MATLAB與通信仿真實驗指導書 通信級

1、電子信息學院MATLAB與通信仿真實驗指導書劉紫燕 編寫適用專業(yè)：通信工程 貴州大學二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程序設計、函數(shù)文件、MATLAB的圖形和數(shù)據(jù)處理、SIMULNK的基本應用及其在通信工程中的應用等。通過本課程的學習，掌握MATLAB軟件使用和編程方法，驗證和深化書本知識，從而加強基礎知識，掌握基本技能，提高MATLAB軟件的編程能力，并用MATLAB軟件解決通信工程專業(yè)中的實際問題，同時，針對通信工程專業(yè)的特點，要求學生掌握使用MATLAB來研究和開發(fā)與本專業(yè)相關的系統(tǒng)的方法。本課程設置5個實驗，均為設計性實驗

2、。建議實驗學時為12學時。實驗一是MATLAB軟件的基本操作；實驗二是MATLAB程序設計；實驗三是MATLAB的圖形繪制；實驗四是MATLAB的數(shù)據(jù)處理；實驗五是MATLAB/Simulink在電路中的仿真設計。每個實驗2個小時左右，為了使學生更好的掌握實驗內(nèi)容，學生務必要做到以下幾點：(1) 實驗前認真預習實驗。明確實驗目的，熟悉實驗內(nèi)容，理論分析實驗結果，編寫相應的程序代碼，并撰寫出預習報告。(2) 實驗過程中積極思考，深入分析命令、程序的執(zhí)行過程和執(zhí)行結果，對比理論分析結果，分析評判實驗結果，并把實驗中出現(xiàn)的問題及解決方法記錄下來。(3) 實驗完成后，總結本次實驗有哪些收獲，還存在什么

3、問題，撰寫并提交最終的實驗報告。本指導書實驗項目和要求明確，學生容易著手實驗并得出實驗結果。本實驗指導書適用于通信工程專業(yè)。目錄 實驗一MATLAB的基本操作1實驗二MATLAB程序設計3實驗三MATLAB的圖形繪制5實驗四MATLAB的數(shù)據(jù)處理7實驗五 MATLAB/Simulink在電路中的仿真設計9實驗報告的基本內(nèi)容及要求12貴州大學實驗報告13實驗一MATLAB的基本操作實驗學時：2實驗類型：設計實驗要求：必做一、實驗目的1、 熟悉MATLAB的界面功能和基本操作；2、 掌握MATLAB的基本運算方法；3、 掌握MATLAB的矩陣運算方法；4、 掌握MATLAB中幫助命令的使用方法。二

4、、實驗內(nèi)容1、 已知：，求下列表達式的值：(1) 和（其中I為單位矩陣） (2) 和(3) 和(4) 和(5) 和2、 ，取出其前三行構成矩陣B，其前兩列構成矩陣C，其右下角3×2子矩陣構成矩陣D，B與C的乘積構成矩陣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)的個數(shù)。提示：先利用冒號表達式，再利用find和length(p)等價于max(size(p)函數(shù)。三、實驗原理、方法和手段參見教材四、實驗組織運行要求根據(jù)本實驗的特點、要求和具體條件，采用“以學生自主訓練為主的開放

5、模式組織教學”,實驗指導教師對其進行輔導，并驗收實驗結果。五、實驗條件一臺裝有MATLAB軟件的計算機參考資料：鄭阿奇主編. MATLAB實用教程（第三版）,電子工業(yè)出版社,2012年.六、實驗步驟1、 啟動MATLAB，熟悉其各個窗口和菜單；2、 新建Editor窗口，在該窗口中鍵入相應程序，并保存；3、 參見實驗內(nèi)容。七、思考題1、MATLAB中兩個矩陣進行加減乘除運算時對其維數(shù)有什么要求？2、矩陣運算和點運算有什么區(qū)別？3、在使用矩陣之前需要預定義變量嗎？八、實驗報告相應的源程序代碼；實驗報告須采用打印。九、其它說明：無實驗二MATLAB程序設計實驗學時：2實驗類型：設計實驗要求：必做一

6、、實驗目的1、掌握MATLAB的流程控制；2、掌握MATLAB的程序控制語句；3、掌握定義和調(diào)用MATLAB函數(shù)的方法。二、實驗內(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的長度。當a,b的長度小于某個預設的值，或者導數(shù)的絕對值小于某個預設的正數(shù)，則迭代終止。以函數(shù)，作為處理對象，其中搜索區(qū)間定為0,3,精度定為0.5。2、根據(jù)中華人民共和國個人所得稅法規(guī)定，公民的工資、薪金所得應該依法繳納個人所得稅。個人所得稅計算公式為：在每個人的月收入中超過1600元以上的部分應該納稅，這部分

