MATLAB與通信仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 通信級(jí)

1、電子信息學(xué)院MATLAB與通信仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書劉紫燕 編寫適用專業(yè)：通信工程 貴州大學(xué)二O一四年二月前言本課程是通信工程專業(yè)的選修課程。課程內(nèi)容包含MATLAB的基本操作、MATLAB程序設(shè)計(jì)、函數(shù)文件、MATLAB的圖形和數(shù)據(jù)處理、SIMULNK的基本應(yīng)用及其在通信工程中的應(yīng)用等。通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握MATLAB軟件使用和編程方法，驗(yàn)證和深化書本知識(shí)，從而加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)，掌握基本技能，提高M(jìn)ATLAB軟件的編程能力，并用MATLAB軟件解決通信工程專業(yè)中的實(shí)際問題，同時(shí)，針對(duì)通信工程專業(yè)的特點(diǎn)，要求學(xué)生掌握使用MATLAB來研究和開發(fā)與本專業(yè)相關(guān)的系統(tǒng)的方法。本課程設(shè)置5個(gè)實(shí)驗(yàn)，均為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

2、。建議實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為12學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)一是MATLAB軟件的基本操作；實(shí)驗(yàn)二是MATLAB程序設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)三是MATLAB的圖形繪制；實(shí)驗(yàn)四是MATLAB的數(shù)據(jù)處理；實(shí)驗(yàn)五是MATLAB/Simulink在電路中的仿真設(shè)計(jì)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)2個(gè)小時(shí)左右，為了使學(xué)生更好的掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生務(wù)必要做到以下幾點(diǎn)：(1) 實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)。明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，熟悉?shí)驗(yàn)內(nèi)容，理論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，編寫相應(yīng)的程序代碼，并撰寫出預(yù)習(xí)報(bào)告。(2) 實(shí)驗(yàn)過程中積極思考，深入分析命令、程序的執(zhí)行過程和執(zhí)行結(jié)果，對(duì)比理論分析結(jié)果，分析評(píng)判實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并把實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題及解決方法記錄下來。(3) 實(shí)驗(yàn)完成后，總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)有哪些收獲，還存在什么

3、問題，撰寫并提交最終的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。本指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和要求明確，學(xué)生容易著手實(shí)驗(yàn)并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書適用于通信工程專業(yè)。目錄 實(shí)驗(yàn)一MATLAB的基本操作1實(shí)驗(yàn)二MATLAB程序設(shè)計(jì)3實(shí)驗(yàn)三MATLAB的圖形繪制5實(shí)驗(yàn)四MATLAB的數(shù)據(jù)處理7實(shí)驗(yàn)五 MATLAB/Simulink在電路中的仿真設(shè)計(jì)9實(shí)驗(yàn)報(bào)告的基本內(nèi)容及要求12貴州大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告13實(shí)驗(yàn)一MATLAB的基本操作實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求：必做一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉MATLAB的界面功能和基本操作；2、 掌握MATLAB的基本運(yùn)算方法；3、 掌握MATLAB的矩陣運(yùn)算方法；4、 掌握MATLAB中幫助命令的使用方法。二

4、、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 已知：，求下列表達(dá)式的值：(1) 和（其中I為單位矩陣） (2) 和(3) 和(4) 和(5) 和2、 ，取出其前三行構(gòu)成矩陣B，其前兩列構(gòu)成矩陣C，其右下角3×2子矩陣構(gòu)成矩陣D，B與C的乘積構(gòu)成矩陣E，分別求E<D,E&D,E|D、E|D和find(A>=10&A<25) 3、 求1000,9999之間能被17整除的數(shù)的個(gè)數(shù)。提示：先利用冒號(hào)表達(dá)式，再利用find和length(p)等價(jià)于max(size(p)函數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段參見教材四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，采用“以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放

