C语言产生不同频率的正弦波并用gnuplot做出波形图

野性酷女 2022-01-27 09:59 719阅读 0赞

产生两个采样率为8000次每秒的正弦信号，时长为1秒（8000点），正弦信号的幅度为0.6，频率分别为500Hz和50Hz，并用gnuplot作图。

正弦波表达式为： s(t) = 0.6 sin( 2π 50t ) 和s(t) = 0.6 sin( 2π 500t )

**第一步：用C语言生成数据**

f=50HZ时：

#include<stdio.h>
    #include<math.h>
    #define pi 3.14159
    int main()
    {
       double t,s;
        for (int i=0; i<8000; i++)
            {
                t=i/8000.0;
                s=0.6*sin(2*pi*50*t);
                printf("%e\t%e\n",t,s);
            }
    }

f=500HZ时：

#include<stdio.h>
    #include<math.h>
    #define pi 3.14159
    int main()
    {
       double t,s;
        for (int i=0; i<8000; i++)
            {
                t=i/8000.0;
                s=0.6*sin(2*pi*500*t);
                printf("%e\t%e\n",t,s);
            }
    }

用tcc编译，分别输出为wave.exe和wave1.exe, 执行后从屏幕输出8000行数据:

![1][]

![2][]

**第二步：用gnuplot画出波形图**

**1.gnuplot下载地址：** [https://sourceforge.net/projects/gnuplot/files/gnuplot/5.2.6/][https_sourceforge.net_projects_gnuplot_files_gnuplot_5.2.6]

**gnuplot的安装：** 下载完成后，解压并找到gnuplot.exe，只需要将gnuplot.exe所在路径添加到电脑环境变量“Path”下即可使用。

**2. gnuplot的使用常识**

gnuplot软件绘图的一些基本设定：

1)线型(linetype ) 此类型主要设定线条的颜色，具体对应如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>n</th> 
   <th>0</th> 
   <th>1</th> 
   <th>2</th> 
   <th>3</th> 
   <th>4</th> 
   <th>5</th> 
   <th>6</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>linetype</td> 
   <td>black</td> 
   <td>red</td> 
   <td>green</td> 
   <td>blue</td> 
   <td>pink</td> 
   <td>light blue</td> 
   <td>yellow</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

2)点型(pointtype) 此类型设定点的形状，共有14种，对应如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>n</th> 
   <th>0</th> 
   <th>1</th> 
   <th>2</th> 
   <th>3</th> 
   <th>4</th> 
   <th>5</th> 
   <th>6</th> 
   <th>7</th> 
   <th>8</th> 
   <th>9</th> 
   <th>10</th> 
   <th>11</th> 
   <th>12</th> 
   <th>13</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>pointtype</td> 
   <td>none</td> 
   <td>+</td> 
   <td>×</td> 
   <td>*</td> 
   <td>□</td> 
   <td>■</td> 
   <td>○</td> 
   <td>●</td> 
   <td>△</td> 
   <td>▲</td> 
   <td>▽</td> 
   <td>▼</td> 
   <td>◇</td> 
   <td>◆</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

3)w lp( with linepoint )

即描出数据点，并且将数据点连线。with 后的属性参数有多个选择，对应不同的作图方式。在指令窗口输入 hplp with 或者 help style就可以查到可供选择的 style 参数。常用的作图方式参数及其对应含义如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>style参数</th> 
   <th>简写</th> 
   <th>含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>line</td> 
   <td>l</td> 
   <td>将相邻点连线</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>point</td> 
   <td>p</td> 
   <td>将每一点用一符号标记</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>linepoint</td> 
   <td>lp</td> 
   <td>将每一点用一符号标记，并将相邻点连线</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>impulses</td> 
   <td>i</td> 
   <td>将每一点画一垂直线至x轴</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>steps</td> 
   <td>st</td> 
   <td>用垂直线及水平线各一条来连接两点，形成台阶状图形</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>boxes</td> 
   <td></td> 
   <td>以x坐标为中心做柱状图</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>errorbars</td> 
   <td>e</td> 
   <td>对每一点坐标值(x,y)，画一由(x,ylow) 至(x,yhigh) 的线段。并在线段两端做上 tic mark</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>boxerrorbars</td> 
   <td></td> 
   <td>结合errorbars与boxes两者功能</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

4)lt 1（linetype 1）  
规定了连线的类型，-1对应黑虚线，0对应黑虚线，而大于0的整数对应的是实线：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>n</th> 
   <th>1</th> 
   <th>2</th> 
   <th>3</th> 
   <th>4</th> 
   <th>5</th> 
   <th>6</th> 
   <th>7</th> 
   <th>8</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>linetype 1</td> 
   <td>紫色</td> 
   <td>绿色</td> 
   <td>蓝色</td> 
   <td>橙色</td> 
   <td>黄色</td> 
   <td>深蓝色</td> 
   <td>红色</td> 
   <td>黑色</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

（大于8的数字对应的颜色与其对8的余数对应的颜色相同）

5)lw 2

即 linewidth 2 ，规定了线的宽度，数字越大线越宽。

6)pt 4

即 pointtype 4，规定了标记点的类型

**4.命令窗口分别执行wave.exe和wave1.exe:**

输入命令：

gnuplot>plot "<wave.exe" w l

gnuplot>plot "<wave1.exe" w l

波形图如下：  
50HZ  
![3][]

500HZ  
![4][]

**第三步：将两个正弦波相加并作图**

s(t) = 0.6 \[ sin( 2π 50t ) + sin( 2π 500t ) \]

tcc编译输出为wave2.exe

gnuplot作图如下（截取其中一部分）：

![5][]

[1]: /images/20220127/5215b2b41cc545d29d02e0b8c6786746.png
[2]: /images/20220127/eb3bf598ab4c4390a09290f7f704d25b.png
[https_sourceforge.net_projects_gnuplot_files_gnuplot_5.2.6]: https://sourceforge.net/projects/gnuplot/files/gnuplot/5.2.6/
[3]: /images/20220127/e4f76a1a26e444db94161652e50f7fd8.png
[4]: /images/20220127/03e09fd43b104acb90936ac0a8f765e9.png
[5]: /images/20220127/27cb9f3930524082b17f473039a91c7c.png