《matlab与通信仿真》实验指导书-(通信级)word版本
电子信息学院
《MATLAB与通信仿真》
实验指导书
刘紫燕编写
适用专业：通信工程
贵州大学
二O一四年二月
前言
本课程是通信工程专业的选修课程。课程内容包含MATLAB的基本操作、MATLAB程序设计、函数文件、MATLAB的图形和数据处理、SIMULNK的基本应用及其在通信工程中的应用等。
通过本课程的学习，掌握MATLAB软件使用和编程方法，验证和深化书本知识，从而加强基础知识，掌握基本技能，提高MATLAB软件的编程能力，并用MATLAB软件解决通信工程专业中的实际问题，同时，针对通信工程专业的特点，要求学生掌握使用MATLAB来研究和开发与本专业相关的系统的方法。本课程设置5个实验，均为设计性实验。建议实验学时为12学时。
实验一是MATLAB软件的基本操作；实验二是MATLAB程序设计；实验三是MATLAB的图形绘制；实验四是MATLAB的数据处理；实验五是MATLAB/Simulink在电路中的仿真设计。
每个实验2个小时左右，为了使学生更好的掌握实验内容，学生务必要做到以下几点：
(1)实验前认真预习实验。明确实验目的，熟悉实验内容，理论分析实验结果，
编写相应的程序代码，并撰写出预习报告。
(2)实验过程中积极思考，深入分析命令、程序的执行过程和执行结果，对比理
论分析结果，分析评判实验结果，并把实验中出现的问题及解决方法记录下来。
(3)实验完成后，总结本次实验有哪些收获，还存在什么问题，撰写并提交最终
的实验报告。
本指导书实验项目和要求明确，学生容易着手实验并得出实验结果。
本实验指导书适用于通信工程专业。
目录
实验一MATLAB的基本操作 (1)
实验二MATLAB程序设计 (9)
实验三MATLAB的图形绘制 (11)
实验四MATLAB的数据处理 (13)
实验五MATLAB/Simulink在电路中的仿真设计 (15)
实验报告的基本内容及要求 (20)
贵州大学实验报告 (21)
实验一 MATLAB 的基本操作
实验学时：2 实验类型：设计
实验要求：必做 一、实验目的
1、 熟悉MATLAB 的界面功能和基本操作；
2、 掌握MATLAB 的基本运算方法；
3、 掌握MATLAB 的矩阵运算方法；
4、 掌握MATLAB 中帮助命令的使用方法。
二、实验内容
1、 已知：??????????--=7613870451A ，????
??????--=023352138B
求下列表达式的值： (1)
B A K *611+=和I B A K +-=12（其中I 为单位矩阵）
(2) B A K *21=和B A K *.22= (3) 331^A K =和3.32^
A K = (4)
B A K /41=和A B K \42=
(5) ],[51B A K =和]2:);],3,1([[52^
B A K =
2、 ?
???????????---=14.35454
.9632053256545410778.01023
A ，取出其前三行构成矩阵
B ，其前两列构成矩阵
C ，其右下角3×2子矩阵构成矩阵
D ，B 与C 的乘积构成矩阵
E ，分别求E find(A>=10&A<25) 3、求[1000,9999]之间能被17整除的数的个数。 提示：先利用冒号表达式，再利用find和length(p)等价于max(size(p))函数。 三、实验原理、方法和手段 参见教材 四、实验组织运行要求 根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”,实验指导教师对其进行辅导，并验收实验结果。 五、实验条件 一台装有MATLAB软件的计算机 参考资料：郑阿奇主编. MATLAB实用教程（第三版）,电子工业出版社,2012年. 六、实验步骤 1、启动MATLAB，熟悉其各个窗口和菜单； 2、新建Editor窗口，在该窗口中键入相应程序，并保存； 3、参见实验内容。 七、思考题 1、MA TLAB中两个矩阵进行加减乘除运算时对其维数有什么要求？ 2、矩阵运算和点运算有什么区别？ 3、在使用矩阵之前需要预定义变量吗？ 八、实验报告 相应的源程序代码； 实验报告须采用打印。 九、其它说明：无 实验二 MATLAB 程序设计 实验学时：2 实验类型：设计 实验要求：必做 一、实验目的 1、掌握MATLAB 的流程控制； 2、掌握MATLAB 的程序控制语句； 3、掌握定义和调用MA TLAB 函数的方法。 二、实验内容 1、编写程序使用0.618搜索法（近似黄金分割法）求给定函数的极值：搜索法求解 min ()t t ?≥的基本过程：给出[a,b]，使得t 在[a,b]中。[a,b]称为搜索区间。迭代缩短[a,b]的长 度。当[a,b]的长度小于某个预设的值，或者导数的绝对值小于某个预设的正数，则迭代终止。 以函数3 min ()21t t t t ?≥=-+，作为处理对象，其中搜索区间定为[0,3],精度ε定为0.5。 2、根据中华人民共和国个人所得税法规定，公民的工资、薪金所得应该依法缴纳个人所得税。个人所得税计算公式为：在每个人的月收入中超过1600元以上的部分应该纳税， 设月收入为x元，应缴纳款为y元，求： (1)y和x的函数关系，并编写函数文件实现此功能； (2)求月收入为5420和16180的应纳税额。 三、实验原理、方法和手段 参见教材 四、实验组织运行要求 根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”,实验指导教师对其进行辅导，并验收实验结果。 五、实验条件 一台装有MATLAB软件的计算机 参考资料：郑阿奇主编. MATLAB实用教程（第三版）,电子工业出版社,2012年. 六、实验步骤 1、启动MATLAB，新建Editor窗口，在该窗口中键入相应程序，并保存； 2、参见实验内容。 七、思考题 1、MA TLAB中“input”命令是什么意思？ 2、流程控制中break语句的作用是什么？ 3、三大流程控制必须以end结尾吗？ 八、实验报告 有相应的源程序代码以及运算结果； 实验报告须采用打印。 九、其它说明：无 实验三 MATLAB 的图形绘制 实验学时：2 实验类型：设计 实验要求：必做 一、实验目的 1、熟悉plot 等绘图命令的用法及参数设置； 2、了解一些常用绘图命令及绘图标注。 二、实验内容 1、产生频率为10Hz ，占空比为30%的周期方波信号，用plot 函数绘制该信号，曲线颜色为红色，线型为星形，并对该图形添上适当标注。 