南邮软件课程设计MATLAB软件设计

南京邮电大学通信学院

软件课程设计

实验报告

模块名称：___MATLAB软件设计

专业班级：__通信工程_

姓名：______ ____

学号：___ _09

实验日期：2012 年 6 月 11—21日实验报告日期： 2012 年 6 月 26 日

索引目录

一、要求练习的实验部分 (1)

1、练习题1 (1)

2、练习题2 (1)

3、练习题3 (2)

4、练习题4 (5)

5、练习题5 (6)

6、练习题6 (7)

7、练习题7 (8)

8、练习题8 (11)

9、练习题9 (13)

10、练习题10 (14)

11、练习题11 (17)

12、练习题12 (20)

二、模拟数字电路仿真实验 (21)

(一)数字逻辑电路基础 (21)

(二)组合逻辑电路仿真 (22)

(三)时序逻辑电路仿真 (26)

三、数字信号处理仿真实验 (28)

（一）、利用Kaiser窗函数设计的FIR低通滤波器进行数字滤波 (28)

（二）、DSB-SC信号的生成与解调 (35)

四、通信系统实验 (40)

模拟调制---DSB调制与解调 (40)

一、要求练习的实验部分

1．在时间区间 [0,10]中，绘出t e y t

2cos 15.0--=曲线。

程序：（zoushuCode1.m ） t=0:0.1:10;

y=1-exp((-0.5)*t).*cos(2*t); plot(t,y,'r-'); shg

结果：(图图1.fig)

2. 写出生成如图E2-1所示波形的MA TLAB 脚本M 文件。图中虚线为正弦波，要求它的

负半波被置零，且在

2

3

处被削顶。 程序：（zoushuCode2.m ） t=linspace(0,3*pi,500); y=sin(t); a=sin(pi/3); z=(y>=0).*y;

z=(y>=a).*a+(y

xlabel('t'),ylabel('z=f(t)'),title('逐段解析函数') legend('y=sin(t)','z=f(t)',4),hold off 结果：（图图2.fig ）

3. 令????

?

?????=987654321A ，运行 [U,S,V]=svd(A);tol=S(1,1)*3*eps; 然后回答以下问题： （1）

sum(diag(S)>tol) - rank(A) 是多少 ？ （2） S(1,1) - norm(A) = 0 是多少 ?

（3） sqrt(sum(diag(S*S))) - norm(A,'fro') 的结果是什么 ? （4） S(1,1)/S(3,3) - cond(A) 的结果是什么 ?

（5） S(1,1)*S(2,2)*S(3,3) - det(A) < tol 的运行结果是什么？ （6） V(:,1)'*null(A) 得到什么结果 ?

（7） abs(A*null(A)) < tol 得到什么结果 ? （8）

U(:,1:2) = = orth(A) 的运行结果是什么 ?

程序：(zoushuCode3.m)

clear; clc;

disp('设 A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]，得')

A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9] %一个3*3矩阵

disp('设 [U,S,V]=svd(A)，得')

[U,S,V]=svd(A) %奇异值分解(SVD)USV:U m*m酉矩阵 V n*n酉矩阵 S 对角阵

disp('设 tol=S(1,1)*3*eps，得')

tol=S(1,1)*3*eps

disp('设 a=sum(diag(S)>tol) - rank(A)，求 a')

a=sum(diag(S)>tol) - rank(A)

disp('设 b=S(1,1) - norm(A)，求 b')

b=S(1,1) - norm(A)

disp('设 c=sqrt(sum(diag(S*S))) - norm(A, fro )，求 c')

c=sqrt(sum(diag(S*S))) - norm(A,'fro')

disp('设 d=S(1,1)/S(3,3) - cond(A)，求 d')

d=S(1,1)/S(3,3) - cond(A)

disp('设 e=S(1,1)*S(2,2)*S(3,3) - det(A) < tol ，求 e')

e=S(1,1)*S(2,2)*S(3,3) - det(A) < tol

disp('设 f=V(:,1) *null(A)，求 f')

f=V(:,1)'*null(A)

disp('设 g=abs(A*null(A)) < tol，求 g')

g=abs(A*null(A)) < tol

disp('设 h=U(:,1:2) == orth(A)，求 h')

h=U(:,1:2) == orth(A)

