《MATLAB与通信仿真》实验指导书 (通信2012级)

电子信息学院MATLAB与通信仿真实验指导书刘紫燕 编写适用专业：通信工程 贵州大学二O一四年二月前言本课程是通信工程专业的选修课程。课程内容包含MATLAB的基本操作、MATLAB程序设计、函数文件、MATLAB的图形和数据处理、SIMULNK的基本应用及其在通信工程中的应用等。通过本课程的学习，掌握MATLAB软件使用和编程方法，验证和深化书本知识，从而加强基础知识，掌握基本技能，提高MATLAB软件的编程能力，并用MATLAB软件解决通信工程专业中的实际问题，同时，针对通信工程专业的特点，要求学生掌握使用MATLAB来研究和开发与本专业相关的系统的方法。本课程设置5个实验，均为设计性实验。建议实验学时为12学时。实验一是MATLAB软件的基本操作；实验二是MATLAB程序设计；实验三是MATLAB的图形绘制；实验四是MATLAB的数据处理；实验五是MATLAB/Simulink在电路中的仿真设计。每个实验2个小时左右，为了使学生更好的掌握实验内容，学生务必要做到以下几点：(1) 实验前认真预习实验。明确实验目的，熟悉实验内容，理论分析实验结果，编写相应的程序代码，并撰写出预习报告。(2) 实验过程中积极思考，深入分析命令、程序的执行过程和执行结果，对比理论分析结果，分析评判实验结果，并把实验中出现的问题及解决方法记录下来。(3) 实验完成后，总结本次实验有哪些收获，还存在什么问题，撰写并提交最终的实验报告。本指导书实验项目和要求明确，学生容易着手实验并得出实验结果。本实验指导书适用于通信工程专业。目录 实验一MATLAB的基本操作1实验二MATLAB程序设计3实验三MATLAB的图形绘制5实验四MATLAB的数据处理7实验五 MATLAB/Simulink在电路中的仿真设计9实验报告的基本内容及要求12贵州大学实验报告13实验一MATLAB的基本操作实验学时：2实验类型：设计实验要求：必做一、实验目的1、 熟悉MATLAB的界面功能和基本操作；2、 掌握MATLAB的基本运算方法；3、 掌握MATLAB的矩阵运算方法；4、 掌握MATLAB中帮助命令的使用方法。二、实验内容1、 已知：，求下列表达式的值：(1) 和（其中I为单位矩阵） (2) 和(3) 和(4) 和(5) 和2、 ，取出其前三行构成矩阵B，其前两列构成矩阵C，其右下角32子矩阵构成矩阵D，B与C的乘积构成矩阵E，分别求E=10&A25) 3、 求1000,9999之间能被17整除的数的个数。提示：先利用冒号表达式，再利用find和length(p)等价于max(size(p)函数。三、实验原理、方法和手段参见教材四、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”,实验指导教师对其进行辅导，并验收实验结果。五、实验条件一台装有MATLAB软件的计算机参考资料：郑阿奇主编. MATLAB实用教程（第三版）,电子工业出版社,2012年.六、实验步骤1、 启动MATLAB，熟悉其各个窗口和菜单；2、 新建Editor窗口，在该窗口中键入相应程序，并保存；3、 参见实验内容。七、思考题1、MATLAB中两个矩阵进行加减乘除运算时对其维数有什么要求？2、矩阵运算和点运算有什么区别？3、在使用矩阵之前需要预定义变量吗？八、实验报告相应的源程序代码；实验报告须采用打印。九、其它说明：无实验二MATLAB程序设计实验学时：2实验类型：设计实验要求：必做一、实验目的1、掌握MATLAB的流程控制；2、掌握MATLAB的程序控制语句；3、掌握定义和调用MATLAB函数的方法。二、实验内容1、编写程序使用0.618搜索法（近似黄金分割法）求给定函数的极值：搜索法求解的基本过程：给出a,b，使得t在a,b中。a,b称为搜索区间。迭代缩短a,b的长度。当a,b的长度小于某个预设的值，或者导数的绝对值小于某个预设的正数，则迭代终止。以函数，作为处理对象，其中搜索区间定为0,3,精度定为0.5。2、根据中华人民共和国个人所得税法规定，公民的工资、薪金所得应该依法缴纳个人所得税。个人所得税计算公式为：在每个人的月收入中超过1600元以上的部分应该纳税，这部分收入称为应纳税所得额。应纳税所得额实行分段累积税率，按如下税率表计算：级数全月应缴税所得额税率%12.345678910000051015202530354045设月收入为x元，应缴纳款为y元，求：(1) y和x的函数关系，并编写函数文件实现此功能；(2)求月收入为5420和16180的应纳税额。三、实验原理、方法和手段参见教材四、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”,实验指导教师对其进行辅导，并验收实验结果。