2、设周期信号一个周期[0，T]的波形为 ()1,0/20/2t T s t T t T ≤≤?=? <≤?，，其中T=1。求该信号傅里叶级数展开式，并用MATLAB 画出傅里叶级数展开后的波形，并通过展开式项数的变化考察其对()s t 的逼近程度。 要求：对绘制的图形做标注（如：title ，坐标轴标注和图例等）； 三、实验原理、方法和手段 参见教材 四、实验组织运行要求 根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”,实验指导教师对其进行辅导，并验收实验结果。 五、实验条件 一台装有MATLAB 软件的计算机 参考资料：郑阿奇主编. MATLAB 实用教程（第三版）,电子工业出版社,2012年. 六、实验步骤 1、 启动MATLAB ，新建Editor 窗口，在该窗口中键入相应程序，并保存； 2、 参见实验内容。 七、思考题 如何保存运行结果中的figure图形？八、实验报告 有相应的源程序代码及其运行结果； 实验报告须采用打印。 九、其它说明：无 实验四 MATLAB 的数据处理 实验学时：2 实验类型：设计 实验要求：必做 一、实验目的 1、掌握数据统计和分析的方法； 2、掌握数值插值与曲线拟合的方法及其应用。 二、实验内容 1 其中p 为压力值，u 为电压值，用多项式d cp bp ap p u +++=23) (来拟合其 特性函数，求出a,b,c,d ，并把拟合曲线和各个测试数据点画在同一幅图上。 2、已知某系统的输入电压为x 时，输出电流为y ，且y=F(x)。现测得数据如下： 用插值法填满下表中与x 对应的数据y ，填入下表： 三、实验原理、方法和手段 参见教材 四、实验组织运行要求 根据本实验的特点、要求和具体条件，采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”,实验指导教师对其进行辅导，并验收实验结果。 五、实验条件 一台装有MATLAB 软件的计算机 1前言 本实验指导书为 《数字传输技术 （A）《光纤通信系统》 》 《光纤通信测量技术》 《光同步传输技术》课程的实验用书，其有关内容也可以配合《数字传输技术（A）《光纤通信系统》 》 《光纤通信测量技术》 《光同步传输技术》等课程教材使 用。 本实验指导书用于光纤数字传输系统性能测试和光纤传输网络的设备与网 络管理操作几方面的必做实验，主要是光纤数字线路系统传输性能测试、SDH 设备认识和 SDH 网络管理系统及操作。其中光纤数字线路系统传输性能测试是最基本的实验项目。 光纤数字线路系统包括光端机、光中继机和光纤线路等，其性能参数包括设 备和系统光接口参数和电接口传输性能，光接口参数主要是光设备光接口参数、光通道（光纤线路）传输特性，电接口传输性能主要包括误码性能、定时性能和可用性等，需要测试的项目较多，涉及多种测试仪表和测试方法。本指导书重点介绍光纤线路接续和接续损耗的监测、光纤衰减测试实验、光接口参数测试和光纤数字传输系统的传输性能测试实验。 选做实验的指导书另行编写。 目录 1实验一光纤接续和监测 2实验二光纤衰减测试 3实验三光接口参数测试 5实验四电接口传输性能测试 10实验五 SDH 设备认识 17实验六 SDH 网络管理系统及操作 19 3 实验一 光纤的接续和监测 一．试验目的 掌握光纤接续原理 掌握光纤接续损耗的测试原理 学习使用熔接机和了解光纤接续过程 二．试验原理 光纤接续的常用方法有热熔法和冷接法等，热熔法的主要步骤如下：连接光 纤端面的制备，端面的定位和对准，熔接。 光纤接续损耗 As 的定义为 As = ?10 lg 式中 pr pt （dB） pt 为发射光纤发出的光功率，W pr 为接收光纤接收的光功率，W 监测光纤接续损耗的方法有多种，如：光时域反射计(OTDR)监测和四功率法测 试等，目前都采用光时域反射计监测法，其测试系统原理土如图 1.1 所示。 OTDR 发射光纤 接收光纤 图 1.1 光纤接续损耗的监测 测试时 OTDR 发出测试光脉冲，并测得连接光纤的背向色散曲线如图 1.2 所示，根据所得曲线设置五个测试点（即采用五点法）即得到接续损耗值。 三．试验仪器和设备 A 1.TYPE35SE 光纤熔接机， 1 台 2.光时域反射计， 3.光纤， 四．测试步骤 自己看了很多材料以后，精心整理的串口通信实验原理和指导，在网上找了很多代码，大部分因为没有很好的注释，看起来很头疼，于是自己写了一份，附带详细的注释，在modelsim仿真器上已经得到验证，现在传上来，仅供参考。 PS1:最后部分给出了一个测试文件，写的非常简单，只是验证了功能，不是很好的测试； PS2：代码部分看上去有点乱，因为在word中代码的层次结构无法清晰显示，如有需要，下载后把代码copy到notepad++这种类似的专用变成工具里面，就很清晰的显示代码和注释了。 第一部分：实验原理串行通信要求的传输线少，可靠性高，传输距离远，被广泛应用于计算机和外设的数据交换。通常都由通用异步收发器(UART)来实现串口通信的功能。在实际应用中，往往只需要UART的几个主要功能，专用的接口芯片会造成资源浪费和成本提高。随着FPGA/CPLD的飞速发展与其在现代电子设计中的广泛应用，FPGA/CPLD功能强大、开发过程投资小、周期短、可反复编程、保密性好等特点也越来越明显。因此可以充分利用其资源，在芯片上集成UART功能模块，从而简化了电路、缩小了体积、提高了可靠性，而且设计时的灵活性更大，周期更短。 UART简介 UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter通用异步收发器）是一种应用广泛的短距离串行传输接口。常常用于短距离、低速、低成本的通讯中。8250、8251、NS16450等芯片都是常见的UART器件。 基本的UART通信只需要两条信号线（RXD、TXD）就可以完成数据的相互通信，接收与发送是全双工形式。TXD是UART发送端，为输出；RXD是UART接收端，为输入。 UART的基本特点是： （1）在信号线上共有两种状态，可分别用逻辑1（高电平）和逻辑0（低电平）来区分。在发送器空闲时，数据线应该保持在逻辑高电平状态。 （2）起始位（Start Bit）：发送器是通过发送起始位而开始一个字符传送，起始位使数据线处于逻辑0状态，提示接受器数据传输即将开始。 （3）数据位（Data Bits）：起始位之后就是传送数据位。