电子琴的实验报告
单片机课程设计
设计题目电子琴
指导老师：苏
参与实验者： moxiaoxiao
专业：统本电信0801
地点：3#楼北楼605
电子琴
一.设计目的：
（1）.培养综合运用知识的能力
（2）.朋友查阅资料，使用工程设计标准及编写设计文档的能力.
（3）.掌握单片机应用系统的设计方法.
（4）.提高计算机绘图能力
二.设计任务：
利用DP51PROC实验系统上的定时器/计数器，按键和蜂鸣器单元。用单片机I/O口线控制蜂鸣器发出不同的音调，程序检测按键状态，7个按键中某一键按下时，蜂鸣器对应标称音阶.
三.设计与调试环境
KEIL uVision2 是众多单片机应用开发软件中优秀的软件之一，它支持众多不同公司的 MCS51 架构的芯片，它集编辑，编译，仿真等于一体，同时还支持，PLM ，汇编和 C 语言的程序设计，它的界面和常用的微软VC++的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大的功能。
1:按下面的步骤建立一个项目：
图 1－4 选取芯片
图 1－5 新建程序文件
（1）点击图1－5 中的 3 保存新建的程序，也可以用菜单 File－Save 或快捷键 Ctrl+S 进行保存。因是新文件所以保存时会弹出类似图1－3 的文件操作窗口，我们把第一个程序命名为，保存在项目所在的目录中，这时程序单词有了不同的颜色，说明 KEIL 的 C 语法检查生效了。如图1－6 鼠标在屏幕左边的Source Group1 文件夹图标上右击弹出菜单，在这里可以做项目中增加减少文件等操作。我们选“Add File to Group ‘SourceGroup 1’”弹出文件窗口，选择刚刚保存的文件，按 ADD 按钮，关闭文件窗，程序文件已加到项目中了。这时在 Source Group1 文件夹图标左边出现了一个小+号说明，文件组中有了文件，点击它可以展开查看。
图 1－6 把文件加入到项目文件组中
编译程序
(2)进入调试模式，软件窗口样式大致如图1－8 所示。图中 1 为运行，当程序处于停止状态时才有效，2 为停止，程序处于运行状态时才有效。3 是复位，模拟芯片的复位，程序回到最开头处执行。按 4 我们可以打开 5 中的串行调试窗口，这个窗口我们可以看到从 51 芯片的串行口输入输出的字符，这项目也正是在这里看运行结果。
2.输入输出引脚
(1) P0 端口[ P0 是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口，端口置 1（对端口写1）时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动 8 个 TTL。对内部 Flash 程序存储器编程时，接收指令字节；校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。在访问
外部程序和外部数据存储器时，P0 口是分时转换的地址(低 8 位)/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。
(2) P1 端口[－] P1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口。输出时可驱动 4 个 TTL。端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部 Flash 程序存储器编程时，接收低 8 位地址信息。
(3) P2 端口[－] P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口。输出时可驱动 4 个 TTL。端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部 Flash 程序存储器编程时，接收高 8 位地址和控制信息。在访问外部程序和 16 位外部数据存储器时，P2 口送出高 8 位地址。而在访问 8 位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。
(4) P3 端口[－] P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口。输出时可驱动 4 个 TTL。端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部 Flash 程序存储器编程时，接控制信息。除此之外 P3 端口还用于一些专门功能，具体请看表 2－2.。
＊P1－3 端口在做输入使用时，因内部有上接电阻，被外部拉低的引脚会输出一定的电流。
生成 HEX 文件和最小化系统
3:如何用 KEIL uVision2 来编译生成用于烧写芯片的 HEX文件。HEX 文件格式是Intel 公司提出的按地址排列的数据信息,数据宽度为字节,所有数据使用16 进制数字表示, 常用来保存单片机或其他处理器的目标程序代码。它保存物理程序存储区中的目标代码映象。一般的编程器都支持这种格式。打开第一课做的项目，打开它的所在目录，找到的文件就可以打开先前的项目了。然后右击图3－1中的 1 项目文件夹，弹出项目功能菜单，选Options for Target’Target1’,弹出项目选项设置窗口，同样先选中项目文件夹图标，这时在 Project 菜单中也有一样的菜单可选。打开项目选项窗口，转到 Output 选项页图3－2所示，图中 1 是选择编译输出的路径，2 是设置编译输出生成的文件名，3 则是决定是否要创建 HEX文件，选中它就可以输出 HEX 文件到指定的路径中。将它重新编译一次，很快在编译信息窗口中就显示 HEX 文件创建到指定的路径中了，如图3－3。这样就可用编程器所附带的软件去读取并烧到芯片了。
（技巧：一、在图3－1中的 1 里的项目文件树形目录中，先选中对象，再单击它就可对它进行重命名操作，双击文件图标便可打开文件。二、在 Project 下拉菜单的最下方有最近编辑过的项目路径保存，可以快速打开最近在编辑的项目。）图3－1项目功能菜单
图3－2 项目选项窗口
四.工作原理：
要求设计的电子琴共有七个按键对应着七个音阶，也就是按下不同的按键时，蜂鸣器会发出不同平率的声音。而这些声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制某个口线不断的输出“高”“低”电平，则在该口线上就能产生一定频率的方波，将该方波接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再利用程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出波形的频率，从而改变音调。我们用MC51单片机实现这一功能。
不同音阶所对应的频率如下图所示：
乐曲中，每一音符对应着确定的频率，表1给出C调时各音符频率。如果单片机某个口线输出“高”“低”电平的频率和某个音符的频率一样，那么将此口线接上喇叭就可以发出此音符的声音。
本系统就是根据此原理设计，对于单片机来说要产生一定频率的方波大致是先将某口线输出高电平然后延时一段时间再输出低电平，如此循环的输出就会产生一定频率的方波，通过改变延时的时间就可以改变输出方波的频率本系统的具体电路如右图所示。图中P1．1-P1．7分别接7个按键对应着乐曲中的1、2、3、4、5、6、7七个音符。P3．6口通过功率放大与喇叭相连。当P1．1～中有一个按键按下时单片机便执行相应的子程序对定时器赋一个计数初值同时使P3．6口输出高电平。当定时器定时结束时将P3．6口的值取反并重新赋计数初值继续计数，再次计完时再将P3．6口的值取反再赋初值计数，如此循环便在P3．6
