实验一：采样与保持仿真实验
利用dsp进行AD和DA的转换 2
利用dsp进行AD和DA的转换___实验报告开课实验室：2012 年 4 月日学院物电学院年级、专业、班09光信2班姓名）成绩课程名称Dsp实验实验项目名称利用dsp进行AD和DA的转换指导老师签名一、实验目的1．通过实验熟悉VC5509A的定时器。
2．掌握VC5509A片内AD的控制方法。
3．掌握数模转换程序设计方法。
二、实验原理1．TMS320VC5509A模数转换模块特性：-带内置采样和保持的10 位模数转换模块ADC，最小转换时间为500ns,最大采样率为21.5kHz。
-2 个模拟输入通道（AIN0—AIN1）。
-采样和保持获取时间窗口有单独的预定标控制。
2．模数转换工作过程：-模数转换模块接到启动转换信号后，开始转换第一个通道的数据。
-经过一个采样时间的延迟后，将采样结果放入转换结果寄存器保存。
-转换结束，设置标志。
-等待下一个启动信号。
3．模数转换的程序控制：模数转换相对于计算机来说是一个较为缓慢的过程。
一般采用中断方式启动转换或保存结果，这样在CPU 忙于其他工作时可以少占用处理时间。
设计转换程序应首先考虑处理过程如何与模数转换的时间相匹配，根据实际需要选择适当的触发转换的手段，也要能及时地保存结果。
由于TMS320VC5509A DSP芯片内的A/D转换精度是10 位的，转换结果的低10 位为所需数值，所以在保留时应注意将结果的高 6 位去除，取出低10 位有效数字。
1．数模转换操作：利用专用的数模转换芯片，可以实现将数字信号转换成模拟量输出的功能。
在ICETEK-VC5509-A 板上，使用的是DAC7617 数模芯片，它可以实现同时转换四路模拟信号输出，并有12 位精度，转换时间10μs。
其控制方式较为简单：首先将需要转换的数值通过数据总线传送到DAC7617 上相应寄存器，再发送转换信号，经过一个时间延迟，转换后的模拟量就从DAC7617 输出引脚输出。
2．DAC7617 与TMS320VC5509A的连接：由于TMS320VC5509A DSP 没有数模转换输出设备，采用外扩数模转换芯片的方法。
0.13um CMOS流水线型ADC采样保持电路设计的开题报告
0.13um CMOS流水线型ADC采样保持电路设计的开题报告摘要：本文详细阐述0.13um CMOS流水线型ADC采样保持电路的设计过程。
首先，对该电路的原理和常见设计方案进行了介绍，并分析了其主要优点和不足之处。
接着，我们设计了一种基于CMOS技术的电路方案，并对其进行了仿真和性能测试。
最终，通过实验结果，证明了该设计方案的可行性和优越性。
关键词：ADC、流水线、采样保持、CMOS1. 研究背景与意义ADC（模数转换器）是将模拟信号转换为数字信号的重要设备，广泛应用于通信、电力、环境监测等领域。
在现代高速数字通信中，高速、高精度的ADC已经成为必不可少的部分。
流水线型ADC是各类ADC中性能最好、速度最快、成本最低的一种。
它具有较高的采样速度和较低的噪声性能，被广泛应用于高速数字通信系统中。
采样保持电路是流水线型ADC中的一个重要组成部分，其主要功能是在ADC采样过程中对输入信号进行采样和保持。
因此，设计一种高性能、低功耗、基于CMOS技术的流水线型ADC采样保持电路，具有重要的现实意义。
2. 研究内容2.1 流水线型ADC原理及常见设计方案流水线型ADC采用逐级转换的方式，将模拟信号经过多个级别的转换，最终转换为数字信号。
其基本结构如下图所示：[image]常见的流水线型ADC采样保持电路有：单级采样保持电路、多级采样保持电路和分立滞后电容采样保持电路等。
这些电路各有优缺点，根据实际需求进行选择。
2.2 电路设计本设计采用多级采样保持电路的方案，其主要组成部分有精密采样电容、自适应开关电容和运放等。
2.3 仿真及性能测试通过电路仿真和性能测试，对设计方案进行验证和评估，分析其优点和不足之处。
3. 研究成果本研究设计了一种基于CMOS技术的流水线型ADC采样保持电路方案，并通过电路仿真和性能测试，验证了其可行性和优越性。
该方案具有以下优点：（1）采样精度高，大大提高了ADC的分辨率和信噪比。