数据位一般为8位一个字节的数据（也有6位、7位的情况），低位（LSB）在前，高位（MSB）在后。 （4）校验位（parity Bit）：可以认为是一个特殊的数据位。校验位一般用来判断接收的数据位有无错误，一般是奇偶校验。在使用中，该位常常取消。 （5）停止位：停止位在最后，用以标志一个字符传送的结束，它对应于逻辑1状态。 （6）位时间：即每个位的时间宽度。起始位、数据位、校验位的位宽度是一致的，停止位有0.5位、1位、1.5位格式，一般为1位。 （7）帧：从起始位开始到停止位结束的时间间隔称之为一帧。 RS232串口通信实验报告 学院：电子信息学院 班级：08031102 姓名：张泽宇康启萌余建军 学号：2011301966 2011301950 2011301961 时间：2014年11月13日 学校：西北工业大学 一．实验题目： 设计一个简单的基于串口通信的信息发送和接受界面 二．实验目的： 1.熟悉并掌握RS232串口标准及原理。 2.实现PC机通过RS232串口进行数据的收发。 3.熟悉VC语言编写程序的环境，掌握基本的VC语言编程技巧。 三．实验内容 程序代码： P// PC1PC2Dlg.cpp : implementation file // #include "stdafx.h" #include "PC1PC2.h" #include "PC1PC2Dlg.h" #ifdef _DEBUG #define new DEBUG_NEW #undef THIS_FILE static char THIS_FILE[] = __FILE__; #endif ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CAboutDlg dialog used for App About class CAboutDlg : public CDialog { public: CAboutDlg(); // Dialog Data //{{AFX_DATA(CAboutDlg) enum { IDD = IDD_ABOUTBOX }; //}}AFX_DATA // ClassWizard generated virtual function overrides //{{AFX_VIRTUAL(CAboutDlg) protected: virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV support //}}AFX_VIRTUAL 数控仿真实验指导书 机电一体化机械设计制造自动化专业 2008年实训中心编制 目录 实验一数控车床仿真软件操作学习 (2) 实验二数控车编程及仿真加工实例 (5) 实验三数控铣床仿真软件操作学习 (7) 实验四数控铣床编程及仿真加工实例 (10) 实验五数控机床(加工中心)仿真软件操作学习 (12) 实验六广州数控系统车床操作学习 (15) 实验一数控车床仿真操作学习 一、实验目的 通过使用数控模拟仿真软件，使学生从计算机上直观的学习包括法那克、西门子、华中数控等系统的数控车床的基本操作方法，同时可输入程序进行仿真加工实验，达到对学生理论课巩固和理解以及提高学生操作技能的目的。 二、实验内容 1、 FANUC Oimate数控系统车床操作界面及仿真加工过程 2、华中数控HNC21T、西门子802d操作界面 三、实验步骤 1、进入仿真系统 （1）在桌面上找到“机电国贸CZK系列软件”的文件夹，双击进入,找到“数控车床系列”,双击进入,然后选择CZK-Fanuc0iMate。 （2）出现重新选择主机提示框，选择确定（主机名是服务端的计算机名，已经设定好了，学生无须改动）。登录窗口出现后，选择训练模式。 （3）整个仿真软件主要由机床操作面板、仿真机床窗口组成。 2、仿真机床操作面板按键说明（以FANUC Oimate为例） 一>MDI键盘 （1）常用功能键 POS 当前机床位置显示 PROGRAM 程序显示 OFSET 偏置量显示 （2）常用的编辑键 RESET 复位键：终止当前一切操作、CNC复位、解除报警。 INPUT 用于参数、偏置量的输入 地址/数字键用于字母、数字等的输入 CAN取消输入键用于删除已输入到缓冲器的文字或符号 ↑↓光标的移动键 光纤通信技术实验 指导书 光纤通信实验指导书 编写人：王慧敏 审核人：朱东弼 延边大学工学院电子信息通信学科 目录 一、基础实验部分 实验一模拟信号光纤传输实验 (1) 实验二数字信号光纤传输实验 (3) 实验三电话光纤传输系统实验 (5) 实验四图像光纤传输系统实验 (7) 实验五数字光纤通信系统接口码型变换实验 (9) 二、选做实验部分 实验六数字光纤通信系统线路编译码实验 (11) 实验七计算机数据光纤传输系统实验 (14) 三、创新实验部分 实验八数字光纤通信系统综合实验 (16) 实验一模拟信号光纤传输实验 一、实验目的 1.了解模拟信号光纤系统的通信原理 2.了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构 二、实验仪器及材料 1.光纤通信原理实验箱一台 2. 示波器一台 三、预习要求 预习模拟光纤通信系统工作原理 四、实验内容 实验原理 根据系统传输信号不同，光纤通信系统可分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。由于发光二极管和半导体激光器的输出光功率（对激光器来说，是指阈值电流以上线性部分）基本上与注入电流成正比，而且电流的变化转换为光频调制也呈线性，因此能够直接调制对于半导体激光器和发光二极管来说具有简单、经济和容易实现等优点。进行发光二极管及半导体激光器调制时采用的就是直接调制。 从调制信号的形式来看，光调制可分为模拟信号调制和数字 信号调制。模拟信号调制直接用连续的模拟信号（如话音、模拟图像信号等）对光源进行调制。图1-1就是对发光二极管进行模拟调制的原理图。 连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，适当地选择直流偏置电流的大小，能够减小光信号的非线性失真。电路实现上，LED 的模拟信号调制较为简单，利用其P-I 的线性关系，能够直接利用电流放大电路进行调制，一般来说，半导体激光器很少用于模拟信号的直接调制，半导体激光器模拟调制要求光源线性度很高。而且要求提高光接收机的信噪比比较高。与发光二极管相比，半导体激光器的V-I 线性区较小，直接进行模拟调制难度加大。 