口产生一定频率的方波， LM386将此方波经过功率放大后通过喇叭输出便产生对应音符的声音。按不同的按键单片机便执行不同的子程序给定时器赋不同的初值得到不同频率的方波从而输出不同的声音，因此按一个按键输出一种音符。
在单片机的特殊功能寄存器中有6个寄存器(TH1、TH0、TL1、TL0、TMOD、TCON)是用来控制单片机的定时器的，通过编程对这些特殊功能寄存器的读写就可以控制单片机的两个定时器T0、T1。当单片机复位时这6个寄存器默认值都是00H。
五.设计思想
（1）系统的总框图
（2）系统电路图
（3）软件设计思路
由于每个音阶对应着不同的频率，当然对单片机来说产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时、计数器T0来产生这样的方波频率信号，因此我们只要把1-7的七个音阶对应的频率关系弄正确即可。
本次设计中单片机晶振为12MHz，那么定时器的计数周期为1MHz，假如选择工作方式为1，那T值便为T=216-5*105/相应的频率，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值，列出不同音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示：
采用查表程序查表时，可以为这个音符建立一个表格，有助于单片机通过查表的方式来获得相应的数据。
工作方式1
工作方式1是16位的定时／计数方式，将M1M0设为01。
对于定时器的工作模式可以根据定时器的寄存器TMOD来设置：
①M1M0：定时／计数器共有四种工作方式，就是用M1M0来控制的，2位正好是四种组合。
②C／T：定时／计数器即可作定时用也可用计数用，如果C/T为O就是用作定时器(开关往上打)，如果C／T为1就是用作计数器(开关往下打)。一个定时／计数器同一时刻要么作定时用，要么作计数用，不能同时用的。
③GATE：当我们选择了定时或计数工作方式后，定时／计数脉冲却不一定能到达计数器端，中间还有一个开关，显然这个开关不合上，计数脉冲就没法过去，那么开关什么时候过去呢有两种情况
GATE=0，分析一下逻辑，GATE非后是1，进入或门，或门总是输出1，和或门的另一个输入端INT1无关，在这种情况下，开关的打开、合上只取决于TR1，只要TR1是1，开关就合上，计数脉冲得以畅通无阻，而如果TR1等于0则开关打开，计数脉冲无法通过，因此定时／计数是否工作，只取决于TR1。
GATE=1，在此种情况下，计数脉冲通路上的开关不仅要由TR1来控制，而且还要受到INT1引脚的控制，只有TRl为1，且INT1引脚也是高电平，开关才合上，计数脉冲才得以通过。这个特性可以用来测量一个信号的高电平的宽度。
Ⅰ程序流程图
第一步是对定时器T0进行初始化，设定它的工作状态(对于本系统将T0设定为工作方式O)；然后判断是否有键按下，如果没有按键按下，继续判断，如果有按键按下，则判断是哪个键按下；再根据按键的功能将计数初值装入定时器T0中中并启动T0，当T0定时完毕后，重新装入计数初值继续定时并将P3． 6取反，
再次定时完毕后再一次的装入计数初值继续定时并将P3．6取反，一直循环此操作直到按键释放为止，按键释放后停止T0工作并再次判断是否又有按键按下，并继续执行以前的过程。
Ⅱ程序
BUZZ EQU ; 定义端口
ORG 1000H
LJMP MAIN
ORG 000BH
LJMP INT_T0
ORG 1100H
MAIN:
MOV SP,#60H ; 初始化堆栈指针
MOV P1,#0FFH ; 设置P1 口为输入模式
MOV TMOD,#01H ; 设置定时器0 为工作模式1
SETB ET0 ; 开定时器0 中断
SETB EA ; 开总中断
CLR TR0 ; 关闭定时器0 START:
MOV R0,P1
CJNE R0,#0FFH,KEY1; 键盘扫描CLR TR0
SJMP START
KEY1:
CJNE R0,#0FEH,KEY2 ; K1 键按下MOV 30H,#0FBH ; 设置音阶1 MOV 31H,#0E9H
LJMP SET_TIMER
KEY2:
CJNE R0,#0FDH,KEY3; K2 键按下MOV 30H,#0FCH ; 设置音阶2 MOV 31H,#5CH
LJMP SET_TIMER
KEY3:
CJNE R0,#0FBH,KEY4; K3 键按下MOV 30H,#0FCH ; 设置音阶3 MOV 31H,#0C1H
LJMP SET_TIMER
KEY4:
CJNE R0,#0F7H,KEY5 ; K4 键按下MOV 30H,#0FCH ; 设置音阶4 MOV 31H,#0EFH
LJMP SET_TIMER
KEY5:
CJNE R0,#0EFH,KEY6 ; K5 键按下MOV 30H,#0FDH ; 设置音阶5 MOV 31H,#045H
LJMP SET_TIMER
KEY6:
CJNE R0,#0DFH,KEY7; K6 键按下MOV 30H,#0FDH ; 设置音阶6 MOV 31H,#92H
LJMP SET_TIMER
KEY7:
CJNE R0,#0BFH,NOKEY; K7 键按下MOV 30H,#0FDH ; 设置音阶7 MOV 31H,#0D6H
SET_TIMER:
SETB TR0 ; 发声
SJMP START
NOKEY:
CLR TR0 ; 无键按下
SJMP START
INT_T0: ; T0 中断服务程序MOV TH0,30H ; 定时器赋初值
MOV TL0,31H
CPL BUZZ ; 输出方波
RETI；
END
六. 总结
通过两周的紧张工作，终于完成了简易电子琴的设计，这个课程设计是我受益匪浅，在老师的指导下，我们逐渐了解了硬件设计的整个流程，并且加深了我对单片机这门课程内容的理解，通过这个课程设计，不仅使我了解了组成原理的脊髓，而且使我对单片机从陌生到处不理解，扩充了我的知识面和理解应用能力。
(数字信号发生器+电子琴)实验报告
实验一数字信号发生器和电子琴制作 一、实验目的 1.熟悉matlab的软件环境，掌握信号处理的方法，能在matlab的环境下完成对 信号的基本处理； 2.学会使用matlab的GUI控件编辑图形用户界面； 3.了解matlab中一些常用函数的使用及常用运算符，并能使用函数完成基本的 信号处理； 二、实验仪器 计算机一台，matlab R2009b软件。 三、实验原理 1．数字信号发生器 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和Simulink两大部分。 已知的常用正弦波、方波及三角波，可以通过matlab自带的函数实现，通过改变函数的幅值、相位和频率可以得到不同的信号。 正弦信号：y=A*sin（2*pi*f*t）； 方波信号：y=A*square(2*f*pi*x+c)； 三角波信号：y=A*sawtooth(2*pi*f*x+c)； 2. 电子琴 电子琴的每个音阶均对应一个特定频率的信号，通过调用数字信号发生器产生一系列指定的频率的声音，从而达到虚拟的电子琴的功能。界面中包含1、2、…、7共 7 个琴键，鼠标按下时即发声，松开时发声停止。同时能够产生正弦波、方波、三角波等常见的波形的数字信号，然后将数字信号写入声卡的缓冲区，最后由声卡播放出相应的声音。 已知音乐的七个音阶的主频率分别是131Hz、147Hz、165Hz、175Hz、196Hz、220Hz和247Hz，分别构造正弦波、方波和三角波，可以组成简单的电子琴。