五、实验条件一台装有MATLAB软件的计算机参考资料：郑阿奇主编. MATLAB实用教程（第三版）,电子工业出版社,2012年.六、实验步骤1、 启动MATLAB，新建Editor窗口，在该窗口中键入相应程序，并保存；2、 参见实验内容。七、思考题1、MATLAB中“input”命令是什么意思？2、流程控制中break语句的作用是什么？3、三大流程控制必须以end结尾吗？八、实验报告有相应的源程序代码以及运算结果；实验报告须采用打印。九、其它说明：无实验三MATLAB的图形绘制实验学时：2实验类型：设计实验要求：必做一、实验目的1、熟悉plot等绘图命令的用法及参数设置；2、了解一些常用绘图命令及绘图标注。二、实验内容1、产生频率为10Hz，占空比为30%的周期方波信号，用plot函数绘制该信号，曲线颜色为红色，线型为星形，并对该图形添上适当标注。2、设周期信号一个周期0，T的波形为，其中T=1。求该信号傅里叶级数展开式，并用MATLAB画出傅里叶级数展开后的波形，并通过展开式项数的变化考察其对的逼近程度。要求：对绘制的图形做标注（如：title，坐标轴标注和图例等）；三、实验原理、方法和手段参见教材四、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”,实验指导教师对其进行辅导，并验收实验结果。五、实验条件一台装有MATLAB软件的计算机参考资料：郑阿奇主编. MATLAB实用教程（第三版）,电子工业出版社,2012年.六、实验步骤1、 启动MATLAB，新建Editor窗口，在该窗口中键入相应程序，并保存；2、 参见实验内容。七、思考题如何保存运行结果中的figure图形？八、实验报告有相应的源程序代码及其运行结果；实验报告须采用打印。九、其它说明：无实验四MATLAB的数据处理实验学时：2实验类型：设计实验要求：必做一、实验目的1、掌握数据统计和分析的方法；2、掌握数值插值与曲线拟合的方法及其应用。二、实验内容1、已知某压力传感器的测试数据如下表：p0.01.12.12.84.25.06.16.98.19.09.9u1011131417182224293439其中p为压力值，u为电压值，用多项式来拟合其特性函数，求出a,b,c,d，并把拟合曲线和各个测试数据点画在同一幅图上。2、已知某系统的输入电压为x时，输出电流为y，且y=F(x)。现测得数据如下： x1.00001.40001.80002.20002.60003.00003.40003.8000y2.0000-1.448-1.664-0.0561.96803.000020.1440.5520用插值法填满下表中与x对应的数据y，填入下表：x1.252.32.93.66用线性插值法求得y用三次样条插值法求得y三、实验原理、方法和手段参见教材四、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”,实验指导教师对其进行辅导，并验收实验结果。五、实验条件一台装有MATLAB软件的计算机参考资料：郑阿奇主编. MATLAB实用教程（第三版）,电子工业出版社,2012年.六、实验步骤1、启动MATLAB，新建Editor窗口，在该窗口中键入相应程序，并保存；2、参见实验内容。七、思考题什么是数据插值，什么是曲线拟合，它们有何共同之处与不同之处？八、实验报告有相应的源程序代码及其运行结果；实验报告须采用打印。九、其它说明：无实验五 MATLAB/Simulink在电路中的仿真设计实验学时：2实验类型：设计实验要求：必做一、实验目的掌握用Simulink的模块对数字电路的典型器件的仿真方法。二、实验内容1、利用Simulink设计一个七段数码管电路，实现4位BCD码转换为7位输出，分别对应七段数码管的7个液晶显示管；2、利用m文件编程将7位数据输出转换为图形输出；三、实验原理、方法和手段1、七段数码管原理，请查阅相关资料；四、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”,实验指导教师对其进行辅导，并验收实验结果。五、实验条件一台装有MATLAB软件的计算机参考资料：郑阿奇主编. MATLAB实用教程（第三版）,电子工业出版社,2012年.六、实验步骤1、列出BCD码与十进制数之间的对应关系表；2、列出七段数码管的译码电路真值表；3、利用Simulink模块创建七段数码管的仿真模型；1)将所需模块添加进模型窗口并修改模块参数；（提示：可能用到的模块名称：Pulse Generator， Mux，Combinatorial Logic和 to File模块）2)模块参数设置：译码电路脉冲源参数设置表D3D2D1D0幅度1111周期2222脉宽1111相位延迟-1-1-1-1抽样时间8421Combinatorial Logic模块和真值表的关系：Combinatorial Logic模块中的真值表需要填入你所列出的真值表的输出信号。