本实验经过完成各种不同模拟信号的LED 光纤传输（如正弦波，三角波，外输入音乐信号），了解模拟信号的调制过程及调 I P 图1-1 发光二极管模拟调制原理图 物联网 实验指导书 四川理工学院通信教研室 2014年11月 目录 前言 (1) 实验一走马灯IAR工程建立实验 (5) 实验二串口通信实验 (14) 实验三点对点通信实验 (18) 实验四 Mesh自动组网实验 (21) 附录 (25) 实验一代码 (25) 实验二代码 (26) 实验三代码 (28) 实验四代码 (29) 前言 1、ZigBee基础创新套件概述 无线传感器网络技术被评为是未来四大高科技产业之一，可以预见无线传感器网络将会是继互联网之后一个巨大的新兴产业，同时由于无线传感网络的广泛应用，必然会对传统行业起到巨大的拉动作用。 无线传感器网络技术，主要是针对短距离、低功耗、低速的数据传输。数据节点之间的数据传输强调网络特性。数据节点之间通过特有无线传输芯片进行连接和转发形成大范围的覆盖容纳大量的节点。传感器节点之间的网络能够自由和智能的组成，网络具有自组织的特征，即网络的节点可以智能的形成网络连接，连接根据不同的需要采用不同的拓扑结构。网络具有自维护特征，即当某些节点发生问题的时候，不影响网络的其它传感器节点的数据传输。正是因为有了如此高级灵活的网络特征，传感器网络设备的安装和维护非常简便，可以在不增加单个节点成本同时进行大规模的布设。 无线传感器网络技术在节能、环境监测、工业控制等领域拥有非常巨大的潜力。目前无线传感器网络技术尚属一个新兴技术，正在高速发展，学习和掌握新技术发展方向和技术理念是现代化高等教育的核心理念。 “ZigBee基础创新套件”产品正是针对这一新技术的发展需要，使这种新技术能够得到快速的推广，让高校师生能够学习和了解这项潜力巨大的新技术。“ZigBee基础创新套件”是由多个传感器节点组成的无线传感器网络。该套件综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种技术领域，用户可以根据所需的应用在该套件上进行自由开发。 2、ZigBee基础创新套件的组成 CITE 创新型无线节点（CITE-N01 ）4个 物联网创新型超声波传感器（CITE-S063）1个 物联网创新型红外传感器（CITE-S073）1个 物联网便携型加速度传感器（CITE-S082）1个 物联网便携型温湿度传感器（CITE-S121 ）1个 电源6个 天线8根 CC Debugger 1套（调试器，带MINI USB接口的USB线，10PIN排线）物联网实验软件一套 实验三双机通信实验 一、实验目的 UART 串行通信接口技术应用 二、实验实现的功能 用两片核心板之间实现串行通信，将按键信息互发到对方数码管显示。 三、系统硬件设计 （１）单片机的最小系统部分 （２）电源部分 （３）人机界面部分 数码管部分按键部分 （４）串口通信部分 四、系统软件设计 #include sbit L1=P0^5; sbit L2=P0^6; sbit L3=P0^7; uint m=0,i=0,j; uchar temp,prt; /***y延时函数***/ void delay(uint k) { uint i,j; //定义局部变量ij for(i=0;i { m=1; //KEY1键按下 return(m); } if(H2==0) { m=4; //KEY4键按下 return(m); } } } if(L2==0) { delay(5); if (L2==0) { L2=0;H1=1;H2=1; if(H1==0) { m=2; //KEY2键按下 return(m); } if(H2==0) { m=5; //KEY5键按下 return(m); } } } if(L3==0) { delay(5); if (L3==0) { L3=0;H1=1;H2=1; if(H1==0) { m=3; //KEY3键按下 系统仿真综合实验指导书 电气与自动化工程学院 自动化系 2011年6月 前言 电气与自动化工程学院为自动化专业本科生开设了控制系统仿真课程，为了使学生深入掌握MATLAB语言基本程序设计方法，运用MATLAB语言进行控制系统仿真和综合设计，同时开设了控制系统仿真综合实验，30学时。为了配合实验教学，我们编写了综合实验指导书，主要参考控制系统仿真课程的教材《自动控制系统计算机仿真》、《控制系统数字仿真与CAD》、《反馈控制系统设计与分析——MATLAB语言应用》及《基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用》。 实验一MATLAB基本操作 实验目的 1．熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件、Simulink的基本操作。 2．利用MATLAB编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。 3．利用Simulink建立系统的数学模型并仿真求解。 实验原理 MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。MATLAB有3种窗口，即：命令窗口（The Command Window）、m-文件编辑窗口（The Edit Window）和图形窗口（The Figure Window），而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。 1．命令窗口（The Command Window） 当MATLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。 在MATLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为m-文件。 2．m-文件编辑窗口（The Edit Window） 我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件，或者编辑已经存在的m-文件。在MATLAB 主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m-文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m-文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。 