5、模式組織教學(xué)”,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對(duì)其進(jìn)行輔導(dǎo)，并驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)條件一臺(tái)裝有MATLAB軟件的計(jì)算機(jī)參考資料：鄭阿奇主編. MATLAB實(shí)用教程（第三版）,電子工業(yè)出版社,2012年.六、實(shí)驗(yàn)步驟1、 啟動(dòng)MATLAB，熟悉其各個(gè)窗口和菜單；2、 新建Editor窗口，在該窗口中鍵入相應(yīng)程序，并保存；3、 參見實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。七、思考題1、MATLAB中兩個(gè)矩陣進(jìn)行加減乘除運(yùn)算時(shí)對(duì)其維數(shù)有什么要求？2、矩陣運(yùn)算和點(diǎn)運(yùn)算有什么區(qū)別？3、在使用矩陣之前需要預(yù)定義變量嗎？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告相應(yīng)的源程序代碼；實(shí)驗(yàn)報(bào)告須采用打印。九、其它說明：無實(shí)驗(yàn)二MATLAB程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求：必做一

6、、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握MATLAB的流程控制；2、掌握MATLAB的程序控制語(yǔ)句；3、掌握定義和調(diào)用MATLAB函數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、編寫程序使用0.618搜索法（近似黃金分割法）求給定函數(shù)的極值：搜索法求解的基本過程：給出a,b，使得t在a,b中。a,b稱為搜索區(qū)間。迭代縮短a,b的長(zhǎng)度。當(dāng)a,b的長(zhǎng)度小于某個(gè)預(yù)設(shè)的值，或者導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值小于某個(gè)預(yù)設(shè)的正數(shù)，則迭代終止。以函數(shù)，作為處理對(duì)象，其中搜索區(qū)間定為0,3,精度定為0.5。2、根據(jù)中華人民共和國(guó)個(gè)人所得稅法規(guī)定，公民的工資、薪金所得應(yīng)該依法繳納個(gè)人所得稅。個(gè)人所得稅計(jì)算公式為：在每個(gè)人的月收入中超過1600元以上的部分應(yīng)該納稅，這部分

7、收入稱為應(yīng)納稅所得額。應(yīng)納稅所得額實(shí)行分段累積稅率，按如下稅率表計(jì)算：級(jí)數(shù)全月應(yīng)繳稅所得額稅率%12.3456789<5005002000 20005000 500020000 2000040000 4000060000 6000080000 80000100000 >10000051015202530354045設(shè)月收入為x元，應(yīng)繳納款為y元，求：(1) y和x的函數(shù)關(guān)系，并編寫函數(shù)文件實(shí)現(xiàn)此功能；(2)求月收入為5420和16180的應(yīng)納稅額。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段參見教材四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，采用“以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)”,實(shí)驗(yàn)

8、指導(dǎo)教師對(duì)其進(jìn)行輔導(dǎo)，并驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)條件一臺(tái)裝有MATLAB軟件的計(jì)算機(jī)參考資料：鄭阿奇主編. MATLAB實(shí)用教程（第三版）,電子工業(yè)出版社,2012年.六、實(shí)驗(yàn)步驟1、 啟動(dòng)MATLAB，新建Editor窗口，在該窗口中鍵入相應(yīng)程序，并保存；2、 參見實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。七、思考題1、MATLAB中“input”命令是什么意思？2、流程控制中break語(yǔ)句的作用是什么？3、三大流程控制必須以end結(jié)尾嗎？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告有相應(yīng)的源程序代碼以及運(yùn)算結(jié)果；實(shí)驗(yàn)報(bào)告須采用打印。九、其它說明：無實(shí)驗(yàn)三MATLAB的圖形繪制實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求：必做一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉plot等繪圖命令的

9、用法及參數(shù)設(shè)置；2、了解一些常用繪圖命令及繪圖標(biāo)注。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、產(chǎn)生頻率為10Hz，占空比為30%的周期方波信號(hào)，用plot函數(shù)繪制該信號(hào)，曲線顏色為紅色，線型為星形，并對(duì)該圖形添上適當(dāng)標(biāo)注。2、設(shè)周期信號(hào)一個(gè)周期0，T的波形為，其中T=1。求該信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)展開式，并用MATLAB畫出傅里葉級(jí)數(shù)展開后的波形，并通過展開式項(xiàng)數(shù)的變化考察其對(duì)的逼近程度。要求：對(duì)繪制的圖形做標(biāo)注（如：title，坐標(biāo)軸標(biāo)注和圖例等）；三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段參見教材四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，采用“以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)”,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對(duì)其進(jìn)行輔導(dǎo)，并驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)結(jié)果。五、