结果：（结果3.txt）

设 A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]，得

A =

1 2 3

4 5 6

7 8 9

设 [U,S,V]=svd(A)，得

U =

-0.2148 0.8872 0.4082

-0.5206 0.2496 -0.8165

-0.8263 -0.3879 0.4082

S =

16.8481 0 0

0 1.0684 0

0 0 0.0000

V =

-0.4797 -0.7767 -0.4082

-0.5724 -0.0757 0.8165

-0.6651 0.6253 -0.4082

设 tol=S(1,1)*3*eps，得

tol =

1.1223e-014

设 a=sum(diag(S)>tol) - rank(A)，求 a

a =

设 b=S(1,1) - norm(A)，求 b

b =

设 c=sqrt(sum(diag(S*S))) - norm(A, fro )，求 c

c =

3.5527e-015

设 d=S(1,1)/S(3,3) - cond(A)，求 d

d =

-8

设 e=S(1,1)*S(2,2)*S(3,3) - det(A) < tol ，求 e

e =

1

设 f=V(:,1) *null(A)，求 f f =

设 g=abs(A*null(A)) < tol ，求 g g =

1 1 1

设 h=U(:,1:2) == orth(A)，求 h h =

1 1 1 1 1 1 结果分析：

由上面的结果得出如下的题目答案：

（1）sum(diag(S)>tol) - rank(A) 的结果是0； （2）S(1,1) - norm(A) = 0 的结果是0；

（3）sqrt(sum(diag(S*S))) - norm(A,'fro') 的结果是3.5527e-015； （4）S(1,1)/S(3,3) - cond(A) 的结果是-8；

（5）S(1,1)*S(2,2)*S(3,3) - det(A) < tol 的运行结果是1； （6）V(:,1)'*null(A)的结果是0； （7）abs(A*null(A)) < tol 的结果是1 1 1 ；

（8）U(:,1:2)==orth(A)的运行结果是1 1 1 1 1 1 4. 求积分

dt t x

?

]sin[cos ，π20≤≤x 。

程序：（zoushuCode4.m ）

t=0:pi/100:2*pi; f=abs(sin(cos(t))); F=cumsum(f)*pi/100; plot(t,F);

xlabel('x 轴'); ylabel('y 轴');

title('描绘y=abs(sin(cos(t)))在(0,x)间积分曲线[x ∈(0,2π)]') grid on; 结果：（图图4.fig ）

5. 求方程2,12

2

==+xy y x 的解。

程序：（zoushuCode5.m ） clear; clc;

disp('计算方程组 x^2+y^2=1 x*y=2 的根 x y') [x,y] = solve('x^2+y^2 = 1','x*y = 2') 结果：（结果5.txt ）

计算方程组 x^2+y^2=1 x*y=2 的根 x y x =

[ -1/2*(1/2*5^(1/2)+1/2*i*3^(1/2))^3+1/4*5^(1/2)+1/4*i*3^(1/2)] [ -1/2*(1/2*5^(1/2)-1/2*i*3^(1/2))^3+1/4*5^(1/2)-1/4*i*3^(1/2)] [ -1/2*(-1/2*5^(1/2)+1/2*i*3^(1/2))^3-1/4*5^(1/2)+1/4*i*3^(1/2)]

[ -1/2*(-1/2*5^(1/2)-1/2*i*3^(1/2))^3-1/4*5^(1/2)-1/4*i*3^(1/2)] y =

[ 1/2*5^(1/2)+1/2*i*3^(1/2)] [ 1/2*5^(1/2)-1/2*i*3^(1/2)] [ -1/2*5^(1/2)+1/2*i*3^(1/2)] [ -1/2*5^(1/2)-1/2*i*3^(1/2)]

6. 在某激励条件下，二阶系统归一化响应可表示为)sin(1

1)(θββ

ξ+-

=-t e t y t ，其中ξ

为阻尼系数，2

1ξβ-=，)1(

2

ξ

ξθ-=arctg 。请用不同的颜色或线型，在同一张

图上，绘制0.2:2.0:2.0=ξ取值下系统在]18,0[∈t 区间内的响应曲线，并要求用

2.0=ξ和0.2=ξ对它们相应的两条曲线进行醒目的文字标志。

程序：（zoushuCode6.m ）

b=0.2:0.2:2.0; t=0:0.1:18;

color=['r','g.','bo','cx','m+','y*','kv','r--','g:','b-.']; for i=1:10

p(i)=sqrt(1-b(i).*b(i));

q(i)=atan(sqrt(1-b(i).*b(i))./b(i));

y=1-1./p(i).*exp(-b(i).*t).*sin(p(i).*t+q(i)); if i==1

plot(t,y,color(i))

text(t(30),y(30),' \leftarrow ξ=0.2','FontSize',18) hold on

else if i==10

plot(t,y,color(i))

text(t(50),y(50),' \leftarrow ξ=2.0','FontSize',18) hold on else

plot(t,y,color(i)) hold on end end end 结果：（图图6.fig ）

7.构建一个简单的全波整流模型，并用示波器分两路同时观察原信号和整流后的信号波

形。要求：信源模块被重新命名为“输入正弦波”；信宿模块被重新命名为“示波器”；

连接到信宿的信号线上分别标注“原信号”和“整流信号”；在模型窗中添加注释文本。

(1)、原理图：（zoushuSimulink7.mdl）

各模块参量设置：

[示波器]