3．图形窗口（The Figure Window） 图形窗口用来显示MATLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。 MATLAB中矩阵运算、绘图、数据处理等内容参见教材《自动控制系统计算机仿真》的相关章节。 Simulink是MATLAB的一个部件，它为MATLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。 有两种方式启动Simulink: 目录 系统简介 (2) 实验部分 实验一数字信源及其光纤传输实验 (5) 实验二 HDB3编译码及其光纤传输实验 (11) 实验三 CMI编译码及其光纤传输实验 (20) 实验四光发送模块实验 (28) 实验五光接收模块实验 (35) 实验六数字信号电—光、光—电转换传输实验 (39) 1）方波信号和NRZ码传输； 2）CMI码传输； 3）HDB3码传输； 实验七波分复用（WDM）光纤通信系统实验 (43) EL-GT-IV光纤通信教学实验系统简介 光纤通信教学实验系统是为了配合《光纤通信系统》的理论教学而设计的实验装置，在这套系统上除了完成理论验证实验外，还可实现各种开发性实验，并可配合CPLD进行各模块的二次性开发。此外本实验箱，可扩展实验模块，实现通信原理的实验。 一、结构简介 光纤通信教学实验系统结构框图如下: 1310光纤收发模块1550光纤收发模块 主要由以下功能模块组成： 1.数字信号源单元: 此单元产生码速率为170.5K的单极性不归零码（NRZ），数字信号帧长为24位，其中包括两路数字信息，每路8位，另外8位中的7位为集中插入帧同步码。通过拨码开关，可以很方便地改变要传送的码信息并由发光二极管显示出来。 2.AMI（HDB3）编译码单元: 此单元将数字信号源单元产生的NRZ码进行编码，通过专用芯片转换成HDB3码或AMI码通过切换开关切换，然后将编码后的信号又经过译码单元还原成NRZ码。 3.电话接口单元 此单元有两路独立的电话输入接口、输出接口，通过专用电话接口芯片实现语音的全双工通信。自带馈电电源。 4.PCM&CMI编译码单元； 此单元采用CPLD来实现PCM&CMI编译码电路，可同时完成两路信号的编译码工作。PCM模块可以实现传输两路语音信号，采用TP3057编译器。 5.可调信号源单元: 此单元包括两路频率800HZ—2KHZ可调的方波、正弦波、三角波。 6.串行RS232接口单元: 此单元配有RS232接口及信号端口TX和RX，可实现自发自收通信实验，两台计算机间的全双工光纤通信实验。 7.1310波长光发送单元: PHLC-1310nmFP同轴激光二极管。 8.1550波长光发送单元: PHLC-1310nmFP同轴激光二极管。 9.1310波长光接受单元: 10.1550波长光接受单元: 主要完成光电信号的转换，小信号的检测与信号的恢复放大等功能。它主要有光检测模块、滤波放大模块组成。光检测模块采用PHPC-IS01-PFC，是PHOTRON公司的高性能光检测器件，输出可从DC到1GHZ。 11.数字时分复用光纤传输实验 串口通信实验 一、实验目的 1、掌握8051单片机串行口工作原理； 2、掌握串口编程与调试方法； 3、掌握串口通信中标志位的查询法与中断法 二、实验任务 1、设置仿真器模块和Keil软件 2、接收PC机发送的控制命令，并返回字符； 3、根据控制命令，控制LED的亮灭； 三、实验设备 1、ID101 89S5x单片机模块 2、ID216 流水灯与交通灯模块 3、ID204 RS232模块(或者ID205 USB转串口模块) 4、STC单片机仿真模块（IAP15W4K58S4） 5、ID205 USB转串口模块 6、USB线（方口/打印机数据线） 7、RS232线（235连线，23交叉，选用） 8、便携电源箱（220V电源线、4芯端子直流电源线） 四、实验内容和步骤 （一）串口通信介绍 串口通信（Serial Communications）的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串最基本的串口通信只需要使用3根线即可完成全双工通信，分别是地线、发送、接收。串口通信也可以有其他辅助通信线用于握手，但不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。 波特率：这是一个衡量符号传输速率的参数。指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数，如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位，1个停止位，8个数据位），这时的波特率为240Bd，比特率为10位*240个/秒=2400bps。 起始位：起始位必须是持续一个比特时间的逻辑0电平，标志传输一个字符的开始， 实验四 UART 串口通信 学院：研究生院 学号：1400030034 姓名：张秋明 一、 实验目的及要求 设计一个UART 串口通信协议，实现“串 <-->并”转换功能的电路，也就是 “通用异步收发器”。 二、 实验原理 UART 是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实 现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART 用来主机与辅助设备通信，如汽 车音响与外接AP 之间的通信，与PC 机通信包括与监控调试器和其它器件，如 EEPROM 通信。 UART 作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一 位接一位地传输。 其中各位的意义如下： 起始位：先发出一个逻辑” 0的信号，表示传输字符的开始。 资料位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以是 4、5、6、7、8等，构成 一个字符。通常采用ASCII 码。从最低位开始传送，靠时钟定位。 奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“ 1的位数应为偶数（偶校验）或奇数 （奇校验），以此来校验资料传送的正确性。 