编码仿真实验报告(3篇)
第1篇实验名称：基于仿真平台的编码算法性能评估实验日期：2023年4月10日实验地点：计算机实验室实验目的：1. 了解编码算法的基本原理和应用场景。
2. 通过仿真实验，评估不同编码算法的性能。
3. 分析编码算法在实际应用中的优缺点。
实验环境：1. 操作系统：Windows 102. 编译器：Visual Studio 20193. 仿真平台：MATLAB 2020a4. 编码算法：Huffman编码、算术编码、游程编码实验内容：1. 编写Huffman编码算法，实现字符序列的编码和解码。
2. 编写算术编码算法，实现字符序列的编码和解码。
3. 编写游程编码算法，实现字符序列的编码和解码。
4. 在仿真平台上，分别对三种编码算法进行性能评估。
实验步骤：1. 设计Huffman编码算法，包括构建哈夫曼树、编码和解码过程。
2. 设计算术编码算法，包括编码和解码过程。
3. 设计游程编码算法，包括编码和解码过程。
4. 编写仿真实验代码，对三种编码算法进行性能评估。
5. 分析实验结果，总结不同编码算法的优缺点。
实验结果及分析：一、Huffman编码算法1. 编码过程：- 对字符序列进行统计，计算每个字符出现的频率。
- 根据频率构建哈夫曼树，叶子节点代表字符，分支代表编码。
- 根据哈夫曼树生成编码，频率越高的字符编码越短。
2. 解码过程：- 根据编码，从哈夫曼树的根节点开始，沿着编码序列遍历树。
- 当遍历到叶子节点时，输出对应的字符。
3. 性能评估：- 编码长度：Huffman编码的平均编码长度最短，编码效率较高。
- 编码时间：Huffman编码算法的编码时间较长，尤其是在构建哈夫曼树的过程中。
二、算术编码算法1. 编码过程：- 对字符序列进行统计，计算每个字符出现的频率。
- 根据频率，将字符序列映射到0到1之间的实数。
- 根据映射结果，将实数序列编码为二进制序列。
2. 解码过程：- 对编码的二进制序列进行解码，得到实数序列。
Multisim电路仿真实验
仿真错误
遇到仿真错误时，首先 检查电路原理是否正确 ，然后检查元件库是否
完整。
界面显示问题
如果界面显示异常，可 以尝试调整软件设置或
重启软件。
导出问题
在导出电路图或仿真结 果时出现问题，检查文 件路径和格式是否正确
。
THANKS
分析实验结果，验证电路的功 能和性能是否符合预期。
如果实验结果不理想，需要对 电路进行调整和优化。
04
电路仿真实验分析
实验数据整理
1 2 3
实验数据整理
在Multisim中进行电路仿真实验后，需要将实验 数据导出并整理成表格或图表形式，以便后续分 析和处理。
数据格式
数据整理时需要确保数据的准确性和完整性，包 括电压、电流、电阻、电容、电感等参数，以及 仿真时间和波形图等。
数据存储
整理好的数据应妥善存储，以便后续查阅和引用。
数据分析与处理
数据分析
对整理好的实验数据进行深入分 析，包括参数变化趋势、波形图 特征等，以揭示电路的性能和特 性。
数据处理
根据分析结果，对数据进行必要 的处理，如计算平均值、求取标 准差等，以得出更准确的结论。
误差分析
分析实验数据中可能存在的误差 来源，如测量误差、电路元件误 差等，以提高实验的准确性和可 靠性。
Multisim软件
Multisim软件是进行电路仿真实验的核心工具，用户可以在软件中创建电路图、设置元件参数、 进行仿真实验等操作。
实验电路板
实验电路板是用来搭建实际电路的硬件设备，用户可以在上面放置电路元件、连接导线等，实现 电路的物理连接。
元件库
Multisim软件提供了丰富的元件库，用户可以从元件库中选择需要的元件，将其添加到电路图中 ，方便快捷地搭建电路。
采样与保持仿真实验
微分与平滑仿真实验一．实验目的1．数/模转换器得零阶保持器作用零阶保持器：zero-order holder（ZOH）。
实现采样点之间插值的元件，基于时域外推原理，把采样信号转换成连续信号。
零阶保持器的作用是在信号传递过程中，把第nT时刻的采样信号值一直保持到第(n+1)T时刻的前一瞬时，把第(n+1)T时刻的采样值一直保持到(n+2)T时刻，依次类推，从而把一个脉冲序列变成一个连续的阶梯信号。