7、收入稱為應納稅所得額。應納稅所得額實行分段累積稅率，按如下稅率表計算：級數(shù)全月應繳稅所得額稅率%12.3456789<5005002000 20005000 500020000 2000040000 4000060000 6000080000 80000100000 >10000051015202530354045設月收入為x元，應繳納款為y元，求：(1) y和x的函數(shù)關系，并編寫函數(shù)文件實現(xiàn)此功能；(2)求月收入為5420和16180的應納稅額。三、實驗原理、方法和手段參見教材四、實驗組織運行要求根據(jù)本實驗的特點、要求和具體條件，采用“以學生自主訓練為主的開放模式組織教學”,實驗

8、指導教師對其進行輔導，并驗收實驗結果。五、實驗條件一臺裝有MATLAB軟件的計算機參考資料：鄭阿奇主編. MATLAB實用教程（第三版）,電子工業(yè)出版社,2012年.六、實驗步驟1、 啟動MATLAB，新建Editor窗口，在該窗口中鍵入相應程序，并保存；2、 參見實驗內(nèi)容。七、思考題1、MATLAB中“input”命令是什么意思？2、流程控制中break語句的作用是什么？3、三大流程控制必須以end結尾嗎？八、實驗報告有相應的源程序代碼以及運算結果；實驗報告須采用打印。九、其它說明：無實驗三MATLAB的圖形繪制實驗學時：2實驗類型：設計實驗要求：必做一、實驗目的1、熟悉plot等繪圖命令的

9、用法及參數(shù)設置；2、了解一些常用繪圖命令及繪圖標注。二、實驗內(nèi)容1、產(chǎn)生頻率為10Hz，占空比為30%的周期方波信號，用plot函數(shù)繪制該信號，曲線顏色為紅色，線型為星形，并對該圖形添上適當標注。2、設周期信號一個周期0，T的波形為，其中T=1。求該信號傅里葉級數(shù)展開式，并用MATLAB畫出傅里葉級數(shù)展開后的波形，并通過展開式項數(shù)的變化考察其對的逼近程度。要求：對繪制的圖形做標注（如：title，坐標軸標注和圖例等）；三、實驗原理、方法和手段參見教材四、實驗組織運行要求根據(jù)本實驗的特點、要求和具體條件，采用“以學生自主訓練為主的開放模式組織教學”,實驗指導教師對其進行輔導，并驗收實驗結果。五、

10、實驗條件一臺裝有MATLAB軟件的計算機參考資料：鄭阿奇主編. MATLAB實用教程（第三版）,電子工業(yè)出版社,2012年.六、實驗步驟1、 啟動MATLAB，新建Editor窗口，在該窗口中鍵入相應程序，并保存；2、 參見實驗內(nèi)容。七、思考題如何保存運行結果中的figure圖形？八、實驗報告有相應的源程序代碼及其運行結果；實驗報告須采用打印。九、其它說明：無實驗四MATLAB的數(shù)據(jù)處理實驗學時：2實驗類型：設計實驗要求：必做一、實驗目的1、掌握數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析的方法；2、掌握數(shù)值插值與曲線擬合的方法及其應用。二、實驗內(nèi)容1、已知某壓力傳感器的測試數(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測試數(shù)據(jù)點畫在同一幅圖上。2、已知某系統(tǒng)的輸入電壓為x時，輸出電流為y，且y=F(x)。現(xiàn)測得數(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對應的數(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、實驗原理

12、、方法和手段參見教材四、實驗組織運行要求根據(jù)本實驗的特點、要求和具體條件，采用“以學生自主訓練為主的開放模式組織教學”,實驗指導教師對其進行輔導，并驗收實驗結果。五、實驗條件一臺裝有MATLAB軟件的計算機參考資料：鄭阿奇主編. MATLAB實用教程（第三版）,電子工業(yè)出版社,2012年.六、實驗步驟1、啟動MATLAB，新建Editor窗口，在該窗口中鍵入相應程序，并保存；2、參見實驗內(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、實驗報告有相應的源程序代碼及其運行結果；實驗報告須采用打印。九、其它說明：無實驗五 MATLAB/Simulink在電路中的仿真設