四、实验内容 1.数字信号发生器的制作 （1）搭建GUI界面 图形用户界面（Graphical User Interface，简称GUI，又称图形用户接口）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受。 Matlab环境下的图形用户界面（GUI）是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象（Objects）构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，比如实现计算、绘图等。MATLAB的用户，在指令窗中运行demo 打开那图形界面后，只要用鼠标进行选择和点击，就可产生丰富的内容。 利用GUI控件中自带的按钮，根据需要组成如下图1所示的数字信号发生器的Gui界面。 图1 数字信号发生器的GUI界面
基于FPGA的多功能电子琴设计与实现
西南科技大学 电子专业综合设计报告 设计名称：基于FPGA的多功能电子琴的设计与实现 姓名： 学号: 班级： 指导教师： 起止日期： 2013年11月22日-2013年12月10 日 西南科技大学信息工程学院制
综合设计任务书 学生班级：电子1001 学生姓名：学号： 设计名称：基于FPGA的多功能电子琴的设计与实现 起止日期：2013.11.22-2013.12.10 指导教师：
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基于FPGA的多功能电子琴的设计与实现 摘要：随着科学技术的日新月异，人们的生活也在发生在变化，电子产品也随之增多，比如 现在流行的电子琴，已经逐渐代替了曾经的手动风琴了。文章中所介绍的多功能电子琴的设计在Quartus II平台上，采用Verilog HDL 语言和模块化的设计方法，设计出一个能够通过按键控制不同的音符，同时也可以通过按键进行演奏已经存储的曲子的多功能电子琴。本系统主要由五个个模块组成：顶层模块，曲目1模块，曲目2模块，按键模块，曲目循环播放模块。 关键词: FPGA；电子琴； Verilog HDL；音符
FPGA-based design and implementation of multi-organ Abstract：With the development of science and technology, also occurs in people's lives change, electronic products also increase, such as the now popular organ, has replaced the former manual organ. Multifunction keyboard design as described in the article on the Quartus II platform, using Verilog HDL language and modular design method, design a button control through different note, you can also play music already stored by keys multifunction keyboard. The system consists of five modules: the top-level module, a module tracks, track 2 modules, key module, track loop module. Key words: FPGA, Keyboard, Verilog HDL, Note
北邮2016电磁场与电磁波实验报告
电磁场与电磁波实验报告 题目：校园无线信号场强特性的研究 姓名班级学号序号
目录 一、实验目的 (2) 二、实验内容 (2) 三、实验原理 (5) 四、实验步骤 (5) 1、实验对象选取 (5) 2、数据采集 (5) 五、实验数据 (2) 1、原始数据录入 (7) 2、数据处理流程 (7) 六、实验结果与分析 (8) 1、主楼周边电磁场信号强度分析 8 2、主楼室内不同楼层楼道信号强度分析 11 七、问题分析与解决 (15) 1、Matlab 仿真问题研究与解决 (23) 2、场强分布的研究 (23)
3、模型拟合........................................................ . (24) 八、分工安排及心得体会 (25) 附录I：原始数据 (26) 附录II：源代码 (30) 一．实验目的 1.掌握在室内环境下场强的正确测试方法，理解建筑物穿透损耗 的概念； 2.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系； 3.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 4.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确测试方法。二．实验内容 利用DS1131场强仪和拉杆天线，实地测量信号场强。
1.研究具体现实环境下阴影衰落分布规律，以及具体的分布参数 如何； 2.研究在校园内电波传播规律与现有模型的吻合程度，测试值与 模型预测值的预测误差如何； 3.研究建筑物穿透损耗的变化规律 三．实验原理 无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接收者，只有处在发射信号覆盖的区域内，才能保证接收机正常接收信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此，基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。决定覆盖区大小的因素主要有：发射功率、馈线及接头损耗、天线增益、天线架设高度、路径损耗、衰落、接收机高度、人体效应、接收机灵敏度、建筑物的穿透损耗、同播、同频干扰。 【阴影衰落】 阴影衰落是电磁波在空间传播时受到地形起伏、高达建筑物群的阻挡，在这些障碍物后面会产生电磁场的阴影，造成场强中值的变化，从而引起信号衰减。阴影衰落的信号电平起伏是相对缓慢的，又称为慢衰落，其特点是衰落与无线电传播地形和地物的分布、高度有关。在无线信道里，造成慢衰落的最主要原因是建筑物或其他物体对电波的遮挡。在测量过程中，不同测量位置遇到的建筑物遮挡情况不同，
北邮大三数据库实验六数据查询分析实验
实验六数据查询分析实验 实验目的 通过对不同情况下查询语句的执行分析，巩固和加深对查询和查询优化相关理论知识的理解，提高优化数据库系统的实践能力，熟悉了解Sybase中查询分析器的使用，并进一步提高编写复杂查询的SQL 程序的能力。 实验内容 1.索引对查询的影响 （1）对结果集只有一个元组的查询分三种情况进行执行（必如查询一个具体学生的信息）：不建立索引，（学号上）建立非聚集索引，（学号上）建立聚集索引。 建立聚集索引： create clustered index student on student(student_id) go 建立非聚集索引： create nonclustered index student_index on student(student_id) go 用查询分析器的执行步骤和结果对执行进行分析比较。 select*from student where student_id='30201' 不建立索引 建立聚集索引