To file模块：文件名：answer.mat。变量名：answer。3) 将所有模块用信号线连接起来，修改仿真参数，然后进行仿真4) 在Command Window中查看所生成的数据文件，验证译码结果的正确性；4、编程显示七段数码管的图形：n=input(Please input the Simulation time t=) a=0.05:0.01:0.45;A=1.5;b=0.5;B=1.05:0.01:1.45;c=0.5;C=0.55:0.01:0.95;g=a;d=a;G=1;D=0.5;F=B;E=C;f=0;e=0;load answer.mat;t0=answer(1,1);t=0;axis equal;axis(t0-1,t0+n+1,0,2);title(A Digital Display Probe)hold on;while t=nif answer(2,t+1)=0plot(a+t+t0,A,r-);endif answer(3,t+1)=0plot(b+t+t0,B,r-);endif answer(4,t+1)=0plot(c+t+t0,C,r-);endif answer(5,t+1)=0plot(d+t+t0,D,r-);endif answer(6,t+1)=0plot(e+t+t0,E,r-);endif answer(7,t+1)=0plot(f+t+t0,F,r-);endif answer(8,t+1)=0plot(g+t+t0,G,r-);endt=t+1;end要求：运行调试通过，并对代码进行注释；对显示的图形增加横纵坐标和标题；每个同学修改显示图形的线型和颜色；5、将实验步骤3、4的写入一个m文件（启动仿真模型，装载数据文件和编程显示七段数码管图形），并调试运行；七、思考题1、在构建模型时 Pulse Generator模块的参数设置有何要求？2、分析图形的显示结果，判断仿真模型是否正确？八、实验报告有相应的仿真模型图、源程序代码及其运行结果；实验报告须采用打印。九、其它说明：无实验五MATLAB/Simulink在电路中的仿真设计(续)实验学时：2实验类型：设计实验要求：必做一、实验目的掌握用SIMULINK的模块对数字电路的典型器件的仿真。二、实验内容1、利用Simulink模块创建一个2-4线译码器的仿真模型；2、利用Simulink模块创建一个全加器的仿真模型。三、实验原理、方法和手段译码器原理，查阅相关资料；全加器原理，查阅相关资料。四、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”,实验指导教师对其进行辅导，并验收实验结果。五、实验条件一台装有MATLAB软件的计算机参考资料：郑阿奇主编. MATLAB实用教程（第三版）,电子工业出版社,2012年.六、实验步骤1、利用Simulink模块创建一个2-4线译码器的仿真模型；(1) 添加2个Pulse Generator 模块到Simulink文件中，双击各个模块，调整其参数；(2) 6个Logical Operator模块，其中2个作为非模块，4个作为与模块；(3) 2个Scope模块，其坐标轴数分别设置为4和2；(4) 模块参数设置完毕以后，将所有模块用信号线连接起来，运行后可从Scope中观察到仿真结果。2、利用Simulink模块创建一个全加器的仿真模型；(1) 添加3个Pulse Generator 模块到Simulink文件中，双击各个模块，调整其参数；(2) 5个Logical Operator模块，其中2个作为异或模块，2个作为与模块，1个作为或模块；(3) 2个Scope模块，其坐标轴数分别设置为2和3；(4) 模块参数设置完毕以后，将所有模块用信号线连接起来，运行后可从Scope中观察仿真结果。七、思考题1、在构建模型时 Pulse Generator模块的参数设置有何要求？2、分析Scope模块的显示结果，判断仿真模型是否正确？3、Simulink进行系统仿真设计和子系统创建和封装的基本步骤分别是什么？八、实验报告有相应的源程序代码、框图及其运行结果；实验报告须采用打印。九、其它说明：无实验报告的基本内容及要求1实验预习在实验前每位同学都需要对本次实验进行认真的预习，并写好预习报告，在预习报告中要写出实验目的、要求，需要用到的仪器设备、物品资料以及简要的实验步骤，形成一个操作提纲。对实验中的安全注意事项及可能出现的现象等做到心