MATLAB软件设计实验报告格式

南京邮电大学通信学院

实验日期：

软件课程设计 实验报告

模块名称：_____MATLAB_________ 专业班级：_____ ________ 姓 名：_____ ________ 学 号：____ _______

年 月 日 实验报告日期： 2015 年月 日 2015

设计题目 1.组合逻辑电路仿真 2. DSB-SC信号的生成与解调 3. 模拟调制---DSB调制与解调 任务要求 1. 掌握MATLAB部分工具包的使用方法，侧重于simulink环境。 2.掌握DSP设计、通信系统性能设计、模拟和数字电路设计中的基本设计方法。 实验设备微型计算机，MATLAB2012 及软件 同组人员 学号及姓无 名 参考文献 1. 2.

一、要求练习的实验部分

1.在时间区间 [0,10]中，绘出y?1?e?0.5tcos2t曲线。 实现方法 程序

t=0:0.1:10;

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

结果及结果分析

1.510.50012345678910

2. 写出生成如图E2-1所示波形的MATLAB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

3处被削顶。 2程序：

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：

逐段解析函数10.80.60.40.2 z=f(t)0-0.2-0.4-0.6-0.8-1 012345t678y=sin(t)z=f(t)910

?123???3. 令A?456，运行 [U,S,V]=svd(A);tol=S(1,1)*3*eps; 然后回答以下问题： ????789??（1）

（2） （3） （4） （5） （6） （7） （8）

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

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

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

abs(A*null(A)) < tol 得到什么结果 ? U(:,1:2) = = orth(A) 的运行结果是什么 ?

程序：

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')%disg(s)取s主对角线元素

a=sum(diag(S)>tol) - rank(A)% rank(A)函数返回结果集分区内指定字段的值的排名，指定字段的值的排名是相关行之前的排名加一

disp('设 b=S(1,1) - norm(A)，求 b')%norm（A）求矩阵A的范数 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：

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 =

0

设 b=S(1,1) - norm(A)，求 b b =

0

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 =

-1.6653e-16

设 g=abs(A*null(A)) < tol，求 g g =

1 1 1

设 h=U(:,1:2) == orth(A)，求 h h =

0 0 0 0 0 0 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-1.6653e-16； （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0 0 0 0 0 0 4. 求积分

?x0sin[cost]dt，0?x?2?。

程序：

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：

描绘y=abs(sin(cos(t)))在(0,x)间积分曲线[x∈(0,2π)]43.532.5y轴21.510.500123x轴4567

5. 求方程x2?y2?1,xy?2的解。

程序：

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：

计算方程组 x^2+y^2=1 x*y=2 的根 x y x =

((15^(1/2)*i)/2 + 1/2)^(1/2)/2 - ((15^(1/2)*i)/2 + 1/2)^(3/2)/2 - ((15^(1/2)*i)/2 + 1/2)^(1/2)/2 + ((15^(1/2)*i)/2 + 1/2)^(3/2)/2 (1/2 - (15^(1/2)*i)/2)^(1/2)/2 - (1/2 - (15^(1/2)*i)/2)^(3/2)/2 - (1/2 - (15^(1/2)*i)/2)^(1/2)/2 + (1/2 - (15^(1/2)*i)/2)^(3/2)/2 y =

((15^(1/2)*i)/2 + 1/2)^(1/2) -((15^(1/2)*i)/2 + 1/2)^(1/2) (1/2 - (15^(1/2)*i)/2)^(1/2)

6. -(1/2 - (15^(1/2)*i)/2)^(1/2)在某激励条件下，二阶系统归一化响应可表示为

y(t)?1?1?e??tsin(?t??)，其中?为阻尼系数，??1??2，

??arctg(1??2?)。请用不同的颜色或线型，在同一张图上，绘制??0.2:0.2:2.0取值下系统在t?[0,18]区间内的响应曲线，并要求用??0.2和??2.0对它们相应的两条曲线进行醒目的文字标志。 程序：