因为在每一个采样区间内连续的阶梯信号的值均为常值，亦即其一阶导数为零，故称为零阶保持器。
零阶保持器的传递函数为：2．零阶保持器在控制系统中的作用零阶保持器的作用是使采样信号e*(t) 每一采样瞬时的值e(kT) 一直保持到下一个采样瞬时e[(k+1)T]，从而使采样信号变成阶梯信号eh(t)。
二．实验原理如下图，控制系统中，给输入阶跃信号，有函数：plot(y.time,y.signals.values,x.time,x.signals.values)可以画出其输入输出波形图1-1如下所示。
图1-1仿真原理图三．仿真过程图1-2 采样周期T-10MS时系统的输入输出波形图1-3 采样周期T-20MS时系统的输入输出波形图1-4 采样周期T-30MS时系统的输入输出波形图1-5 采样周期T-40MS时系统的输入输出波形四．思考与总结1.在微机控制系统中采样周期T的选择因注意哪些方面？采样定理只是作为控制系统确定采样周期的理论指导原则，若将采样定理直接用于计算机控制系统中还存在一些问题。
主要因为模拟系统f（t）的最高角频率不好确定，所以采样定理在计算机控制系统中的应用还不能从理论上得出确定各种类型系统采样周期的统一公式。
目前应用都是根据设计者的实践与经验公式，由系统实际运行实验最后确定。
显然，采样周期取最小值，复现精度就越高，也就是说“越真”。
当T 0时，则计算机控制系统就变成连续控制系统了。
若采样周期太长。
仿真实验内容
第一章实验内容实验一Matlab语言的基础一、实验目的和要求1、掌握Matlab语言的基础知识，包括Matlab窗口环境的使用；2、矩阵运算及多项式处理；3、基本的绘图命令；4、程序设计入门。
二、实验内容：1、帮助命令使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法；2、矩阵运算（1）矩阵的乘法已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8];求A^2*B（2）矩阵除法已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3];求A\B,A/B（3）矩阵的转置及共轭转置已知：A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];求A.', A'（4）使用冒号选出指定元素已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素；3、多项式（1）求多项式p(x)=x3-2x-4的根（2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A的特征多项式;4、 基本绘图命令（1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t ∈[0，2π] 。
（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)， t ∈[0，2π] 。
（3）方程)tan(sin )sin(tan x x y -=，x ∈[-π，π]试比较x=[-pi : 0.05 : pi]和x=[-pi : 0.05 : -1.8,-1.801 : .001: -1.2,-1.2 :0.05: 1.2, 1.201 : .001 : 1.8, 1.81:0.05 :pi]的曲线有何不同。
（4）Butterworth 低通滤波器的数学模型为nD v u D v u H 20]/),([11),(+=，其中02020,)()(),(D v v u u v u D -+-=为给定的区域半径，n 为阶次，u 0和v 0为区域的中心。
控制系统仿真实验报告
采样控制系统仿真实验报告姓名胡晓健班级13学号08001331课题内容1、应用采样工作原理和离散控制系统设计方法设计采样控制系统。
2、掌握采样控制系统的特点及采样控制系统仿真的特殊问题，运用采样控制系统数字仿真的一般方法（差分方程递推求解法和对离散、连续部分分别计算的双重循环法）及Simulink 对系统进行仿真。
