信号与线性系统课设报告9463.pdf
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 课 程 设 计 报 告 信号与线性系统 学院名称：专业班级：学生学号：学生姓名：指导教师姓名：2015 年 6 月 MATLAB是一款在数学类科技应用软件中特别是在数值计算方面应用广泛的软件，它可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测等领域。本次课程设计利用MATLAB中的M文件与Simulink方式完成了对时序逻辑电路的设计与仿真，初步了解与掌握了这一技能。时序电路中除具有逻辑运算功能的组合电路外，还必须有能够记忆电路状态的存储单元或延迟单元，这些存储或延迟单元主要由本次设计所用到的触发器来实现。D触发器、RS触发器等这些时序逻辑电路中常用的器件在Simulink中都有相应的仿真模块，因此课程设计的主要内容包括了基本RS触发器、D触发器，还包括了由这些基本元件所构成的并行输出寄存器、移位寄存器，同时得到了相应的仿真波形。关键词：MATLAB，时序逻辑电路，Simulink 仿真 设计内容：在学习 MATLAB 进行信号与系统分析方法的基础上，完成以下六个实验。实验一 信号的产生及时间变量的交换 1 产生并画出以下信号：具体操作：1单位冲击函数；代码：K=-50:50;delta=zeros(1,50),1,zeros(1,50);stem(K,delta);截图：2单位阶跃函数；代码：t=:1;t0=0;u=stepfun(t,t0);plot(t,u);axis(1 )截图：3正弦波；代码：a=5;t=pi/4;w=1/5 T=2*pi/w;x=0:.01:5*T;y=a*sin(w*x+t);plot(x,y)grid 截图：4 周期三角波 代码：6*pi:6*pi;y=sawtooth(t,;plot(t,y);截图：5 齿波 代码：t=-6*pi:6*pi;y=sawtooth(t);plot(t,y);截图：6 期方波。代码：i/100:pi/1024:2*pi/100;y=square(2*pi*30*t,50);plot(t,y);grid ylim()截图：实验二 离散线性时不变系统分析 n 0n5 n 0n5 1 设系统冲击响应为 hn=输入信号为 xn=,0 其余 0 其余 a.求输出*1nhnxny b.求输出5*2nhnxny c.代码：h=0,1,2,3,4,5;x=1,1,1,1,1,1;y1=conv(h,x);subplot(3,1,1);stem(0:length(h)-1,h);ylabel(hn);subplot(3,1,2);stem(0:length(x)-1,x);ylabel(xn);subplot(3,1,3);stem(0:length(y1)-1,y1);ylabel(hn*xn);xlabel(n);截图：实验三 离散时间傅里叶分析 对于因果 LTI 系统：yn=n-2+xn-xn-2 求：a.系统传递函数)(zH；b.冲击响应nh；c.单位阶跃响应nu；d.画出)(jeH的幅频和相频特性曲线。代码a:k=0:10;a=1,0,;b=1,0,-1;h=impz(b,a,k);subplot(2,1,1);stem(k,h);grid on;截图：代码BC:n=0:50;a=1 0;b=1 0-1;h=impz(b,a,n);u=filter(b,a,n);subplot(2,1,1);stem(n,h);ylabel(hn);xlabel(n);title(冲 击 响 应);grid on;subplot(2,1,1);stem(n,u);ylabel(un);xlabel(n);title(阶 跃 响 应);grid on;截图：代码d:b=1 0-1;a=1 0;w=linspace(0,2*pi,512);H=freqz(b,a,w);subplot(2,1,1);plot(w/pi,abs(H);title(幅频特性);grid on;subplot(2,1,2);plot(w/pi,angle(H);title(相频特性);grid on;截图：实验四 连续时间系统分析 1.设有两个稳定的 LTI 系统，可分别由下列微分方程来描述：a.)(3)(3)(txtydttdy；b.)(5)()()(4)(32222txdttxdtydttdydttyd。