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

color=['r','g.','b','c','m','y','k','r','g','b']; for b=0.2:0.2:2.0 syms a; syms t;

y=limit(1-exp(-t.*a).*sin(t.*sqrt(1-a^2)+atan(sqrt(1-a^2)/a))/sqrt(1-a^2),a,b);

hold on grid on

t=0:0.01:18; z=eval(y);

plot(t,z,color(floor(b/0.2))) end

text(4,1.4,' ←a=0.2') text(4,0.6,' ←a=2.0') 结果：

1.61.41.210.80.60.40.20-0.2 ←a=2.0 ←a=0.2024681012141618

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：

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

(2)、原理图：

各模块参数设定 [Gain]

Gain: -1 其他默认 [其余模块]

默认选项

结果：

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

x(t)中获取10Hz的信号。在此x(t)?sin(2??10?t)?cos(2??100?t)?n(t)，而n(t)~N(0,0.2)

各模块参量设置： [Sine Wave]

Frequency (Hz): 10 其他默认 [Sine Wave1]

Frequency (Hz): 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 (Hz): 10 其他默认 [其余模块]

默认选项

结果：

2?y?1?y1(1?y2)?y29. 已知系统的状态方程为：?，其中y1(0)?0.25,y2(0)?0.25，请

?2?y1?y构建该系统的仿真模型，并用XY Graph模块观察y1,y2相轨迹。 原理图： 参数配置;

[Sum]

List of signs: |--+ 其他默认

[integrator]

Initial condition:0.2 其他默认

[integrator1]

Initial condition:0.2 其他默认

[XY Graph]

X-min:-3 X-max:3 Y-min:-3 Y-max:3 其他默认

结果：

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：

(1)、封装前的原理图

（2）、分装后的测试原理图

结果：

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: Fpass2:2KHz Fstop:2.2.5KHz: 其他：默认 [Digital Filter Design 1 ] Bandpass; Fs:20kHz Fstop1:2.5KHz Fpass1:2.8KHz: Fpass2:3.5KHz Fstop2:4KHz: 其他：默认 调制的原理图：

结果： 频谱图：

时域幅度谱：

12. 创建一个简单的离散多速率系统：单位阶跃信号经过具有不同速率的采样后分别用作两

个离散传递函数的输入。这两个离散传递函数有相同的有理分式

z?0.1，但采样时间

z?0.2和时间偏置二元对分别设为[1 , 0.1]和[0.7 , 0]。要求：观察这两个离散传递函数的输出有什么不同；用不同的颜色标帜不同采样速率系统。（通信系统） 原理图：

结果：

二、模拟数字电路仿真实验 题目：

(一) 数字逻辑电路基础

熟悉常用逻辑单元的特性，学会运用基本逻辑单元（与、或、非、异或、R-S触发器、D触发器、J-K触发器等），修改参数、增减输入/输出端。 (二) 组合逻辑电路仿真 1、设计二/四线译码器 实现方法：

利用Logic Operator模块实现非门和与非门；

利用Pulse Generator模块产生0101和0011序列码，用来检验设计出的子系统。 原理图：

封装前原理图：

结果及其分析：

分析：当!EN端置0时，此时，随着第二、三两路信号输入的不同，作为输出端的Y0,Y1,Y2,Y3依次输出低电平，符合真值表要求，证明设计的子系统工作正常。

分析：当!EN端置1时，子系统没有被使能。此时，作为输出端的Y0,Y1,Y2,Y3没有随着输入A0，A1作出相应变化，而是一直输出高电平，证明设计的子系统工作正常。设计正确！

2、设计四选一数据选择器

能仿真测试，并设计成子系统元件 实现方法：

利用的模块同上；

地址信号用Pulse Generator产生；

D0到D3也由Pulse Generator模块产生，为了区分各路信号，将其信号周期依次设置为0.0625s, 0.125s, 0.25s和0.5秒。

原理图：

封装前原理图：

结果分析：

前两路分别为输入信号，组合产生00，01，10，11的地址信号；第四到第七这四路信号为D0到D1，它们的频率各不相同；最后一路为输出信号；

可以看出，随着输入的地址信号的变化，输入一次输出该地址信号对应的信号。子系统设计成功！

三、数字信号处理仿真实验

题目： DSB-SC信号的生成与解调 要求：

1) 用离散（DSP）的方法生成DSB信号

2) 载波频率为150KHz，音频为500Hz和2000Hz的混合音。 3) 加入高斯白噪声

4) 带通滤波，分别用正交解调和检波的方法实现解调。 5) 抽样速率为600kHz。

6) 观察各点的信号波形和频谱。

实现方法：

各模块参量设置： [Sine Wave]