3、给出仿真设计方案和仿真模型。
4、仿真分析。
具体内容：采样控制系统如下图所示：一． 设计要求① 设被控对象sss G o +=21)(，采用零阶保持器，数字控制器为5.015.2)(+-=z z z D ,采样周期T=0.1s 。
应用差分方程递推求解法求系统输出的单位阶跃响应,并求其超调量、上升时间、峰值时间。
设计方案和实现差分方程递推求解法在构成采样控制仿真模型时，若连续部分不要求计算内部状态变量或不含非线性环节，则可以同样的采样周期分别建立离散部分和连续部分的差分方程，然后采用差分方程递推求解。
由题意可知被控对象不含非线性环节且不要求计算其内部状态变量，为了简化仿真过程并提高仿真精度，将连续部分的离散化模型嵌入到整个仿真模型中，即求出系统闭环脉冲传递函数(离散化模型)，得到系统的差分方程后递推求解由题意得数字控制器（离散部分）为5.015.2)(+-=z z z D求解传递函数的程序如下：Ts=0.1 %采样周期num1=[1]den1=[1,1,0]G1c=tf(num1,den1)G1d=c2d(G1c,Ts) %采用零阶保持法进行系统变换G2d=tf([2.5 -1],[1 0.5],0.1)Gd=G1d*G2dGHd=feedback(Gd,1) %建立闭环系统模型Ts =0.1000num1 =1den1 =1 1 0%G1c的传递函数Transfer function:1-------s^2 + s%G1c转换后的Z传递函数Transfer function:0.004837 z + 0.004679----------------------z^2 - 1.905 z + 0.9048Sampling time: 0.1%G2d的传递函数Transfer function:2.5 z - 1---------z + 0.5Sampling time: 0.1%开环系统的Z传递函数Transfer function:0.01209 z^2 + 0.00686 z - 0.004679------------------------------------z^3 - 1.405 z^2 - 0.04758 z + 0.4524Sampling time: 0.1%闭环系统的Z 传递函数 Transfer function:0.01209 z^2 + 0.00686 z - 0.004679 ------------------------------------z^3 - 1.393 z^2 - 0.04072 z + 0.4477Sampling time: 0.1由上式可知当采样周期为T =0.1s 时，连续部分的脉冲传递函数为系统闭环脉冲传递函数系统差分方程为求解差分方程的MATLAB 程序如下clear allm=2;n=3; % 明确脉冲传递函数分子m=2;分母n=3 A=[-1.393 -0.04072 0.4477]; % 脉冲传递函数分母多项式的系数行向量 B=[0.01209 0.00686 -0.004679]; % 脉冲传递函数分子多项式的系数行向量R=zeros(m+1,1); % 建立参与递推运算的输入信号序列存储列向量Y=zeros(n,1); % 建立参与递推运算的输出信号序列存储列向量 T=0.1; % 明确采样周期T =0.1sM=150; % 设定仿真总时间为M*T=15s(进行M=150次递推计算) yt=0;t=0;for k=1:MR(k)=1; % r (t )=1(t )的离散序列R(0)=R(1)=…R(k)=1 R=[R(k);R(1:m)];% 刷新参与递推运算的输入信号序列 yk=-A*Y+B*R; % 递推运算21219048.0905.1104679.0004837.0)(----+-+=zzz z z G 3213214477.004072.0393.11004679.000686.001209.0)()(1)()()()()(------+---+=+==zz z zzzz G z D z G z D z R z Y z G cl )3(004679.0)2(00686.0)1(01209.0)3(4477.0)2(04072.0)1(393.1)(---+-+---+-=k k r k r k y k y k y k yY=[yk;Y(1:n-1)];% 刷新参与递推运算的输出信号序列yt=[yt,yk]; % yt 为记载各采样(kT)时刻输出响应的行向量 t=[t,k*T]; % t 为记载各采样(kT)时刻的行向量(与yt 对应) endplot(t,yt,'*k'); % 绘制各采样(kT)时刻的输出响应图 grid;xlabel('time(s)'); ylabel('y(kT)');超调量 σ% 指响应的最大偏离量h(tp)与终值h （∞）的差与终值h （∞）比的百分数h(tp)-h %*100%h σ∞=∞（）（）峰值时间 tp 指响应超过其终值到达第一个峰值所需的时间上升时间 tr 指响应从终值10%上升到终值90%所需的时间求超调量的程序 maxy=max(yt); yss=yt(length(t));pos=100*(maxy-yss)/yss求峰值时间的程序 for i=1:50if yt(i)==maxy,n=i;end endtp=(n-1)*15/length(t)求上升时间的程序 for i=1:50if (yt(i)<yss*0.1),t1=i;end if (yt(i)<yss*0.9),t2=i;end endts=(t2-t1)*15/length(t)测试和结果．输出的单位阶跃响应为由程序算出的超调量，峰值时间和上升时间超调量pos = 14.0155峰值时间tp =3.5762上升时间ts =1.6887由上面两张截图算出的超调量σ%=（1.163-1.02）/1.02=14.02%峰值时间tp=3.6由上面两张截图可得上升时间tr=2-0.4=1.6性能分析该仿真算法不仅简单易行且仿真精度高。
单片机期末测试实验报告参考模板
MSP430单片机期末设计报告课题名称：基于msp430单片机期末测试题起讫日期：14年6月23日- 14年6月27日学生学号：1200308132 1200308133 学生姓名：张玥梁尧报告成绩：中国计量学院信息工程学院生物医学工程专业目录一．实验仪器简介 (2)二．实验设计 (3)三．实验结果 (6)一：实验仪器简介MSP430单片机简介：MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。
德州仪器1996年到2000年初，先后推出了31x、32x、33x 等几个系列，这些系列具有LCD驱动模块，对提高系统的集成度较有利。
每一系列有ROM 型（C）、OTP 型（P）和 EPROM 型（E）等芯片。
EPROM 型的价格昂贵，运行环境温度范围窄，主要用于样机开发。
这也表明了这几个系列的开发模式，即：用户可以用 EPROM 型开发样机；用OTP型进行小批量生产；而ROM 型适应大批量生产的产品。
MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。
这些特点保证了可编制出高效率的源程序。
MSP430 系列单片机能在25MHz晶体的驱动下，实现40ns的指令周期。
16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加运算）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如FFT等）。
MSP430 单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。
首先，MSP430 系列单片机的电源电压采用的是1.8-3.6V 电压。
因而可使其在1MHz 的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。
采样与保持仿真实验
图1-1仿真原理图
三．仿真过程
图1-2采样周期Ｔ-1０ＭS时系统的输入输出波形
图1-3采样周期T-20MS时系统的输入输出波形
图1-4采样周期T-３0ＭS时系统的输入输出波形
图1-5采样周期Ｔ-40MS时系统的输入输出波形