建立非聚集索引 （2）对结果集中有多个元组的查询（例如查看某门成绩的成绩表）分类似（1）的三种情况进行执行比较。 select*from student where student_id>'30401' 不建立索引：
建立聚集索引： 建立非聚集索引： （3）对查询条件为一个连续的范围的查询（例如查看学号在某个范围内的学生的选课情况）分类似（1）的三种情况进行执行比较，注意系统处理的选择。 select*from student where student_id between'31201'and'31415' 不建立索引：
北邮,单片机,实验报告,电子琴
北邮,单片机,实验报告,电子琴 北邮单片机实验报告简易电子琴 2014年小学期单片机设计实验报告题目：基于单片机的电子音乐发生器 班级：班内序号：实验组号：学生姓名：指导教师： 基于单片机的电子音乐发生器 实验摘要 此次本组制作的基于PIC单片机的电子音乐发生器是具有LCD显示屏提示的音乐简单演奏、播放、存储等功能的演示作品，拥有以下4种功能： 1．按键演奏：即“电子琴”功能，可以用键盘上的“1”到“A”键演奏从低音sol到高音do等11个音； 2．点歌功能：即按动“B”“C”键分别演奏两首乐曲（可以表现准确的音高和音长）。3.存储音乐功能：即按右下角“F存储”键，然后按键演奏并存储，随后按“E”键结束,之后按“D键”就可以播放存储的乐曲了； 4.液晶显示功能：即在开始时显示“hello!”,在点播时分别显示“song b”、“song c”，在存储时显示“saving”。 电子音乐发生器采用以Microchip公司的PIC16F877芯片为核心的简单控制系统，外部电路连接有喇叭、键盘、LCD液晶显示屏以及其他必要系统调节元件。软件设计中涉及PORTB\PORTC\PORTD\PORTE用作普通数字I/O脚功能。本实验用
单片机PORTB\D接收来自键盘输入的指令信息，由此确定LCD液晶屏幕显示以及喇叭播放内容，再通过PORTC\D\E输出声音或字幕信息。 关键字 单片机——microcontroller芯片——CMOS chip 音乐发生器——music generator 分频——fractional frequency 一、实验论证与比较 本设计的核心器件是单片机芯片和音频功放芯片。单片机采用以Microchip公司的PIC16F87X系列中的PIC16F877芯片为核心构建简单控制系统，它完全可以满足本设计功能的需要。此音乐发生器设计利用单片机的输入输出功能，当按下播放功能键时，单片机的输出功能使外部电路连接的喇叭和LCD液晶显示屏同时播放声音及显示文字，从而实现各种复杂音乐播放器的功能。 在嵌入式系统设计中，扬声器等是常用的输出设备，它具有使用方便、价格便宜、电路接口简单等优点，因此，在嵌入式系统中被广泛使用。同时随着单片机的发展，其功能越来越强大，技术也越来越成熟，由此生产的音乐播放器越来越受到人们的喜爱。因此，在技术性操作、社会因素和经济方面都具有良好的可行性。我在实验中负责了全部软件设计，代码的编写，电路图的设计，以及部分硬件焊接。其中，困难的部分在于，理论上认为电子音乐发生器模拟真正乐器的仿真实现方法，与现实电路实现起来有着一定的差别，在长音、乐谱存储播放上，以及存储功能的代码
基于FPGA的简易电子琴设计
课程设计任务书
开题报告
皖西学院本科毕业论文（设计）中期检查表
简易电子琴的设计 学生姓名：王春指导老师：郑大腾 摘要 本系统是采用EDA技术设计的一个简易的八音符电子琴，该系统基于计算机中时钟分频器的原理，采用自顶向下的设计方法来实现，它可以通过按键输入来控制音响。多功能电子琴的设计是在原有普通电子琴的基础上进行扩充的一个设计。该电子琴的设计大体可以由三个模块构成，分别是电子琴发声模块、存储器模块和选择控制模块。用超高速硬件描述语言VHDL编程可以实现各个模块的功能。不仅能实现弹琴和演奏的功能，它还能实现“复读”的功能，就是可以存储任意一段音乐，并且可以即时的播放出来。系统实现是用硬件描述语言VHDL 按照模块化方式进行设计，然后进行编程、时序仿真、总体整合。本系统的功能比较齐全，有一定的现实使用的价值。本文中介绍了电子琴系统的整体的设计,并基于超高速硬件描述语言VHDL在相关的芯片上编程实现的。 关键字 电子琴；EDA；VHDL；音调发生；现场可编程逻辑器件FPGA；超高速硬件描述语言VHDL；电子琴系统； Abstract This system is designed using EDA technology a simple eight-note keyboard, the system clock divider based on the principle of the computer, using top-down design methodology to implement, it can be controlled through the key input audio. Multi-function keyboard is designed to be an ordinary keyboard in the original expansion on the basis of a design. The design of the keyboard in general consists of three modules, namely the keyboard sound
北邮校园无线信号场强特性分析实验报告
校园内无线信号场强 特性研究 班级： 姓名： 学号： 序号： 日期： 北京邮电大学B e i j i n g U n i v e r s i t y o f P o s t s a n d T e l e c o m m u n i c a t i o n s
一、实验目的 1．掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法 2．研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律 3．掌握在室内环境下场强的正确测试方法，理解建筑物穿透损耗的概念 4．通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系 5．研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 二、实验原理 无线通信系统有发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接收者，只有处在发射信号的覆盖区域内，才能保证接收机正常接收信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此，基站的覆盖区的大小，是无限工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率、馈线及接头损耗、天线增益、天线架设高度、路径损耗、衰落、接收机高度、人体效应、接收机灵敏度、建筑物的穿透损耗、同波、同频干扰。 无线 信道 发射接收 发射机接收机 2.1大尺度路径损耗 在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。 大尺度平均路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接收功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内还是室外信道，平均接收信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛使用。对于任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为：