Frequency (Hz):500 Sample time: 1/600000 其他默认 [Sine Wave1]

Frequency (Hz):2000 Sample time: 1/600000 其他默认 [Sine Wave2]

Frequency (Hz):150000 Sample time:1/600000 其他默认 [Add]

List of signs:++

Sample time (-1 for inherited): 1/600000

其他默认 [Product2]

Number of inputs: 2 Sample time:1/600000 其他默认 [Product1]

Number of inputs: 2 Sample time:1/600000 其他默认 [AWGN Channel]

Initial seed:67 SNR:10 其他默认

[Analog Filter Design] Filter type:Lowpass

Passband edge frequency (rad/s):1000 [Analog Filter Design1]

Filter type:Lowpass

Passband edge frequency (rad/s):2000 [其余模块]

默认选项

结果及结果分析：

分析：

示波器通道一为2000Hz与500Hz混合后的输出波形，通道二为使用正交解调恢复出的信号，通道三为包络检波恢复出的波形，可以看出正交解调效果较好，存在较多的时延与误差。 四、通信系统实验

1． 题目模拟调制---DSB调制与解调

要求：分别以

（1） 正弦信号（300Hz）

（2） 语音信号（自行录制’.wav’文件）

进行DSB调制和解调。信道采用高斯白噪声信道。

用示波器观察信号、噪声的波形；对语音信号主观评价语音信号质量。 *对于正弦信号，用MATLAB编写程序计算并画出调制信号波形和频谱。 实现方法: 语音信号（自行录制’.wav’文件）

实现方法：

（1） 正弦信号（300Hz）

各模块参量设置： [Sine Wave]

Frequency (Hz):300 Sample time: 1/3000

[DSB AM Modulator Passband]

Carrier frequency (Hz):3000 [AWGN Channe] SNR (dB):10

Input signal power, referenced to 1 ohm (watts):1 [DSBSC AM Modulator Passband] Carrier frequency (Hz):3000 Cutoff frequency (Hz):500

结果及结果分析：

（2） 语音信号（自行录制’.wav’文件）

[From Mlutimsdia File]

File name: E:\\Matlab\\bin\\自己命名的音频文件.wav [DSB AM Modulator Passband] Carrier frequency (Hz):5000 [AWGN Channel] SNR (dB):100

Input signal power, referenced to 1 ohm (watts):1 [DSB AM Modulator Passband] Carrier frequency (Hz):5000 Cutoff frequency (Hz):1000

五、学习心得

通过本次实验，为期四周，我学习了关于MATLAB的相关基础知识，学会了用基本的语言编写一些简短的程序来处理数学与物理问题，发现用这个工具处理相关方面问题的优越性，在以后的生活和工作中可能需要进一步来学习。然而我最大的收获是关于simulink中通信方面的物理建模，对于很多通信系统进行模拟仿真，通过实验来发现问题，解决问题，为我们的实际生活减少的许多不必要的消耗，更减轻的人们的劳动力。作为当代大学生，我们在未来将面对更多的难题，我们应积极探索，不断地努力解决问题。相信本次实验我们更应该学会的是发现问题，积极探索，解决问题的精神，只有这样我们才能真正学到知识。

设计成绩评定

评分内容 上机时间 报告审阅结果 原理 验收结果 完成情况 操作 总成绩（五分制） 具体要求 上机时间是否达到要求的学时，按照实际情况给与一定的成绩。 报告结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，书写格式规范，不与别人雷同。 原理清楚，能较好地理解课题任务并提出实施方案。 独立完成规定设计任务，论证、分析、设计、计算、结构、建模、实验正确合理，有一定的创新。 能熟练操作相关工具软件，并利用工具软件完成设计任务。 总分 10分 30分 20分 30分 10分 100分 评分 指导教师评阅意见

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5qvw.html