四．思考与总结
1.在微机控制系统中采样周期T的选择因注意哪些方面？
采样与保持仿真实验
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微分与平滑仿真实验
一．实验目的
1．数/模转换器得零阶保持器作用
零阶保持器：ｚero-orｄeｒｈolder(ＺOH)。
实现采样点之间插值的元件,基于时域外推原理，把采样信号转换成连续信号。
2．零阶保持器在控制系统中的作用
零阶保持器的作用是使采样信号ｅ*(ｔ）每 一采瞬时的值e(ｋT)一直保持到下一个采 样瞬时e［(k＋1）T]，从而使采样信号变成阶梯信号ｅh(ｔ)。
二．实验原理
如下图，控制系统中，给输入阶跃信号，有函数:
plot(y.timｅ,y.siｇnals．ｖalueｓ,x.time，x.siｇnａls.vaｌues)
显然，采样周期取最小值，复现精度就越高，也就是说“越真”。当T 0时,则计算机控制系统就变成连续控制系统了。若采样周期太长。计算机控制系统受到的干扰就得不到及时克服而带来很大误差,使系统动态品质恶化，甚至导致计算机控制系统的不稳定。
零阶保持器的作用是在信号传递过程中,把第ｎT时刻的采样信号值一直保持到第（n+1)T时刻的前一瞬时，把第（n+1）Ｔ时刻的采样值一直保持到(ｎ+２)T时刻，依次类推,从而把一个脉冲序列变成一个连续的阶梯信号。因为在每一个采样区间内连续的阶梯信号的值均为常值,亦即其一阶导数为零,故称为零阶保持器。
通信原理抽样定理及其应用实验报告
一、实验目的
1．通过对模拟信号抽样的实验,加深对抽样定理的理解；
2．通过PAM调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点；
3．学习PAM调制硬件实现电路，掌握调整测试方法。
二、实验仪器
1．PAM脉冲调幅模块，位号：H（实物图片如下）
2．时钟与基带数据发生模块，位号：G（实物图片见第3页）
PAM实验原理：它采用模拟开关CD4066实现脉冲幅度调制。抽样脉冲序列为高电平时，模拟开关导通，有调制信号输出；抽样脉冲序列为低电平，模拟开关断开，无信号输出
图1-2 PAM信道仿真电路示意图
四、可调元件及测量点的作用
32P01：模拟信号输入连接铆孔。
32P02：抽样脉冲信号输入连接铆孔。
32TP01：输出的抽样后信号测试点。
7．取样恢复信号观察：
PAM解调用的低通滤波器电路（接收端滤波放大模块，信号从P14输入）设有两组参数，其截止频率分别为2.6KHZ、5KHZ。调节不同的输入信号频率和不同的抽样时钟频率，用示波器观测各点波形，验证抽样定理，并做详细记录、绘图。（注意，调节32W01应使32TP01、32P03两点波形相似，即以不失真为准。）
8．关机拆线：
实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块
六.实验现象
输入模拟信号观察：将DDS信号源产生的正弦波（频率为2KHZ，峰一峰值2V）
取样脉冲观察：当DDS信号源处于《PDM波1》状态，旋转SS01可改变取样脉冲的频率示波器接在32P02上，可观察取样脉冲波形。
取样信号观察：示波器接在32TP01上，可观察PAM取样信号，示波器接在32P03上，调节“PAM脉冲幅度调制”上的32W01可改变PAM信号传输信道的特性，PAM取样信号波形会发生改变。
信号的采样与恢复
信号的采样与恢复（建筑工业学院电子与信息学院课程设计）2012年06月29日此稿仅为借鉴摘要 (2)正文一、设计目的与要求 (3)二、设计原理 (4)三、设计容和步骤 (5)1．用MATLAB产生连续信号y=sin(t)和其对应的频谱 (6)２.对连续信号y=sin(t)进行抽样并产生其频谱 (7)3. 通过低通滤波恢复原连续信号 (9)四、总结 (12)五、数据分析 (13)六、参考文献 (1)摘要数字信号处理是一门理论与实践紧密结合的课程。
做大量的习题和上机实验，有助于进一步理解和巩固理论知识，还有助于提高分析和解决实际问题的能力。
过去用其他算法语言，实验程序复杂，在有限的实验课时所做的实验容少。