()[]()10l g (/) o o PL d dB PL d n d d =+ （n 依赖于具体的传输环境） 即平均接收功率为： 0000()[][]()10lg(/)()[]10lg(/)r t r P d dBm P dBm PL d n d d P d dBm n d d =--=- 其中，n 为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度；d0为近地参考距离；d 为 发射机与接收机（T-R ）之间的距离。公式中的横岗表示给定值d 的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数—对数时，平均路径损耗或平均接收功率可表示为斜率10ndB/10倍程的直线。n 值依赖于特定的传播环境。例如在自由空间，n 为2，当有阻挡物时，n 比2大。 决定路径损耗大小的首要因素是距离，此外，它还与接收点的电波传播条件密切相关。为此，我们引进路径损耗中值的概念。中值是使实测数据中一半大于它而另一半小于它的一个数值（对于正态分布中值就是均值）。人们根据不同的地形地貌条件，归纳总结出各种电波传输模型。下边介绍几种常用的描述大尺度衰落的模型。 2.2 常用的电波传播模型 2.2.1自由空间模型 自由空间模型假定发射天线和接收台都处在自由空间。我们所说的自由空间一是指真空，二是指发射天线与接收台之间不存在任何可能影响电波传播的物体，电波是以直射线的方式到达移动台的。 自由空间模型计算路径损耗的公式是： ()10lg /32.420lg 20lg p t r L P P d f ==++ 其中p L 是以B d 为单位的路径损耗，d 是以公里为单位的移动台和基站之间的距离，f 是以MHz 为单位的移动工作频点或工作频段的频率。 空气的特性近似为真空，因此当发射天线和接收天线距离地面都比较高时，可以近似使用自由空间模型来估计路径损耗。 2.2.2布灵顿模型 布灵顿模型假设发射天线和移动台之间是理想平面大地，并且两者之间的距离d 远大于发射天线的高度ht 或移动台的高度hr 。 布灵顿模型的出发角度是接收信号来自于电波的直射和一次反射，也被叫做“平面大地模型”。 该模型的路径损耗公式为： 12040lg 20lg 20lg p t r L d h h =+-- 单位： d （km ） ht （m ）hr （m ）Lp （dB ）
杭州电子科技大学数电大作业实验报告电子琴
数电大作业实验报告如图是CODE3的case语句程序，该模块是一个编码器，即将输入的8位琴键信号进行编码，输出一个4位码，最多能对应16个音符（若有16个键）。 如图所示是INX2CODE的case语句程序，该模块是一个译码器，它将来自键盘输入的编码信号译码成数控分频器SPK0输出信号的频率控制字。 另外两个模块是M_CODE和DCD7SG，它们的case语句程序如上图所示。前者的功能是将来自CODE3的键盘编码译成简谱码和对应的音调高低值H，后者是一个数码管7段显示译码器，负责将简谱码译成数码管的显示信号。 如图所示是SPK0模块的内部结构。其中的计数器CNT11B是一个LPM宏模块，这是一个11位二进制加法计数器。在设置其结构参数时，应该选择同步加载控制，即sload（Synchronous Load），这样能较好地避免来自进位信号cout中可能的毛刺影响。异步加载aload极易受到随机窄脉冲的误触发，在此类电路中不宜采用。图中D触发器和反相器的功能是将用于控制加载的进位信号延迟半个时钟周期，一来也是为了滤除可能的毛刺，以免对加载更为可靠，因为这时，时钟上升沿正好处于加载脉冲的中点。 模块CODE3,INX2CODE和SPK0的主要工作过程是这样的： 当按琴键后，产生的数据经编码器获得一个编码（例如，当按下第二个键，对应0010，即2），它对应模块INX2CODE中的一个值（2对应390H）。当这个值（如390H）被置入模块SPK0中的11位可预置计数器中后。由于计数器的进位端与预置数加载段端相连，导致此计数器将不断以此值作为计数起始值，直至全1。
以下以预置值为390H为例，来计算SPK0输出信号的频率值。 当以390H为计数器起始值后，此计数器成为一个模（7FFH-390H=46FH=1135）的计数器。即每从CLK端输入1135个脉冲，BEEP端输出一个进位脉冲。由于输入的时钟频率是1MHz （周期是1us），于是BEEP输出的信号频率是1/（1135us）=841Hz。 由下面电子琴的顶层电路可见，SPK0的输出信号经过一个由D触发器接成的T’触发器后才输出给蜂鸣器。这时信号被作了二分频，于是，预置值390H对应的与蜂鸣器发音的基频F 约等于440Hz。 B 电子琴顶层电路中T’触发器有两个功能，一个作用是作二分频器；另一个作用是作为占空比均衡电路。这是因为由SPK0模块输出信号的脉宽极窄，功率极低，无法驱动蜂鸣器，但信号通过T’脉宽就均匀了（F 的占空比为50%）。 B 如图所示是电子琴顶层设计电路，含2个输入口和3个输出口。 1.工作时钟CLK，频率：1MHz。用于在主控模块中产生与琴键对应的振荡频率，以驱动蜂 鸣器发出相应的声音。 2.琴键输入DIN[7..0].8个音符，8位中只能有一位为0，即8个琴键中每一时刻只能按 一个键。 3.输出端口SPK0用于驱动蜂鸣器。 4.输出信号LED接数码管，用于显示对应的简码谱。H显示音高低。
数据库实验报告完整
华北电力大学 实验报告 | | 实验名称数据库实验 课程名称数据库 | | 专业班级：学生姓名： 学号：成绩： 指导教师：实验日期：2015/7/9
《数据库原理课程设计》课程设计 任务书 一、目的与要求 1.本实验是为计算机各专业的学生在学习数据库原理后，为培养更好的解决问题和实际动手能力 而设置的实践环节。通过这个环节，使学生具备应用数据库原理对数据库系统进行设计的能力。 为后继课程和毕业设计打下良好基础。 2.通过该实验，培养学生在建立数据库系统过程中使用关系数据理论的能力。 3.通过对一个数据库系统的设计，培养学生对数据库需求分析、数据库方案设计、系统编码、界 面设计和软件调试等各方面的能力。是一门考查学生数据库原理、面向对象设计方法、软件工程和信息系统分析与设计等课程的综合实验。 二、主要内容 针对一个具有实际应用场景的中小型系统（见题目附录）进行数据库设计，重点分析系统涉及的实体、实体之间的联系，实现增加、删除、更新、查询数据记录等基本操作。大致分为如下步骤： 1. 理解系统的数据库需求，分析实体及实体间联系，画出E-R图： 1）分析确定实体的属性和码，完成对该实体的实体完整性、用户自定义完整性的定义。 2）设计实体之间的联系，包括联系类型和联系的属性。最后画出完整的E-R图。 2．根据设计好的E-R图及关系数据库理论知识设计数据库模式： 1）把E-R图转换为逻辑模式； 2）规范化设计。使用关系范式理论证明所设计的关系至少属于3NF并写出证明过程；如果不属于3NF则进行模式分解，直到该关系满足3NF为止，要求写出分解过程。 3）设计关系模式间的参照完整性，要求实现级联删除和级联更新。 4）用SQL语言完成数据库内模式的设计。 3．数据库权限的设计： 1）根据系统分析，完成授权操作； 2）了解学习收回权限的操作。 4．完成用户界面的设计，对重要数据进行加密。
北邮模电综合实验-简易电子琴的设计与实现.