请分别画出它们的系统频率响应的幅值和相位特性曲线。a、代码：b、b=0 3;c、a=1 3;d、w=linspace(0,2*pi,512);e、H=freqz(b,a,w);f、subplot(2,1,1);g、plot(w/pi,abs(H);title(幅频特性);h、grid on;i、subplot(2,1,2);j、plot(w/pi,angle(H);title(相频特性);grid on;k、截图：代码 b=3 4 1;a=1 0 5;w=linspace(0,2*pi,512);H=freqz(b,a,w);subplot(2,1,1);plot(w/pi,abs(H);title(幅频特性);grid on;subplot(2,1,2);plot(w/pi,angle(H);title(相频特性);grid on;截图：实验五 采样 1.对连续时间系统)24sin()40sin()(ttty，用 MATLAB 作图求其 Nyquist 频率。代码：Dt=;t=-1:Dt:1;y=sin(40*pi*t)+sin(24*pi*t);subplot(3,1,1);plot(4*t,y);xlabel(t in 1/4sec.);ylabel(y(t);subplot(3,1,2);plot(20*t,sin(40*pi*t);xlabel(t in 1/20sec.);ylabel(sin(40*pi*t);subplot(3,1,3);plot(12*t,sin(24*pi*t);xlabel(t in 1/12sec.);ylabel(sin(24*pi*t);截图：实验六 零极点分析 1.一离散因果 LTI 系统的系统函数为：画出其零极点分布图，并进行系统稳定性分析。代码：b=1-1;a=1 3 2;zplane(b,a);截图：4 心得体会 通过这次课程设计，我学到了很多。在设计中，由于对 MATLAB 不是很熟悉，甚至也不懂，需要经常翻资料而花费了大量时间。因此这次课程设计既是对理论学习的一次检验，也是锻炼我们的分析判断能力的一次机会。在设计的过程中，我了解了连续信号与离散信号的定义，进一步知道了时序逻辑电路，掌握了并行输出寄存器、移位寄存器以及双向移位寄存器的设计与仿真。在学习中，为了更好做出结果，得出结论，我自己在网上下载了 MATLAB 软件，自学了画图的方法，经过自己的琢磨和参考资料，画出了仿真原理图，并得到了相应的波形图。这次设计主要是参照从图书馆借的资料、网上查的资料以及数字电子技术基础做的，这让我很好地巩固了这部分知识，让我在设计过程中也明白了许多。同时，此次课程设计还让我学会了坚持与耐心，不能看着不会就不去做，而是要细心去看。另外，它也锻炼了我排版的能力。通过这次课程设计，我认识到了 MATLAB 的功能非常强大，同时我也熟悉了MATLAB 的工作环境，可以很熟练的对 MATLAB 进行常规的操作，进行程序编辑和仿真。本次课程设计利用 MATLAB 中的 Simulink 实现时序逻辑电路的设计与仿真，从仿真结果可以看出它们均可以达到设计要求，而且方法简单、快捷。我对本次设计的结果还比较满意，经过一周的设计、分析，终于圆满的完成此次课程设计。虽然在这个过程中也遇到一些困难，但通过与同学的交流和自己查资料，我对 MATLAB有了更深的体会。通过本次设计,我感觉到自己对 MATLAB 的 Simulink 仿真有了一定的熟悉，能够找到各个模块，比如信号源、示波器以及延时器等。在本次设计中主要是在 Simulink 环境下画出对应的原理图，设定了初始信号之后就可以得到相应的输出波形。在完成所有的设计后，由于本设计所需的逻辑单元种类单一，因此感觉本次设计并没有想象中的那么难，但是对于 Simulink 中的其他函数并不是十分了解，在以后的学习中需要加强其他方面的学习和应用。经过这次设计，我也发现了自己的很多不足。我相信自己今后会进一步增加自己的MATLAB学习，争取在以后的课程中做得更好。5 参考文献 1 董霖.MATLAB 使用详解M.北京：电子工业出版社.560 2 康华光.数字电子技术基础第五版M.北京：高等教育出版社.318 3 吴大正.信号与线性系统分析第四版M.北京：高等教育出版社.100 4 周开利、邓春辉.MATLAB 基础及应用教程.北京：北京大学出版社.25 5 薛年喜.MATLAB 在数字信号处理中的应用.北京：清华大学出版社.40