MATLAB强大的运算和图形显示功能，可使数字信号处理上机实验效率大大提高。
特别是它的频谱分析和滤波器分析与设计功能很强，使数字信号处理工作变得十分简单、直观。
本实验设计的题目是：信号的采样与恢复、采样定理的仿真。
通过产生一个连续时间信号并生成其频谱，然后对该连续信号抽样，并对采样后的频谱进行分析，最后通过设计低通滤波器滤出抽样所得频谱中多个周期中的一个周期频谱，并显示恢复后的时域连续信号。
实验中，原连续信号的频谱由于无法实现真正的连续，所以通过扩大采样点的数目来代替，理论上当采样点数无穷多的时候即可实现连续，基于此尽可能增加采样点数并以此来产生连续信号的频谱。
信号采样过程中，通过采样点的不同控制采样频率实现大于或小于二倍最高连续信号的频率，从而可以很好的验证采样定理。
信号恢复，滤波器的参数需要很好的设置，以实现将抽样后的信号进行滤波恢复原连续信号。
一、设计目的与要求1.设计目的和要求1.掌握利用MATLAB 在数字信号处理中的基本应用，并会对结果用所学知识进行分析。
2.对连续信号进行采样，在满足采样定理和不满足采用定理两种情况下对连续信号和采样信号进行FFT 频谱分析。
3.从采样信号中恢复原信号，对不同采样频率下的恢复信号进行比较分析。
信号的抽样与恢复(抽样定理)
实验一 信号的抽样与恢复（抽样定理）一、实验目的1．了解信号的抽样方法与过程以及信号恢复的方法。
2．验证抽样定理。
二、实验设备1．Dais －XTB 信号与系统实验箱 一台 2．双踪示波器 一台 3．任意函数发生器 一台三、实验原理1．离散时间信号可以从离散信号源获得，也可以从连续时间信号抽样而得。
抽样信号()s x t 可以看成连续信号()x t 和一组开关函数()s t 的乘积。
()s t 是一组周期性窄脉冲，如图1-1，s T 称为抽样周期，其倒数1/s s f T =称抽样频率。
图1-1 矩形抽样信号对抽样信号进行傅里叶分析可知，抽样信号的频率包括了原连续信号以及无限个经过平移的原信号频率。
平移的频率等于抽样频率f s 及其谐波频率2f s 、3f s ……。
当抽样信号是周期性窄脉冲时，平移后的频率幅度按sin x /x 规律衰减。
抽样信号的频谱是原信号频谱周期的延拓，它占有的频带要比原信号频谱宽得多。
2．在一定条件下，从抽样信号可以恢复原信号。
只要用一截止频率等于原信号频谱中最高频率f n 的低通滤波器，滤除高频分量，经滤波后得到的信号包含了原信号频谱的全部内容，故在低通滤波器输出端可以得到恢复后的原信号。
3．原信号得以恢复的条件是f s ≥2f max ，f s 为抽样频率，f max 为原信号的最高频率。
当f s ＜2 f max 时，抽样信号的频谱会发生混叠，从发生混叠后的频谱中无法用低通滤波器获得原信号频谱的全部内容。
在实际使用中，仅包含有限频率的信号是极少的，因此恢复后的信号失真还是难免的。
实验中选用f s ＜2 f max 、f s ＝2 f max 、f s ＞2 f max 三种抽样频率对连续信号进行抽样，以验证抽样定理。
4．连续信号的抽样和抽样信号的复原原理框图如图1-2所示。
除选用足够高的抽样频率外，常采用前置低通滤波器来防止原信号频谱过宽而造成抽样后信号频谱的混迭，但这也会造成失真。
通信原理systemview上机实验一
图 12 接受计算器 第二部分：信号的频谱分析 1．正弦信号的频谱分析
用 SystemView 软件实现正弦信号
f1 (t ) A sin(2f 0 t ) 的仿真，设计仿真框图及观察信号时域波形及
频谱。分别选择 A=1，f0=10Hz；A=5，f0=50Hz；A=10，f0=100Hz。通过信号接收器观察信号波形，在分 析窗口中观察信号的幅度频谱。改变参数，可得到正弦信号不同参数时的波形和幅度频谱。
实验 1.1 信号波形及频谱分析