电子测量与电子电路实验课程设计 题目: 简易电子琴的设计和制作 姓名孙尚威学院电子工程学院 专业电子信息科学与技术 班级学号班内序号指导教师陈凌霄 2015年 4 月 目录 一、设计任务与要求 (3) 1.1 设计任务与要求 (3) 1.2 选题目的与意义 (3) 二、系统设计分析 (3) 2.1系统总体设计 (3) 2.2 系统单元电路设计 (4) 2.2.1 音频信号产生模块 (4) 2.2.2 功率放大电路 (7) 2.2.3 开关键入端（琴键） (8) 三、理论值计算 (9) 3.1 音阶频率对应表 (9) 3.2 键入电路电阻计算 (9) 四、电路设计与仿真 (10) 4.1 电路设计 (10) 4.2 Multisim仿真 (11) 五、实际电路焊接 (11) 六、系统调试 (13)
6.1 系统测试方案 (13) 6.2 运行结果分析 (14) 七、设计体会与实验总结 (15) 一、设计任务与要求 1.1 设计任务与要求 了解由555定时器构成简易电子琴的电路及原理。设计并利用NE555集成运算电路以及外加电阻，电容在第一级产生不同频率的音乐，再利用LM386功率放大电路对音乐信号进行放大，最后通过扬声器产生21个音符。 1.2 选题目的与意义 （1）培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程问题的能力。 （2）学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟，数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力。 （3）学习调试电子电路的方法，提高实际动手能力。了解由555定时器构成简易电子琴的电路及原理。 二、系统设计分析 2.1系统总体设计 由555电路组成的多谐振荡器，它的振荡频率可以通过改变振荡电路中的RC元件的数值进行改变。根据这一原理，通过设定一些不同的RC数值并通过控制电路，按照一定的规律依次将不同值的RC组件接 入振荡电路，就可以使振荡电路按照设定的需求，有节奏的发出已设定的音频信号，再利用LM386功率放大电路对音乐信号进行放大，最后通过扬声器产生音符。 图1：系统组成框图 2.2 系统单元电路设计 2.2.1 音频信号产生模块 利用NE555集成运算电路以及外加电阻，电容在第一级产生不同频率的音乐。555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。
学习电子琴的好处
学习电子琴的好处 众所周知，电子琴，独具特有的魅力：简单易奏，音色丰富，节奏变幻，电声效果，既可模仿大提琴、小提琴、电吉它、小号、长笛、单簧管等管弦乐器，又可模仿大自然中、人类生活中的音色变化、动物声响、宇宙音响、幻想的、电声的各种特殊的音响效果等等，是其他任何乐器无法比拟的！它可以对孩子们产生强烈的吸引力，激发他们探索的好奇心，引起他们的兴趣和爱好。让身、手、脑和口并用，能够陶冶情操、美化心灵、促进记忆、开发智力、增进身心健康，致使"电子琴热"长久不衰。 一、利用电子琴进行乐理教育 利用电子琴键盘功能，可对学生乐理教学方面进行形象的、直观的教学，让学生达到形象生动而又牢固的掌握所学知识的目的。 二、利用电子琴进行节奏训练 节奏是音乐的生命。对学生进行音乐教育，十分强调从节奏入手。在以往的节奏训练中，只能依赖在嘴里念"哒哒"声，或手打"啪啪"声来练习，这种枯燥、机械的节奏拍打训练，往往脱离音乐，忽略了对音乐节奏的整体感受。 然而，电子琴是多功能的乐器，它储备了几十种甚至上百种节奏音型，通过调节速度的快、慢，运用高、中、低音区的变化和丰富的音色变化等，这种融概念、视觉、触觉与听觉为一体的方式，可使同学们的训练兴致提高，成为培养学生节奏感的最好的辅助工具，让学生所记住的不仅是语言，更有声音的形象。这种节奏训练是扎根在听、说、唱、动的音乐实践中，使学生获得整体的、清晰的、敏锐的节奏感。 三、利用电子琴进行音准训练 音准是音乐的灵魂，"五音不全"就失去了音乐的表现力。此种人可以称为"音盲"。在以往的音准训练中，总是听琴声跟老师学唱，形式较为单一、老套、缺乏趣味性，效果也甚微。尤其是音准差的同学，难免受到别的同学们的嘲笑。 通过电子琴的教学，他们便可利用固定的音高，优美的音色，来进行模唱和弹奏，校正音准，使老走调的同学树立起自信心。同时，通过多种唱、弹形式，如：男生弹、女生唱；第一二组唱、三四组弹；一人弹、其他同学唱等等方式，让学生处于主导的地位，而老师有时候也可当听众、观众，提出听后的评估。这时候，每个学生都愿意来当"小先生"、"小明星"。 四、利用电子琴的音色、音区、节奏和速度的变化，感受音乐 电子琴有上百种可变化的独奏、合奏音色，上百种自动伴奏音型，多种模拟大自然的音响和打击乐，可以利用这些特殊的模仿大自然中、人类生活中的音色变化，来设计一些特定的场景或小故事等。也可以配合欣赏一些音乐作品。在学生对这些作品有所了解之后，让他们自行设计，运用所理解的音色、音区、节奏和速度等的变化来表达他们想要表达的某个事件或情感内容，增强学生丰富的想象力和创造能力。 五、利用电子琴培养学生的集体主义精神和礼貌待人的良好风尚学生们在电子琴集体课中，要求做到整齐、协条、一致；在上台表演时又学会了仪容整洁与尊重听众等文明习惯；并在与大家一起学习的交往过程中，获得了欢乐的情绪，从而摒弃某些独生子女孤僻的性格，树立集体主义精神和团结协作的观念。一、学习电子琴的好处
北邮—电磁场实验之校园场强
电磁场实验 校园内无线信号场强特性的研究 学院：信息与通信工程学院 班级： _______________________________ 姓名： _______________________________ 学号： _______________________________ 班内序号：
、实验目的 1、掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确测试方法； 2、研究校园内不同环境下阴影衰落的分布规律； 3、熟练使用DS1131场强仪实地测试信号场强的方法； 4、学会对大量数据进行统计分析和处理，进而得出实验结论 二、实验原理 1、三种基本电波传播机制 影响电波在空间传播的三种最基本的机制为反射、绕射、散射。当电磁波传 播遇到比其波长大得多的物体时，发生反射。当接收机和发射机之间无线路径被尖利的边缘阻挡时会发生绕射。散射波产生于粗糙表面、小物体或其它不规则物体，比如树叶、街道标志和灯柱等都会引发散射。 2、阴影衰落 在无线信道里，造成慢衰落的最主要原因是建筑物或其它物体对电波的遮挡。 在测量过程中，不同位置遇到的建筑物遮挡情况不同，因此接收功率也不同，这样就会观察到衰落现象，这就叫“阴影效应”或“阴影衰落”。在阴影衰落的情况下收到的信号是各种绕射，反射，散射波的合成。所以，在距基站距离相同的地方，由于阴影效应的不同，它们收到的信号功率有可能相差很大，理论和测试表明，对任意的d值，特定位置的接受功率为随机对数正态分布。 对数正态分布描述了在传播路径上，具有相同T-R距离时，不同的随机阴影 效应。这样利用高斯分布可以方便地分析阴影的随机效应。正态分布，也叫高斯 分布，它的概率密度函数是： (??- ??)2 ???? = 2?? 应用于阴影衰落时，上式中的？表示某一次测量得到的接收功率，？?表示以dB表示的接收功率的均值或中值，（表示接收功率的标准差，单位是dB。阴影 衰落的标准差同地形，建筑物类型，建筑物密度等有关，在市区的150MHz频段其典型值是5dB
实验报告 电子琴.
