《MATLAB与通信仿真》实验指导书(通信2012级)

1、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- i - 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。

2、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

3、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。- ii - 目录实验一 matlab 的基本操作 . 1实验二 matlab 程序设计 . 9实验三 matlab 的图形绘制 . 11实验四 matlab 的数据处理 . 13实验五 matlab/simulink在电路中的仿真设计 . 15实验报告的基本内容及要求. 20贵州大学实验报告 . 21- 1 - 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

4、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：7613870451a，023352138b求下列表达式的值：(1) bak*611和ibak12（ 其中i为单位矩阵）- 2 - - 3 - - 4 - (2) bak*21和bak* .22(3) 331ak和3.32ak(4) bak/41和abk 42(5) ,51bak和2:);,3 ,1(52bak- 5 - 2、14. 35454.9632053256545410778.0

5、1023a，取出其前三行构成矩阵b，其前两列构成矩阵 c，其右下角3 2 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) - 6 - - 7 - 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

6、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；- 8 - 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- 9 - 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

7、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0min( )tt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30min( )21tttt， 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

8、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 % 1 2. 3 100000 20 25 30 35 40 45 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.

9、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- 11 - 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

10、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1,0/20/ 2tts tttt，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s t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

11、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。- 12 - 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- 13 - 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：p 0.0 1.1 2.1 2.8 4.2 5.0 6.1 6.9 8

12、.1 9.0 9.9 u 10 11 13 14 17 18 22 24 29 34 39 其中 p 为压力值， u 为电压值， 用多项式dcpbpappu23)(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：x 1.0000 1.4000 1.8000 2.2000 2.6000 3.0000 3.4000 3.8000 y 2.0000 -1.448 -1.664 -0.056 1.9680 3.0000 20.144 0.5520 用插值法填满下表中与x 对应的数据y，填

13、入下表：x 1.25 2.3 2.9 3.66 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- 14 - 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

14、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- 15 - 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

15、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；- 16 - 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d

16、3 d2 d1 d0 幅度1 1 1 1 周期2 2 2 2 脉宽1 1 1 1 相位延迟-1 -1 -1 -1 抽样时间8 4 2 1 combinatorial 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 simu

17、lation 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); - 17 - title(a digital display probe ) hold on; while t=n if answer(2,t+1)=0 plot(a+t+t0,a, r-);

18、endif answer(3,t+1)=0 plot(b+t+t0,b, r-); endif answer(4,t+1)=0 plot(c+t+t0,c, r-); endif answer(5,t+1)=0 plot(d+t+t0,d, r-); endif answer(6,t+1)=0 plot(e+t+t0,e, r-); endif answer(7,t+1)=0 plot(f+t+t0,f, r-); endif answer(8,t+1)=0 plot(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；

19、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- 18 - 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

20、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 simul

21、ink 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；- 19 - (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

22、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- 20 - 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中有数，但这些不要求写在预习报告中。设计性实验要求进入实验室前写出实验方案。2实验记录学生开始实验时，应该将记录本放在近旁，将实验中所做的每一步操作、观察到的现象和所测得的数据及相关条件如实地记录下来。实验记录中应有指导教师的签名。3实验总结主要内