C语言及gnuplot任意波形产生及作图-以三角波为例

以三角波为例。首先编制计算周期三角波的C函数。要求：三角波参数与正弦函数相似，标准周期为2π2\pi2π,占空比ppp（上升时间比周期）表示三角波上升下降段的比例，p=0.5p=0.5p=0.5为上升下降对称的。在[0,2π×p][0, 2\pi \times p][0,2π×p]上为上升沿，在2π×p,2π2\pi \times p, 2\pi2π×p,2π区间为下降沿。

公式：

上升沿：y=2pt−1y=\frac{2}{p}t-1y=p2t−1

下降沿:y=−22π−pt+2π+p2π−py=-\frac{2}{2\pi -p}t+\frac{2\pi +p}{2\pi -p}y=−2π−p2t+2π−p2π+p

只要写出在一个周期内的任意的函数表达式即可产生对应的波形。

三角波函数及测试代码：

//mytrianglewav.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#define PI 3.14159265double trianglewav(t,p)
double t,p;
{//三角波函数，p：0到1占空比//trianglewav(t,p)的周期为2pi//返回值在-1到+1间double y;//将t归化于0到2pi区间if(t>=0)t=(t/(2*PI)-(int)(t/(2*PI)))*2*PI;elset=2*PI+(t/(2*PI)-(int)(t/(2*PI)))*2*PI;//检查占空比参数范围是否合法if(p<0 | p>1){printf("fun trianglewav error: p<0 or p>1\n");exit(0);}p=p*2*PI;//当p为0或2*pi时的近似处理p=(p-2*PI==0)?2*PI-1e-10:p;p=(p==0)?1e-10:p;if(t<p){y=2*t/p-1;//计算上升沿}else{y=-2*t/(2*PI-p)+(2*PI+p)/(2*PI-p);//下降沿}return y;
}main(int argc, char *argv[])
{double y,t,p=0.5,f=1;int i;if(argc==3){f=atof(argv[1]);p=atof(argv[2]);}for(i=0; i<2*8000; i++){t=-1+1.0/8000*i;y=trianglewav(2*PI*f*t,p);printf("%f\t%f\n",t,y);}
}

编译执行(产生20Hz,占比0.5的三角波)

这里演示如何直接在gnuplot命令窗中执行编译并作图。（用“！”加gcc编译命令即可。）

gnuplot> !gcc mytrianglewav.c
gnuplot> plot  [-0.1:0.1] [-2:2] "<a.exe 20 0.5"  w lp pt 6 lc 3
gnuplot>

结果：

gnuplot> plot  [-0.1:0.1] [-2:2] "<a.exe 20 1"  w lp pt 6 lc 3

gnuplot> plot  [-0.1:0.1] [-2:2] "<a.exe 20 0"  w lp pt 6 lc 3

 gnuplot> plot  [-0.1:0.1] [-2:2] "<a.exe 10 0.2"  w lp pt 6 lc 3

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