Parameters

Number of axes: 2

其他默认

[其余模块]

默认选项

结果（图图7.jpg)

(2)、原理图：（zoushuSimulink72.mdl）

各模块参数设定

[Gain]

Gain: -1

其他默认

[其余模块]

默认选项

结果（图图7.2.jpg）

8.利用SIMULINK及其标准模块设计一个低通滤波器，从受噪声干扰的多频率混合信号

π，而x中获取10Hz的信号。在此) )(t

x+

t

?

t

?

=π

n

?

+

?

t

2

100

)

(t

cos(

(

)

)

sin(

2

10

t

n

)(N

~

)2.0,0(

原理图（zoushuSimulink8.mdl）

各模块参量设置：

[Sine Wave]

Frequency (rad/sec): 10

其他默认

[Sine Wave1]

Frequency (rad/sec): 100

Phase (rad): pi/2

其他默认

[Random Number]

Variance: 0.2

Sample time: 100

其他默认

[Sum]

List of signs: |+++

其他默认

[Analog Filter Design]

Passband edge frequency (rad/s): 10 其他默认

[其余模块]

默认选项

结果：（图图8.jpg ）

9. 已知系统的状态方程为：???=--=122

2

211)1(y y

y y y y &&，其中25.0)0(,25.0)0(21==y y ，请

构建该系统的仿真模型，并用XY Graph 模块观察21,y y 相轨迹。 原理图：（zoushusimulink9.mdl ）

参数配置;

[Sum]

List of signs: |--+ 其他默认

[integrator]

Initial condition:0.2 [integrator1] Initial condition:0.2

结果：（图图9.jpg）

10. CD74HC00仿真（数字电路）

实现方法：

这里就是四个与非门的实现，利用Logical Operator模块做出四个与非门，还要再和Vcc和Gnd相与，再输出。然后用Subsystem封装成子系统即可；

原理图：（zoushuSimulink10.mdl）

(1)、封装前的原理图

（2）、分装后的测试原理图（zoushuSimulink10.mdl）

结果：（图图10.jpg）

分析：前两路分别为产生“1100”和“0101”的脉冲发生器的波形，后四路波形则分别为四个与非门的输出；

可以看到，四路输出信号与输入信号均符合与非逻辑的关系，符合7400的真值表，设计正确！

11．2FSK信号的生成与接收滤波

要求：

1)产生二进制[0，1]随机信号波，信号波特率为1000B

2)对此信号进行2FSK调制，f1=1500Hz, f2=3050Hz

3)加入高斯白噪声

4)在接收端进行带通滤波

5)抽样速率为20KHz.

6)观察滤波前后信号的波形和频谱。

实现方法：

利用Bernoulli Binary Generator模块产生随机信号；

利用Sine Wave模块产生f1=1500Hz, f2=3050Hz 的载波，结合Switch模块进行2FSK调制；

利用AWGN Channel模块构建高斯白噪声信道，其参数设置为：信噪比：10dB，输入信号功率：1W；

利用Digital Filter Design设计带通滤波器，分别为1500Hz和3050Hz滤波

然后利用相干解调，在将两个载波相加，用符号函数判决出原信号。

原理图：（zoushuSimulink11.mdl、zoushuSimulink11b.mdl）

参数设计：

[Sine Wave]:

Frequency:1500 Hz

其他：默认

[Sine Wave 1]:

Frequency:3050 Hz

其他：默认

[Bernoulli Binary Generator]

Sample time:1/1000

其他：默认

[Switch]:

Threshoid:1/2

其他：默认

[AWGN Channel]

SNR:10 db

Power:1W

其他：默认

[Digital Filter Design ]

Bandpass;

Fs:20kHz

Fstop1:0.8KHz

Fpass1:1.2KHz:

Fstop2:2KHz

Fpass:2.2.5KHz:

其他：默认

[Digital Filter Design 1 ]

Bandpass;

Fs:20kHz

Fstop1:2.5KHz

Fpass2:2.8KHz:

Fstop2:3.5KHz

Fpass2:4KHz:

其他：默认

调制的原理图：（zoushuSimulink11.mdl）