10、實(shí)驗(yàn)條件一臺(tái)裝有MATLAB軟件的計(jì)算機(jī)參考資料：鄭阿奇主編. MATLAB實(shí)用教程（第三版）,電子工業(yè)出版社,2012年.六、實(shí)驗(yàn)步驟1、 啟動(dòng)MATLAB，新建Editor窗口，在該窗口中鍵入相應(yīng)程序，并保存；2、 參見實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。七、思考題如何保存運(yùn)行結(jié)果中的figure圖形？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告有相應(yīng)的源程序代碼及其運(yùn)行結(jié)果；實(shí)驗(yàn)報(bào)告須采用打印。九、其它說明：無實(shí)驗(yàn)四MATLAB的數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求：必做一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析的方法；2、掌握數(shù)值插值與曲線擬合的方法及其應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、已知某壓力傳感器的測(cè)試數(shù)據(jù)如下表：p0.01.12.12.84.25.

11、06.16.98.19.09.9u1011131417182224293439其中p為壓力值，u為電壓值，用多項(xiàng)式來擬合其特性函數(shù)，求出a,b,c,d，并把擬合曲線和各個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)畫在同一幅圖上。2、已知某系統(tǒng)的輸入電壓為x時(shí)，輸出電流為y，且y=F(x)?，F(xiàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如下： x1.00001.40001.80002.20002.60003.00003.40003.8000y2.0000-1.448-1.664-0.0561.96803.000020.1440.5520用插值法填滿下表中與x對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)y，填入下表：x1.252.32.93.66用線性插值法求得y用三次樣條插值法求得y三、實(shí)驗(yàn)原理

12、、方法和手段參見教材四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，采用“以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)”,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對(duì)其進(jìn)行輔導(dǎo)，并驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)條件一臺(tái)裝有MATLAB軟件的計(jì)算機(jī)參考資料：鄭阿奇主編. MATLAB實(shí)用教程（第三版）,電子工業(yè)出版社,2012年.六、實(shí)驗(yàn)步驟1、啟動(dòng)MATLAB，新建Editor窗口，在該窗口中鍵入相應(yīng)程序，并保存；2、參見實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。七、思考題什么是數(shù)據(jù)插值，什么是曲線擬合，它們有何共同之處與不同之處？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告有相應(yīng)的源程序代碼及其運(yùn)行結(jié)果；實(shí)驗(yàn)報(bào)告須采用打印。九、其它說明：無實(shí)驗(yàn)五 MATLAB/Simulink在電路中的仿真設(shè)

13、計(jì)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求：必做一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼肧imulink的模塊對(duì)數(shù)字電路的典型器件的仿真方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、利用Simulink設(shè)計(jì)一個(gè)七段數(shù)碼管電路，實(shí)現(xiàn)4位BCD碼轉(zhuǎn)換為7位輸出，分別對(duì)應(yīng)七段數(shù)碼管的7個(gè)液晶顯示管；2、利用m文件編程將7位數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)換為圖形輸出；三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段1、七段數(shù)碼管原理，請(qǐng)查閱相關(guān)資料；四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，采用“以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)”,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對(duì)其進(jìn)行輔導(dǎo)，并驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)條件一臺(tái)裝有MATLAB軟件的計(jì)算機(jī)參考資料：鄭阿奇主編. MATLAB實(shí)用教程（第三版）,電子工業(yè)

14、出版社,2012年.六、實(shí)驗(yàn)步驟1、列出BCD碼與十進(jìn)制數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表；2、列出七段數(shù)碼管的譯碼電路真值表；3、利用Simulink模塊創(chuàng)建七段數(shù)碼管的仿真模型；1)將所需模塊添加進(jìn)模型窗口并修改模塊參數(shù)；（提示：可能用到的模塊名稱：Pulse Generator， Mux，Combinatorial Logic和 to File模塊）2)模塊參數(shù)設(shè)置：譯碼電路脈沖源參數(shù)設(shè)置表D3D2D1D0幅度1111周期2222脈寬1111相位延遲-1-1-1-1抽樣時(shí)間8421Combinatorial Logic模塊和真值表的關(guān)系：Combinatorial Logic模塊中的真值表需要填入你所列

15、出的真值表的輸出信號(hào)。To file模塊：文件名：answer.mat。變量名：answer。3) 將所有模塊用信號(hào)線連接起來，修改仿真參數(shù)，然后進(jìn)行仿真4) 在Command Window中查看所生成的數(shù)據(jù)文件，驗(yàn)證譯碼結(jié)果的正確性；4、編程顯示七段數(shù)碼管的圖形：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 answ