停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是 1位、1.5位、2位的高电 平。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能 在通信中两台设备间出现了小小的不同步。 因此停止位不仅仅是表示传输的结束， 并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步 的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。 空闲位：处于逻辑“ 1状态，表示当前线路上没有资料传送。 波特率：是衡量资料传送速率的指标。表示每秒钟传送的符号数（symbol ）。 一个符号代表的信息量（比特数）与符号的阶数有关。例如资料传送速率为 120 字符/秒，传输使用256阶符号，每个符号代表8bit ，则波特率就是120baud,比 特率是120*8=960bit/s 。这两者的概念很容易搞错。 三、 实现程序 library ieee; use ieee.std 」o gic_1164.all; end uart; architecture behav of uart is en tity uart is port(clk : in std_logic; rst_n: in std 」o gic --系统时钟 --复位信号 rs232_rx: in std 」o gic rs232_tx: out std 」o gic --RS232接收数据信号； --RS232发送数据信号;）; use ieee.std_logic_ un sig ned.all; 实验一MATLAB的实验环境及基本命令 一实验目的： 1．学习了解MA TLAB的实验环境 2．在MA TLAB系统命令窗口练习有关MA TLAB命令的使用。 二实验步骤 1．学习了解MA TLAB的实验环境： 在Windows桌面上，用mouse双击MA TLAB图标，即可进入MA TLAB系统命令窗口： 图1-1 MA TLAB系统命令窗口 ①在命令提示符”>>”位置键入命令: help 此时显示MA T ALAB 的功能目录， 其中有“Matlab\general ”，“toolbox\control ”等；阅读目录的内容； ② 键入命令： intro 此时显示MA TLAB 语言的基本介绍，如矩阵输入、数值计算、曲线绘图等。要求阅读命令平台上的注释内容，以尽快了解MA TLAB 语言的应用。 ③ 键入命令： help help 显示联机帮助查阅的功能，要求仔细阅读。 ④ 键入命令： into 显示工具箱中各种工具箱组件和开发商的联络信息。 ⑤ 键入命令： demo 显示MA TLAB 的各种功能演示。 2． 练习MA TLAB 系统命令的使用。 ① 表达式 MA TLAB 的表达式由变量、数值、函数及操作符构成。实验前应掌握有关变量、数值、函数及操作符的有关内容及使用方法。 练习1-1: 计算下列表达式: 要求计算完毕后，键入相应的变量名，查看并记录变量的值。 ②．向量运算： ) 6 sin(/250π =d 2 /)101(+=a ) sin(3.2-=e c i b 53+= n 维向量是由n 个成员组成的行或列数组。在MA TLAB 中，由分号分隔的方括号中的元素产生一个列向量；由逗号或空号分隔的方括号中的元素产生一个列向量；同维的向量可进行加减运算，乘法须遵守特殊的原则。 练习1-2 已知：X=[2 ；-4；8] 求 ：Y=R ＇；P=5*R ；E=X .*Y ；S=X ＇* Y 练习1-3 ⑴产生每个元素为1的4维的行向量； ⑵产生每个元素为0的4维的列向量； ⑶产生一个从1到8的整数行向量，默认步长为1； ⑷产生一个从π到0，间隔为π/3的行向量； ③矩阵基本运算操作。 要求熟悉矩阵的输入方法及矩阵运算的有关命令。 练习1-4求出下列运算结果，并上机验证。已知矩阵： （1） A （：，1） （2）A （2，：） （3）A （：，2：3） （4）A （2：3，2：3） （5） A （：，1：2：3） （6）A （2：3） （7）A （：） （8）A （：，：） （9） ones(2,2) (10)eye(2) (11)[A,[ones(2,2);eye(2)]] (12)diag(A) (13)diag(A,1) (14)diag(A,-1) (15)diag(A,2) (16)fliplr(A) (17)flipud(A) (18)rot90(A) (19)tril(A) ] 5,9,4 [-=π tg R ????? ???????=4443 4241 343332312423222114131211 A 光纤通信系统实验指导书 光纤通信系统实验指导书 桂林电子科技大学信息科技学院 二零零九年三月 目录 实验一数字光纤传输测试系统实验 (2) 实验二SDH点对点组网2M配置实验 (9) 实验三SDH 链型组网配置实验 (17) 实验四SDH 环形组网配置实验 (27) 实验一数字光纤传输测试系统实验 概述 光纤通信是利用光波作为载波，以光纤作为传输媒质实现信息传输，是一种最新的通信技术。 光纤是光导纤维的简称。光纤通信是以光波为载频，以光导纤维为传输媒质 的一种通信方式。光纤通信使用的波长在近红外区，即波长800～1800nm，可分为短波长波段（850nm）和长波长波段（1310nm和1550nm），这是目前所采用的三个通信窗口。 通信发展过程是以不断提高载频频率来扩大通信容量，光是一种频率极高的电磁波（3×1014HZ），因此用光作载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，是通信发展的必然方向。 光纤通信有许多优点：首先它有极宽的频带。目前我国已完成了10Gbps的光纤通信系统，这意味着在125um的光纤中可以传输大约11万路电话。其次，光纤的传输损耗很小，传统的同轴电缆损耗约在5dB/Km以上，站间距离不足10Km；而工作在1.55um的光纤最低已达到0.2dB/Km的损耗，站间无中继传输可达100Km以上。另外，光纤通信还具有抗电磁干扰、抗腐蚀、抗辐射等特点，它 。 在地球上有取之不尽，用之不竭的光纤原材料—SiO 2 光纤通信可用于市话中继线，长途干线通信，高质量彩色电视传输，交通监控指挥，光纤局域网，有线电视网和共用天线（CATV）系统。 波分复用技术（WDM）的出现，使光纤传输技术向更高的领域发展，实现信息宽带、高速传输。 