[设计题目] [设计要求] 数电设计实验报告八音电子琴 1.能发出1.2.3.4.5.6.7.i八个音 2.用按键作为键盘 3.C调至B调对应频率如下表 音调 C(高音) B A G F E D C 频率(Hz) 261.63x2 493.88 440.00 392.00 349.23 329.63 293.66 261.63 [实验电路设计] 1.设计过程 构思< 1>制作分频器 利用三片十进制计数器74LS160连接成适用的分频器. 假设分频器的时钟信号选取为187.5KHz.然后通过计算,用时钟信号频率除以各发音频率,得到的分频比如下表: 分频比 358 380 426 478 536 频率(Hz) 高C:261.63x2 B:493.88 A:440.00 G:392.00 F:349.23 569 638 717 E:329.63 D:293.66 C:261.63 用T触发器驱动扬声器,因此最终确定选择的时钟信号为375KHz. 设计图如下 : 由于这个方法所用芯片更多而且电路太过复杂,而且成本较高,所以构想另外的思路. 构思< 2>555计时器组成多谐振荡器,设计图如下:
利用一片555和若干电阻组成多谐振荡器,利用电容的充放电过程输出周期性的矩形波再通过三极管放大驱动蜂鸣器. [硬件测试] 接通电源后蜂鸣器先会一直蜂鸣一段时间,停止后可以接通各开关使蜂鸣器工作,蜂鸣器经常会无故一直蜂鸣,再按几次开关就又恢复正常,经过检查未发现原因出在何处.电路基本功能可以实现,可能是由于电路抖动使电路不稳出现一直蜂鸣的现象. [设计心得] 第一感觉,数字电子技术设计很有意思.我们可以有充分的时间去思考怎么做出一个东西,这个东西的用处也许不大甚至几乎没有,但重要的是思考的过程:从它的用途总结出它的特性,从它的特性构思出它的原理,从原理到构建模型,再到模型的实现,利用已有的知识,可用的元件,最终组合出一个具有高度逻辑性的组合电路,这和我们小时候玩 搭积木差不多.把积木一块块的搭成一座城堡,中间缺少任何一层甚至任何一块,城堡都可能会倒塌.同理,在我们构建命题所给的元器件时任何一个逻辑错误都可能是致命的,导致最后无法出现正确结果或者干脆不能用. 而焊接的方法和效率也是非常重要的,我一开始实用了一个生锈的电烙铁,以至于焊接一个点都非常困难,后来更换了新的电烙铁以后,焊接的效率以及质量都明显提高了.所以,好的工具是非常必要的.虽然这一个设计比较简单,但是也是花了两天时间才把基本电路焊接完毕,由此看来我的焊接手艺还是非常一般的.而在测试电路过程中发现,蜂鸣器会偶尔不规则的蜂鸣,这可能是电路设计上的缺陷,重新焊接一遍问题仍然存在,由于时间紧迫此问题一直没有得到解决.
北邮数据库实验报告
数据库原理与应用 实验报告 实验指导教师：袁宝库 课程主讲教师: 袁宝库 报告提交日期: 2012 年10 月18 日 北京邮电大学
目录 实验任务 (3) 实验任务一 (4) 实验任务二 (5) 实验任务三 (7) 实验任务四 (8) 实验任务五 (9) 实验任务六 (12) 实验任务七 (20) 思考题 (22) 实验总结 (24)
实验任务 1、安装SQL Server 2008 2、使用SQL Server 配置管理器 3、使用SQL Server Management Studio 4、分别使用对象资源管理器和T-SQL创建一个实验数据库 5、使用对象资源管理器修改数据库的相关参数并将一个实验数据库删除 6、分别使用对象资源管理器和T-SQL创建、删除和修改表 7、分别使用对象资源管理器和T-SQL向表中插入、修改和删除数据 思考题： 1、配置SQL Server 2008 以允许远程连接 使用SQL Server 外围应用配置器配置SQL Server 2008 允许远程连接。 经过前几步的实验，现在已经可以通过远程客户端访问SQL Server 2008数据库服务器了，这里要求2个人一组，互相用自己的客户端（SQL Server Management Studio）连接并访问对方的数据库系统。
实验任务一：安装SQL Server 2008 1、实验设计 使用SQL Server 2008安装光盘将SQL Server 2008开发版安装到本地计算机，使本地计算机成为服务器和客户端工具； 选择Windows 7为操作系统，安装开发版SQL Server 2008； 安装数据库服务、客户端组件、文档、示例和示例数据库； 命名实例为shijing； 使用混合模式进行身份验证； 2、实验过程 使用SQL Server 2008安装介质将SQL Server 2008安装到本地计算机，使本地计算机成为服务器和客户端工具
单片机电子琴实验报告修订版
单片机电子琴实验报告 修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】
单片机及DSP课程设计报告 专业：通信工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师：李贺 时间：2015-06-22~2015-07-03 通信与电子工程学院 基于单片机的电子琴设计 一、课设的目的及内容 本设计主要是用单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、蜂鸣器、数码管等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成的功能：电子琴弹奏并显示所按的按键对应音的唱名。关于声音的处理，使用单片机C语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。 总之，本设计的电子琴有以下要求： （1）用键盘作出电子琴的按键，共7个，每键代表1个音符。各音符按照符合电子琴的按键顺序排列； （2）达到电子琴的基本功能，可以用弹奏出简单的乐曲； （3）在按下按键发出音符的同时显示出音符所对应的唱名
