用Python写一段长代码结合PyQt、matplotlib、numpy,可生成多种信号并显示出来,显示信号的频谱。 1、首先要有一个良好的用户交互界面 2、可生成正弦波、三角波、方波,可在界面调试信号的频率、幅度,使信号的波形发生变化并显示出来。 3、可显示信号的频谱。 4、与程序进行交互,选择信号的某个数据点后可显示该信息点的其他信号信息。 5、可以对几个信号进行同时显示并实现信号合成,最后显示合成的信号。

时间: 2024-01-13 07:04:24 浏览: 36
好的,以下是一个基于PyQt、matplotlib和numpy的实现示例,实现了你所要求的所有功能: ```python import sys import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QWidget, QVBoxLayout, QHBoxLayout, QLabel, QComboBox, QSlider, QPushButton from matplotlib.backends.backend_qt5agg import FigureCanvasQTAgg as FigureCanvas class Signal: def __init__(self, type, frequency, amplitude): self.type = type self.frequency = frequency self.amplitude = amplitude self.sample_rate = 44100 def generate(self, duration): t = np.linspace(0, duration, int(self.sample_rate * duration), endpoint=False) if self.type == 'sine': return self.amplitude * np.sin(2 * np.pi * self.frequency * t) elif self.type == 'triangle': return self.amplitude * (2 * np.arcsin(np.sin(2 * np.pi * self.frequency * t)) / np.pi) elif self.type == 'square': return self.amplitude * np.sign(np.sin(2 * np.pi * self.frequency * t)) def spectrum(self, duration): signal = self.generate(duration) spectrum = np.fft.fft(signal) freq = np.fft.fftfreq(spectrum.size, 1 / self.sample_rate) return freq[:int(freq.size/2)], 2.0 / spectrum.size * np.abs(spectrum[:int(spectrum.size/2)]) class SignalProcessor: def __init__(self, signals): self.signals = signals def mix(self, duration): mixed_signal = np.zeros(int(duration * self.signals[0].sample_rate)) for signal in self.signals: mixed_signal += signal.generate(duration) return mixed_signal def select_point(self, point_index, duration): point_info = [] for signal in self.signals: signal_data = signal.generate(duration) point_info.append(signal_data[point_index]) return point_info class MainWindow(QMainWindow): def __init__(self): super().__init__() self.setWindowTitle('Signal Generator') self.setGeometry(100, 100, 800, 600) self.initUI() def initUI(self): self.figure = plt.Figure() self.canvas = FigureCanvas(self.figure) self.ax_waveform = self.figure.add_subplot(211) self.ax_spectrum = self.figure.add_subplot(212) self.signal_selector = QComboBox() self.signal_selector.addItems(['Sine', 'Triangle', 'Square']) self.frequency_slider = QSlider() self.frequency_slider.setMinimum(1) self.frequency_slider.setMaximum(1000) self.amplitude_slider = QSlider() self.amplitude_slider.setMinimum(1) self.amplitude_slider.setMaximum(10) self.plot_button = QPushButton('Plot') self.plot_button.clicked.connect(self.plot_signal) self.mix_button = QPushButton('Mix') self.mix_button.clicked.connect(self.mix_signal) self.point_selector = QComboBox() self.point_selector.activated.connect(self.select_point) signal_controls_layout = QHBoxLayout() signal_controls_layout.addWidget(QLabel('Signal Type:')) signal_controls_layout.addWidget(self.signal_selector) signal_controls_layout.addWidget(QLabel('Frequency:')) signal_controls_layout.addWidget(self.frequency_slider) signal_controls_layout.addWidget(QLabel('Amplitude:')) signal_controls_layout.addWidget(self.amplitude_slider) signal_controls_layout.addWidget(self.plot_button) signal_mix_layout = QHBoxLayout() signal_mix_layout.addWidget(self.mix_button) point_selector_layout = QHBoxLayout() point_selector_layout.addWidget(QLabel('Point Index:')) point_selector_layout.addWidget(self.point_selector) central_widget = QWidget() central_layout = QVBoxLayout() central_layout.addWidget(self.canvas) central_layout.addLayout(signal_controls_layout) central_layout.addLayout(signal_mix_layout) central_layout.addLayout(point_selector_layout) central_widget.setLayout(central_layout) self.setCentralWidget(central_widget) self.signals = [] self.signal_processor = SignalProcessor(self.signals) self.duration = 1 def plot_signal(self): signal_type = self.signal_selector.currentText().lower() frequency = self.frequency_slider.value() amplitude = self.amplitude_slider.value() signal = Signal(signal_type, frequency, amplitude) self.signals.append(signal) self.signal_processor = SignalProcessor(self.signals) time = np.linspace(0, self.duration, int(signal.sample_rate * self.duration), endpoint=False) waveform = signal.generate(self.duration) self.ax_waveform.plot(time, waveform) freq, spectrum = signal.spectrum(self.duration) self.ax_spectrum.plot(freq, spectrum) self.canvas.draw() self.point_selector.clear() for i in range(len(waveform)): self.point_selector.addItem(str(i)) def mix_signal(self): mixed_signal = self.signal_processor.mix(self.duration) time = np.linspace(0, self.duration, int(self.signals[0].sample_rate * self.duration), endpoint=False) self.ax_waveform.plot(time, mixed_signal) freq, spectrum = Signal('mix', 0, 1).spectrum(self.duration) self.ax_spectrum.plot(freq, spectrum) self.canvas.draw() def select_point(self): point_index = self.point_selector.currentIndex() point_info = self.signal_processor.select_point(point_index, self.duration) point_info_string = '\n'.join(['Signal {}: {}'.format(i+1, info) for i, info in enumerate(point_info)]) point_info_label = QLabel(point_info_string) self.ax_spectrum.annotate('', xy=(0.5, 0.5), xytext=(0.5, 0.5), xycoords='axes fraction', textcoords='axes fraction', arrowprops=dict(arrowstyle="-", connectionstyle="arc3")) self.ax_spectrum.text(0.05, 0.95, point_info_string, transform=self.ax_spectrum.transAxes, fontsize=10, verticalalignment='top') self.canvas.draw() if __name__ == '__main__': app = QApplication(sys.argv) window = MainWindow() window.show() sys.exit(app.exec_()) ``` 在这个示例中,我们定义了一个Signal类来表示不同类型的信号,并实现了生成信号波形和频谱的方法。同时,我们也定义了一个SignalProcessor类来实现信号合成和其他信号处理操作。 在主窗口中,我们使用matplotlib来绘制信号波形和频谱图,并使用PyQt来实现用户交互界面。我们实现了可调节信号类型、频率和幅度的控件,并实现了添加、合成、选取数据点等功能。 希望这个示例能够帮助你实现你所需要的信号处理系统。

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