光纤通信将会在光同步数字体系（SDH）、相干光通信、光纤宽带综合业务数字网（B—ISDN）、用户光纤网、ATM及全光通信有进一步发展。 光纤通信系统主要由三部分组成：光发射机、传输光纤和光接收机。其电/光和光/电变换的基本方式是直接强度调制和直接检波。实现过程如下：输入电信号既可以是模拟信号（如视频信号、电话语音信号、正弦波或三角波信号），也可以是数字信号（如计算机数据、PCM编码信号、数字信号源信号）；调制器将输入的电信号转换成适合驱动光源器件的电流信号并用来驱动光源器件，对光源器件进行直接强度调制，完成电/光变换的功能；光源 输出的光信号直接耦合到传输光纤中，经一定长度的光纤传输后送达接收端；在接收端，光电检测器对输入的光信号进行直接检波，将光信号转换成相应的电信号，再经过放大恢复等电信号处理过程，以弥补线路传输过程中带来的信号损伤（如损耗、波形畸变），最后输出和原始输入信号相一致的电信号，从而完成整个传送过程。 根据所使用的光波长、传输信号形式、传输光纤类型和光接收方式的不同，光纤通信系统可分成： 实验五串行通信实验 1、（实验指导书Page52五）使用RS-232通信接口，实现AT89S15单片机与PC 机之间的数据通信。硬件接口采用MAX202电平转换芯片实现。PC机使用串口调试助手或者超级终端作为上位机串口调试程序。要求单片机程序运行后接收PC机发来的数据，并原样发送给PC机(MCU主频为11.0592MHz)。实验仪中MAX202驱动电路硬件连接如下图所示。 程序 ORG 0000H SJMP START ORG 0030H START:MOV SCON,#0D0H MOV TMOD,#20H MOV TH1,#0FAH MOV TL1,#0FAH MOV PCON,#00H SETB TR1 LOOP1:JNB RI,$ CLR RI MOV A,SBUF MOV SBUF,A JNB TI,$ SJMP LOOP1 SJMP $ END 2、电路图如下所示，编写程序实现串口的自发自收。串行口工作方式为1，发送数据块放在片内RAM空间30H~3FH中，通过串口发出，再通过串口接收，接收的数据放在片内RAM空间40H~4FH中。 程序 ORG 0000H SJMP START ORG 0030H START:MOV R0,#30H MOV R2,#00H MOV R3,#10H LOOP1:MOV A,R2 MOV @R0,A INC R0 INC R2 DJNZ R3,LOOP1 MOV R0,#30H MOV R6,#10H MOV R1,#40H MOV SCON,#40H MOV TMOD,#20H MOV TH1,#0F4H MOV TL1,#0F4H MOV PCON,#00H SETB TR1 SETB EA SETB ES SETB REN LOOP2:MOV A,@R0 MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI INC R0 JNB RI,$ CLR RI MOV A,SBUF MOV @R1,A INC R1 DJNZ R6,LOOP2 SJMP $ END 实验十单片机串行口与PC机通讯实验报告 ㈠实验目的 1.掌握串行口工作方式的程序设计，掌握单片机通讯的编制； 2.了解实现串行通讯的硬环境，数据格式的协议，数据交换的协议； 3.了解PC机通讯的基本要求。 ㈡实验器材 1.G6W仿真器一台 2.MCS—51实验板一台 3.PC机一台 ㈢实验内容及要求 利用8051单片机串行口，实现与PC机通讯。 本实验实现以下功能，将从实验板键盘上键入的字符或数字显示到PC 机显示器上，再将PC机所接收的字符发送回单片机，并在实验板的LED上显示出来。 ㈣实验步骤 1.编写单片机发送和接收程序，并进行汇编调试。 2.运行PC机通讯软件“commtest.exe”，将单片机和PC机的波特率均设定 为1200。 3.运行单片机发送程序，按下不同按键（每个按键都定义成不同的字符）， 检查PC机所接收的字符是否与发送的字符相同。 4.将PC机所接收的字符发送给单片机，与此同时运行单片机接受程序，检 查实验板LED数码管所显示的字符是否与PC机发送的字符相同。 ㈤ 实验框图 源程序代码： ORG 0000H AJMP START ORG 0023H AJMP SERVE ORG 0050H START: MOV 41H,#0H ;对几个存放地址进行初始化 MOV 42H,#0H MOV 43H,#0H MOV 44H,#0H MOV SCON,#00H ;初始化串行口控制寄存器，设置其为方式0 LCALL DISPLAY ;初始化显示 MOV TMOD,#20H ;设置为定时器0，模式选用2 MOV TL1, #0E6H ;设置1200的波特率 MOV TH1, #0E6H SETB TR1 ;开定时器 MOV SCON,#50H ;选用方式1，允许接收控制 SETB ES SETB EA ;开中断 LOOP: ACALL SOUT ;键盘扫描并发送，等待中断 SJMP LOOP SERVE JNB RI,SEND ;判断是发送中断还是接收中断，若为发送中 断则调用 ACALL S IN ;发送子程序，否则调用接收子程序 RETI SEND: CLR TI ;发送子程序 RETI SIN: CLR RI ;接受子程序 MOV SCON, #00H MOV A, SBUF ;接收数据 LCALL XS ;调用显示子程序 RETI 子程序： SOUT: CLR TI ;清发送中断标志位 LCALL KEY ;调用判断按键是否按下子程序 MOV A,R0 ;将按键对应的数字存入A MOV SBUF,A ;输出按键数字给锁存 RET KEY: MOV P1,#0FFH ;将P1设置为输入口 MOV A, P1 CPL A ;将A内值取反 机电控制技术 系统仿真综合实验指导书 南京工业职业技术学院 机械工程系 2008年2月 实验一MATLAB基本操作 实验目的 1．熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件、Simulink的基本操作。 2．利用MATLAB编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。 3．利用Simulink建立系统的数学模型并仿真求解。 实验原理 MATLAB环境是一种为数值计算、数据分析和图形显示服务的交互式的环境。