即1（dao）、2（ruai）、3（mi）、4（fa）、5（sao）、6（la）、7 （xi）。 二、问题分析、解决思路及原理图 本系统采用STC89C52RC为主控芯片，因其精度较高，操作比较灵活，输入电路和输出电路由芯片来进行处理，电路的系统的稳定性高，功耗小。其中，输入电路有7个独立按键，通过按键随意按下所要表达的音符，作为电平送给主体电路，中央处理器通过识别，解码输出音符，在蜂鸣器中发出有效的声音。由于需要显示的信息不多，显示电路未采用液晶屏显示，而是使用数码管显示电路负责显示按下的琴键所对应音符的唱名，这样既节省了成本，又降低了编程难度。 图1 如图1所示基于单片机STC89C52RC的电子琴电路，它主要由琴键控制电路、数码管显示电路、音频功放电路和时钟-复位电路四部分所构成。 三、硬件设计 （一）琴键控制电路 琴键控制电路作为人机联系的输入部分，也是间接控制数码显示和音频功放的重要组成部分。本设计采用独立式键盘的思路。 独立式键盘的特点是一键一线，各键相互独立，每个键各接一条I/O口线，通过检测I/O输入线的电平状态，可判断出被按下的按键。? 显而易见，这样电路简单，各条检测线独立，识别按下按键的软件编写简单。 适用于键盘按键数目较少的场合，不适用于键盘按键数目较多的场合，因为将占用较多的I/O口线。? 独立式键盘的7个独立按键分别对应一个I/O口线，当某一按键按下时，对应的检测线就变成了低电平，与其它按键相连的检测线仍为高电平，只需读入I/O输入线的状态，判别哪一条I/O输入线为低电平，很容易识别哪个键被按下。
北邮场强仪实验报告
北邮场强仪实验报告 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
电磁 场与电磁波实验报告 班级 姓名： 学号： 姓名： 学号： 时间：2015年5月3日 校园内无线信号场强特性的研究 一、实验目的 1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确测试方法； 2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律； 3.掌握在室内环境下场强的正确测试方法，理解建筑物穿透损耗的概念； 4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系； 5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 二、实验内容 无线通信系统是由发射机，发射天线，无线信道，接收机，接收天线所组成。对于接收者，只有处在发射信号的覆盖区内，才能保证接收机正常接收信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此，基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率，馈线及接头损耗，天线增益，天线架设高度，路径损耗，衰落，接收机高度，人体效应，接收机灵敏度，建筑物的穿透损耗，同播，同频干扰。 (1) 大尺度路径损耗 在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。大尺度路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接收功率之间的(dB)差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内或室外信道，平均接收信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛地采 用。对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示式为： PL(d )[dB] PL(d )10n lg(d / d ) (5-1) 即平均接收功率为：
P (d )dBm PdBm PL(d )10n log(d / d ) P (d )dBm10n log(d / d ) （5-2） 其中，n 为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度；d 0为近地参考距离；d 为发射机与接收机(T-R)之间的距离。公式(5-1)和(5-2)中的横杠表示给定值 d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数-对数时，平均路径损耗或平均接收功率可表示为斜率 10ndB/10 倍程的直线。n 值取决于特定的传播环境。例如在自由空间，n 为 2，当有阻挡物时，n 比 2 大。决定路径损耗大小的首要因素是距离，此外，它还与接收点的电波传播条件密切相关。为此，我们引进路径损耗中值的概念。中值是使实测数据中一半大于它而另一半小于它的一个数值(对于正态分布中值就是均值)。人们根据不同的地形地貌条件，归纳总结出各种电波传播模型。常见的电波传播模型有： 1) 自由空间模型 自由空间模型假定发射天线和接收台都处在自由空间。自由空间一是指真空，二是指发射天线与接收台之间不存在任何可能影响电波传播的物体，电波是以直射线的方式到达移动台的。自由空间模型计算路径损耗的公式是： Lp 20Lgd 20Lgf （5-3） 其中 Lp 是以 dB 为单位的路径损耗，d 是以公里为单位的移动台与基站之间的距离，f 是以 MHz 为单位的移动工作频点或工作频段的频率。 空气的特性可近似为真空，因此当发射天线与移动台距离地面都较高时，可以近似使用自由空间模型来估计路径损耗。 2) 布灵顿模型 布灵顿模型假设发射天线和移动台之间的地面时理想平面大地，并且两者之间的距离 d 远大于发射天线的高度 ht 或移动台的高度 hr，此时的路径损耗计算公式为：Lp 120 40Lgd 20Lgt 20Lghr （5-4） 其中距离 d 的单位是公里，天线高度 ht 及 hr 的单位是米，路径损耗 Lp 的单位是dB。系统设计时一般把接收机高度按典型值 hr= 处理，这时的路径损耗计算公式为：Lp 40Lgd 20Lght （5-5） 按自由空间模型计算时，距离增加一倍时对应的路劲损耗增加 6dB；按布灵顿模型计算时，距离增加一倍时对应的路径损耗要增加 12dB。 3) EgLi 模型 前述的自由空间模型及布灵顿模型都是基于理论分析得出的计算公式。EgLi模型则是从大量实测结果中归纳出来的中值预测公式，属于经验模型，其计算式为：Lp 88 40Lgd 20Lght 20Lghr 20Lgf G （5-6） 其中路径损耗 Lp 的单位是 dB，距离 d 的单位是公里，天线高度 ht 及 hr 的单位是米，工作频率 f 的单位是 MHz，地形修正因子 G 的单位是 dB。G 反应了地形因素对路径损耗的影响。 EgLi 模型认为路径损耗同接收点的地形起伏程度h 有关，地形起伏越大，则路径损耗也越大。当h 用来测量时，可按下式近似的估计地形的影响： 若将移动台的典型高度值 hr= 代入 EgLi 模型，则有： Lp 40Lgd 20Lght 20Lgf G （5-8） 4) Hata- Okumu ra 模 型 H ata- Okumu