13、計實驗學時：2實驗類型：設計實驗要求：必做一、實驗目的掌握用Simulink的模塊對數(shù)字電路的典型器件的仿真方法。二、實驗內(nèi)容1、利用Simulink設計一個七段數(shù)碼管電路，實現(xiàn)4位BCD碼轉換為7位輸出，分別對應七段數(shù)碼管的7個液晶顯示管；2、利用m文件編程將7位數(shù)據(jù)輸出轉換為圖形輸出；三、實驗原理、方法和手段1、七段數(shù)碼管原理，請查閱相關資料；四、實驗組織運行要求根據(jù)本實驗的特點、要求和具體條件，采用“以學生自主訓練為主的開放模式組織教學”,實驗指導教師對其進行輔導，并驗收實驗結果。五、實驗條件一臺裝有MATLAB軟件的計算機參考資料：鄭阿奇主編. MATLAB實用教程（第三版）,電子工業(yè)

14、出版社,2012年.六、實驗步驟1、列出BCD碼與十進制數(shù)之間的對應關系表；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)設置：譯碼電路脈沖源參數(shù)設置表D3D2D1D0幅度1111周期2222脈寬1111相位延遲-1-1-1-1抽樣時間8421Combinatorial Logic模塊和真值表的關系：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。To file模塊：文件名：answer.mat。變量名：answer。3) 將所有模塊用信號線連接起來，修改仿真參數(shù)，然后進行仿真4) 在Command Window中查看所生成的數(shù)據(jù)文件，驗證譯碼結果的正確性；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：運行調(diào)試通過，并對代碼進行注釋；對顯示的圖形增加橫縱坐標和標題；每個同學修改顯示圖形的線型和顏色；5、將實驗步驟3、4的寫入一個m文件（啟動仿真模型，裝載數(shù)據(jù)文件和編程顯示七段數(shù)碼管圖形），并調(diào)試運行；七、思考題1、在構建模型時 Pulse Gene

18、rator模塊的參數(shù)設置有何要求？2、分析圖形的顯示結果，判斷仿真模型是否正確？八、實驗報告有相應的仿真模型圖、源程序代碼及其運行結果；實驗報告須采用打印。九、其它說明：無實驗五MATLAB/Simulink在電路中的仿真設計(續(xù))實驗學時：2實驗類型：設計實驗要求：必做一、實驗目的掌握用SIMULINK的模塊對數(shù)字電路的典型器件的仿真。二、實驗內(nèi)容1、利用Simulink模塊創(chuàng)建一個2-4線譯碼器的仿真模型；2、利用Simulink模塊創(chuàng)建一個全加器的仿真模型。三、實驗原理、方法和手段譯碼器原理，查閱相關資料；全加器原理，查閱相關資料。四、實驗組織運行要求根據(jù)本實驗的特點、要求和具體條件，采

19、用“以學生自主訓練為主的開放模式組織教學”,實驗指導教師對其進行輔導，并驗收實驗結果。五、實驗條件一臺裝有MATLAB軟件的計算機參考資料：鄭阿奇主編. MATLAB實用教程（第三版）,電子工業(yè)出版社,2012年.六、實驗步驟1、利用Simulink模塊創(chuàng)建一個2-4線譯碼器的仿真模型；(1) 添加2個Pulse Generator 模塊到Simulink文件中，雙擊各個模塊，調(diào)整其參數(shù)；(2) 6個Logical Operator模塊，其中2個作為非模塊，4個作為與模塊；(3) 2個Scope模塊，其坐標軸數(shù)分別設置為4和2；(4) 模塊參數(shù)設置完畢以后，將所有模塊用信號線連接起來，運行后可

20、從Scope中觀察到仿真結果。2、利用Simulink模塊創(chuàng)建一個全加器的仿真模型；(1) 添加3個Pulse Generator 模塊到Simulink文件中，雙擊各個模塊，調(diào)整其參數(shù)；(2) 5個Logical Operator模塊，其中2個作為異或模塊，2個作為與模塊，1個作為或模塊；(3) 2個Scope模塊，其坐標軸數(shù)分別設置為2和3；(4) 模塊參數(shù)設置完畢以后，將所有模塊用信號線連接起來，運行后可從Scope中觀察仿真結果。七、思考題1、在構建模型時 Pulse Generator模塊的參數(shù)設置有何要求？2、分析Scope模塊的顯示結果，判斷仿真模型是否正確？3、Simulink進行系統(tǒng)仿真設計和子系統(tǒng)創(chuàng)建和封裝的基本步驟分別是什么？八、實驗報告有相應的源程序代碼、框圖及其運行結果；實驗報告須采用打印。九、其它說明：無實驗報告的基本內(nèi)容及要求1實驗預習在實驗前每位同學都需要對本次實驗進行認真的預習，并寫好預習報告，在預習報告中要寫出實驗目的、要求，需要用到的儀器設備、物品資料以及簡要的實驗步驟，形成一個操作提綱。對實驗中的安全注意事項及可能出現(xiàn)的現(xiàn)象等做到心中有數(shù)，但這些不要求寫在預習報告中。設