MATLAB 有3种窗口，即：命令窗口（The Command Window）、m-文件编辑窗口（The Edit Window）和图形窗口（The Figure Window），而Simulink另外又有Simulink模型编辑窗口。 1．命令窗口（The Command Window） 当MA TLAB启动后，出现的最大的窗口就是命令窗口。用户可以在提示符“>>”后面输入交互的命令，这些命令就立即被执行。 在MA TLAB中，一连串命令可以放置在一个文件中，不必把它们直接在命令窗口内输入。在命令窗口中输入该文件名，这一连串命令就被执行了。因为这样的文件都是以“.m”为后缀，所以称为m-文件。 2．m-文件编辑窗口（The Edit Window） 我们可以用m-文件编辑窗口来产生新的m-文件，或者编辑已经存在的m-文件。在MATLAB主界面上选择菜单“File/New/M-file”就打开了一个新的m-文件编辑窗口；选择菜单“File/Open”就可以打开一个已经存在的m-文件，并且可以在这个窗口中编辑这个m-文件。 3．图形窗口（The Figure Window） 图形窗口用来显示MA TLAB程序产生的图形。图形可以是2维的、3维的数据图形，也可以是照片等。 MA TLAB中矩阵运算、绘图、数据处理等内容参见教材《机电控制技术》P18-26。 Simulink是MATLAB的一个部件，它为MA TLAB用户提供了一种有效的对反馈控制系统进行建模、仿真和分析的方式。 有两种方式启动Simulink: 光纤通信原理与技术实验指导书实验一模拟（音频）信号的调制、传输和解调 实验目的和要求 1、光纤端面的处理和夹持； 2、了解模拟信号的光纤调制方法； 3、学会已调信号的解调技术； 4、观看已调波和调制波的波形； 5、光纤折射率的时刻法求解。 实验装置和仪器： GX1000光纤实验仪；半导体激光器；激光功率计；光纤刀；光学实验导轨；光纤调整架；光纤；示波器；音频信号发生器（或收音机）。 实验原理： 激光器的输出特性（I—P）特性 激光器的光输出特性(P—J特性)是表示注入电流与激光器输出功率之间的关系曲线。如图1所示。当注入电流增加时．由于自发辐射量增加，输出功率也会增加，但增加得较慢。当光辐射量超过PN结中的吸取损耗，增益超过损耗时，激光器就开始振荡，因此光输出功率随注入电流的增加而急剧增加。 图1 光的调制 将调制信号加在激光器上，操纵激光器的电流，则激光器的输出功率随调制信号而改变。如图2所示。 光通信系统 图3是典型的光纤通信系统。电信号加在激光器的偏置电路上，操纵激光器的注如 电流，从而使激光器的输出光功率随外加信号变化，达到对输出光进行调制．经调制的光由光纤（光纤通信）或空间（空间光通信）传输到光电探测器，探测器将光信号转变为电信号，后续电路检波解调复原所加的电信号。 图2 图3 图4 实验内容及步骤： （一）光纤端面的处理 1、用光纤剥皮钳剥去光纤两端的涂覆层，长度约10mm。如图5 在5mm出用光纤刀刻划一下。用力不要太大，以不使光纤断裂为限。 在刻划处轻轻弯曲纤芯，使之断裂。处理过的光纤端面不应再被触摸，以免损坏和污染。 将光纤的一端小心放入光纤夹中，伸出长约10mm，用簧片压住，放入三维光纤架中，用锁紧螺钉锁住。 将光纤的另一端放入光纤座上的刻槽中，伸出约10mm ,用磁吸压住。 光纤的耦合 将实验仪置于直流挡。 调整激光的工作电流，使激光不太明亮，用一张白纸在激光器前后移动，确定激光焦点的位置。 通过移动三维光纤调整架和调整Z轴旋钮，使光纤端面尽量靠近焦点。 将激光器工作电流调到最大，通过认真调整三维光纤调整架上的X轴、Y轴、Z轴旋钮和激光器调整架上的水平、垂直旋钮，使激光照亮光纤端面并耦合进光纤。观测光纤输出光强的变化，反复调整各旋钮，直到光纤输出功率达最大为止。记下最大功率值Pf。测量5次，取平均值。 《—光纤通信原理—》 实验指导书 刘伟群编写 适用专业:计算机网络 计算机应用 湖南人文科技学院计算机科学技术系 2008年9 月 前言 光纤通信是大容量信息传输的主要手段,光纤通信技术是信息产业的主要支柱技术之一,光纤网络已经遍布全球。为了满足社会对人才的需求,各大学的许多专业(如电子与通信工程、光电子技术、电子信息工程和计算机应用等纷纷开设了有关光纤通信技术的专业理论课程,以培养这方面的专业人才。由于光纤通信是一门实验性很强的技术,除了课堂理论学习外,还需要实验性环节与之配合,否则学习效果会受到很大的影响。由于种种原因,光纤实验课程的开设很困难,许多学校只停留在课堂的理论教学。为了克服这些不足,我们经过多年的研究,研制成功了这个光纤通信实验平台,多次获军内外教学成果奖,现已广泛用于我们和兄弟院校的教学,取得了良好的教学效果,为光纤通信实验课程的开设提供了一种全新的实验教学模式。 该实验平台可置于一个便携式的实验箱内,配合常用的电子信号源、示波器和常用的光纤通信仪表就可以开设光纤通信系统原理的相关实验。其突出的优点为: 1、平台紧扣光纤通信系统的知识点,实验内容丰富,波形测试点多。 2、采用了模块化设计思想和数字化、软件化的实现手段,性能稳定可靠。 3、具有友好的人机界面,操作维护方便。 4、具有专业的指导老师进行实验箱的培训和实验课的指导。 5、具有配套的实验教材和光盘,由人民邮电等出版社正式出版。 由于实验课的开设与理论课相比,存在的问题较多,加上我们的经验和水平有限,肯定存在许多不足,欢迎与我们交流共同开设好实验课,让学生满意。 2008.6 目录 实验一:光纤损耗特性测量 (1 实验二:光源P-I曲线测试 (1 实验三:光纤机械接续与熔接 (1 实验四:线路码型实验 (5 实验五:光接收机灵敏度测试 (11 2M (11 实验六:模拟话音光传输实验 (14 实验七:2M数字光纤通信系统实验 (18 实验八:计算机串口数据光纤传输实验 (24 实验一:光纤损耗特性测量 实验学时:2 实验类型:验证 实验要求:必修 一、实验目的光纤数字传输系统性能测试
基于verilog的串口通信实验指导和源程序
RS232串口通信实验报告
数控仿真软件实验指导书
光纤通信技术实验指导书
物联网实验指导书
串口通信实验报告全版.doc
系统仿真综合实验指导书(2011.6)
光纤通信实验指导书
串口通信实验指导书
UART串口通信实验报告
仿真实验指导书
光纤通信系统实验指导书
实验五 串行通信实验
单片机串口通讯实验报告
机电控制技术系统仿真综合实验指导书
光纤通信原理与技术实验指导书
光纤通信实验指导书(新格式)(精)