16、er.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,&

17、#39;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：運(yùn)行調(diào)試通過，并對(duì)代碼進(jìn)行注釋；對(duì)顯示的圖形增加橫縱坐標(biāo)和標(biāo)題；每個(gè)同學(xué)修改顯示圖形的線型和顏色；5、將實(shí)驗(yàn)步驟3、4的寫入一個(gè)m文件（啟動(dòng)仿真模型，裝載數(shù)據(jù)文件和編程顯示七段數(shù)碼管圖形），并調(diào)試運(yùn)行；七、思考題1、在構(gòu)建模型時(shí) Pulse Gene

18、rator模塊的參數(shù)設(shè)置有何要求？2、分析圖形的顯示結(jié)果，判斷仿真模型是否正確？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告有相應(yīng)的仿真模型圖、源程序代碼及其運(yùn)行結(jié)果；實(shí)驗(yàn)報(bào)告須采用打印。九、其它說明：無實(shí)驗(yàn)五MATLAB/Simulink在電路中的仿真設(shè)計(jì)(續(xù))實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求：必做一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼肧IMULINK的模塊對(duì)數(shù)字電路的典型器件的仿真。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、利用Simulink模塊創(chuàng)建一個(gè)2-4線譯碼器的仿真模型；2、利用Simulink模塊創(chuàng)建一個(gè)全加器的仿真模型。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段譯碼器原理，查閱相關(guān)資料；全加器原理，查閱相關(guān)資料。四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，采

19、用“以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)”,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對(duì)其進(jìn)行輔導(dǎo)，并驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)條件一臺(tái)裝有MATLAB軟件的計(jì)算機(jī)參考資料：鄭阿奇主編. MATLAB實(shí)用教程（第三版）,電子工業(yè)出版社,2012年.六、實(shí)驗(yàn)步驟1、利用Simulink模塊創(chuàng)建一個(gè)2-4線譯碼器的仿真模型；(1) 添加2個(gè)Pulse Generator 模塊到Simulink文件中，雙擊各個(gè)模塊，調(diào)整其參數(shù)；(2) 6個(gè)Logical Operator模塊，其中2個(gè)作為非模塊，4個(gè)作為與模塊；(3) 2個(gè)Scope模塊，其坐標(biāo)軸數(shù)分別設(shè)置為4和2；(4) 模塊參數(shù)設(shè)置完畢以后，將所有模塊用信號(hào)線連接起來，運(yùn)行后可

20、從Scope中觀察到仿真結(jié)果。2、利用Simulink模塊創(chuàng)建一個(gè)全加器的仿真模型；(1) 添加3個(gè)Pulse Generator 模塊到Simulink文件中，雙擊各個(gè)模塊，調(diào)整其參數(shù)；(2) 5個(gè)Logical Operator模塊，其中2個(gè)作為異或模塊，2個(gè)作為與模塊，1個(gè)作為或模塊；(3) 2個(gè)Scope模塊，其坐標(biāo)軸數(shù)分別設(shè)置為2和3；(4) 模塊參數(shù)設(shè)置完畢以后，將所有模塊用信號(hào)線連接起來，運(yùn)行后可從Scope中觀察仿真結(jié)果。七、思考題1、在構(gòu)建模型時(shí) Pulse Generator模塊的參數(shù)設(shè)置有何要求？2、分析Scope模塊的顯示結(jié)果，判斷仿真模型是否正確？3、Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)和子系統(tǒng)創(chuàng)建和封裝的基本步驟分別是什么？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告有相應(yīng)的源程序代碼、框圖及其運(yùn)行結(jié)果；實(shí)驗(yàn)報(bào)告須采用打印。九、其它說明：無實(shí)驗(yàn)報(bào)告的基本內(nèi)容及要求1實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)在實(shí)驗(yàn)前每位同學(xué)都需要對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)真的預(yù)習(xí)，并寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，在預(yù)習(xí)報(bào)告中要寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求，需要用到的儀器設(shè)備、物品資料以及簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟，形成一個(gè)操作提綱。對(duì)實(shí)驗(yàn)中的安全注意事項(xiàng)及可能出現(xiàn)的現(xiàn)象等做到心中有數(shù)，但這些不要求寫在預(yù)習(xí)報(bào)告中。設(shè)