信心提高有很大的帮助。设计流程大致为：用.net语言结合数据库进行在线实验系统的开发，完成网站框架的设计，实现登陆、注册、实验选择、修改密码等主要功能；在MATLAB中编写特定实验所需的M文件，然后用deploytool命令生成工程文件，工程文件中的dll文件可以在网站开发平台Visual Studio中进行引用，最后利用.net和matlab混合编程实现实验功能，实验结果通过image控件加载到网站页面上。
1.3 国内外研究及发展现状
结合了网络技术而迅猛发展的现代教育模式帮助了很多的学生更为方便的进行实验，在线实验系统的优势越来越凸显，国内外对于这方面的研究也越来越重视，许多国家也相继意识到这种实验系统的重要性，并竞相展开一些研究[3]。在国外，相当数量的各方面的机构发起了不少的有关探索，做了在线实验系统的引路者，比如说卡内基梅隆大学建立了自己的虚拟实验室，约翰斯霍普金斯大学的实验室，它的实验室有关虚拟方面的科学，还有田纳西大学的在线工程实验室，德国波鸿鲁尔大学电子工程与信息科学系也同样有自己的在线实验系统，通过Matlab、Java Applet等可以完成了数字方面的仿真，新加坡国立大学建立了远程仿真系统。在国内，在线实验系统的发展突飞猛进，对高校教学的优化起到了很大的推动作用。如中国科学技术大学研发了大学物理虚拟实验远程教学系统，方便了网络实验的开展；电子科技大学建立了自己的网络数学实验室，北京邮电大学电信工程学院开发了虚拟实验仿真平台，可以进行信号处理等相关实验。
目录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 在线实验系统概述 1
1.3 国内外研究及发展现状 2
2 系统开发方案设计 3
2.1 网络架构模式 3
2.2 信号处理实现的MATLAB方案设计 5
3 系统开发关键技术 9
3.1 开发环境及软件 9
3.2 数据库开发及.NET程序设计 10
3.3 C#与MATLAB混合编程技术 10
4 需求分析 12
4.1 功能需求分析 12
4.2 性能需求分析 13
5 系统设计概述 14
5.1 功能模块设计概述 15
5.2 数据库设计概述 16
5.3 MATLAB设计概述 17
6 系统具体实现 17
6.1 数据库详细设计 18
6.2 登录设计 20
6.3 首页界面设计 22
6.4 实验简介界面设计 23
6.5 实验选择界面设计 23
6.6 修改密码界面设计 27
6.7 联系我们界面设计 28
6.8 注销界面设计 28
7 系统测试 28
7.1 测试目的 28
7.2 模块测试 29
7.3 测试结 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
果分析 31
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 绪论
1.1 课题研究背景
如今的时代是信息的时代，伴随着网络的不断发展与优化，人们生活的各个方面都在直接或间接地受到网络的影响。共享单车，移动支付，网上购物等等无一不体现了网络发展带给人们的便捷，不仅如此，如今的教育模式也在网络发展的指引下正发生着翻天覆地的变化。比如，从传统的应试教育、封闭式教育转向素质教育、开放式教育，网络在线教育对于这些转变发挥着巨大的作用。
在学习的过程中，切身体验知识显得尤为重要，这就需要学生动手操作实验，利用手、眼、脑的结合可以对知识的理解记忆更加牢固。然而在现实中，由于种种条件的限制，学生并不能随时去操作实验仪器设备，并且在实验室的设备有可能因为时间太久导致的老化，损坏而不能顺利的完成实验，操作设备过程中也存在一些偶然风险，因此，发展在线实验系统就成了一个十分重要的话题。相比较实验室来说，在线实验系统更加安全、便捷，只要有网络，用户可以随时访问在线实验系统，完成想做的实验，并有个性化的教学方案[1]。
通信工程专业的学习理论性比较强，尤其到了专业课程的阶段，实验环节应受到很大的重视。比如《信号与系统》这门课程，信号的一些处理、变换对 于初学者来说显得十分关键。一些很抽象的知识点可以通过实验变得通俗易懂，使用本系统，用户可以通过web页面登陆后选择自己要做的信号处理方面的实验，并通过web页面返回实验结果。使用本系统可以使学生对通信工程专业的学习有进一步的理解和更深层次的提高。
1.2 在线实验系统概述
在线实验系统，顾名思义，就是在网站上实现实验的一种虚拟实验方法，也就是把实验室搬到了Internet上，用户可以像在真实实验室一样，操作所用到的模拟器件，调整一些参数配置，从而完成想要做的实验选项，并获得和在真实的实验室几乎相同的学习成效。并且可以修改后台程序增加实验或改善实验，可以看出，在线实验系统很灵活。在“互联网+”的引导下，充分发挥通信的发展带来的促进作用，把互联网这个弄潮儿带到现代教育，充分发挥出信息技术在教育资源配置中的集成优化作用，在线实验正逐步运用教学环节中[2]。
在线实验系统结合了网络技术，它具有以下优点：
1）经济实惠。在传统的实验室中，需要花费大量资金选购仪器设备，这就需要较多的实验经费，并且可以发现实验室并不是每天都有人在利用，从教学意义上来说，这也是一种资源浪费。而在线实验系统在计算机上就可以进行实验，并且不用考虑设备的更新，特别经济。
2）开放便利。有了在线实验系统，不必担心实验室关闭的情况，只要实验者有时间，只要想要实验，在线实验系统永远为用户敞开。
3）针对操作。在实验者想要把握某个实验的原理、规律的时候，只需有针对地修改参数，点击鼠标，就可快速得到实验结果，进而更为便捷的分析实验规律。
4）安全稳定。在线实验系统的使用中，用户无需担心传统实验室中的潜在危险，只需更专注于实验本身。
本系统为信号处理在线实验系统，可以进行《信号与系统》中一些基本的实验。《信号与系统》作为《通信原理》、《移动通信》等专业课程的基础课程，学生应掌握一些信号的基本运算，比如信号的卷积运算，熟练运用卷积运算对于学习这门课信心提高有很大的帮助。设计流程大致为：用.net语言结合数据库进行在线实验系统的开发，完成网站框架的设计，实现登陆、注册、实验选择、修改密码等主要功能；在MATLAB中编写特定实验所需的M文件，然后用deploytool命令生成工程文件，工程文件中的dll文件可以在网站开发平台Visual Studio中进行引用，最后利用.net和matlab混合编程实现实验功能，实验结果通过image控件加载到网站页面上。
1.3 国内外研究及发展现状
结合了网络技术而迅猛发展的现代教育模式帮助了很多的学生更为方便的进行实验，在线实验系统的优势越来越凸显，国内外对于这方面的研究也越来越重视，许多国家也相继意识到这种实验系统的重要性，并竞相展开一些研究[3]。在国外，相当数量的各方面的机构发起了不少的有关探索，做了在线实验系统的引路者，比如说卡内基梅隆大学建立了自己的虚拟实验室，约翰斯霍普金斯大学的实验室，它的实验室有关虚拟方面的科学，还有田纳西大学的在线工程实验室，德国波鸿鲁尔大学电子工程与信息科学系也同样有自己的在线实验系统，通过Matlab、Java Applet等可以完成了数字方面的仿真，新加坡国立大学建立了远程仿真系统。在国内，在线实验系统的发展突飞猛进，对高校教学的优化起到了很大的推动作用。如中国科学技术大学研发了大学物理虚拟实验远程教学系统，方便了网络实验的开展；电子科技大学建立了自己的网络数学实验室，北京邮电大学电信工程学院开发了虚拟实验仿真平台，可以进行信号处理等相关实验。
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