【实验目的】 1) 通过本实验使学生熟悉 SystemView 软件的使用； 2) 了解典型的周期信号和非周期信号的频谱， 建立波形和频谱之间的关系。 研究波形的变化对频谱的 影响，掌握周期信号和非周期信号频谱的频谱。 【实验环境】 Windows XP、2003 Server 等系统，SystemView 软件。 【实验内容】 第一部分：学习 SystemView 1．SystemView 简介 美国 ELANIX 公司于 1995 年开始推出 SystemView 软件工具。SystemView 是基于 Windows 环境的用 于系统仿真分析的可视化软件工具。它界面友好，使用方便。 SystemView 是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，是一个强有力的 动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真 要求。它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合及多速率系统，可用于各种线性、非线性控制系统的 设计和仿真。 SystemView 以模块化和交互式的界面，在大家熟悉的 Windows 窗口环境下，为用户提供了一个嵌入 式的分析引擎。使用 SystemView 你只需要关心项目的设计思想和过程，而不必花费大量的时间去编程建 立系统仿真模型。用户只需使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试，而不必学习复杂 的计算机程序编制，也不必担心程序中是否存在编程错误。 2．SystemView 的特点 （1）能仿真大量的应用系统 能在 DSP、通讯和控制系统应用中构造复杂的模拟、数字、混合和多速率系统。具有大量可选择的库， 允许用户有选择地增加通讯、逻辑、DSP 和射频／模拟功能模块。 （2）快速方便的动态系统设计与仿真 使用用户熟悉的 Windows 界面和功能键（单击、双击鼠标的左右键） ，SystemView 可以快速建立和修 改系统，并在对话框内快速访问和调整参数，实时修改实时显示。 只需简单用鼠标点击图符即可创建连续线性系统、DSP 滤波器，并输入／输出基于真实系统模型的仿 真数据。不用写一行代码即可建立用户习惯的子系统库（MetaSystem） 。 （3）在报告中方便地加入 SystemView 的结论 SystemView 通过 Notes（注解）很容易在屏幕上描述系统；生成的 SystemView 系统和输出的波形图
仿真技术实验程序及思考题解答(仅供参考)
实验一 连续系统的数字仿真一、实验目的1． 熟悉Matlab 中m 文件的编写；2． 掌握龙格－库塔法的基本原理。
二、实验设备计算机、MATLAB 软件三、实验内容假设单变量系统如图所示。
试根据四阶龙格－库塔法，求系统输出y 的动态响应。
1．首先把原系统转化为状态空间表达式：⎪⎩⎪⎨⎧=+=•CXy bu AX X ，根据四阶龙格－库塔公式，可得到： ⎪⎩⎪⎨⎧=++++=+++1143211)22(6k k k k CX y K K K K h X X （1） 其中： ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+++=+++=+++=+=)()()2()2()2()2()(3423121h t bu hK X A K h t bu K h X A K h t bu K h X A K t bu AX K k k k k k k k k （2） 根据（1）、（2）式编写仿真程序。
2．在Simulink 环境下重新对上述系统进行仿真，并和1中结果进行比较。
四、实验结果及分析要求给出系统输出响应曲线，并分析计算步长对龙格－库塔法的影响。
计算步长对龙格－库塔法的影响：单从每一步看，步长越小，截断误差就越小，但随着步长的缩小，在一定求解范围内所要完成的步数就增加，不但引起计算量的增大，而且可能导致舍入误差严重积累，因此同积分的数值计算一样，微分方程的解法也有选择步长的问题。
源程序：r=5;numo=[1];deno=[1 4 8 5];numh=1;denh=1;[num,den]=feedback(numo,deno,numh,denh);[A,b,C,d]=tf2ss(num,den);Tf=input('仿真时间 Tf= ');h=input('计算步长 h=');x=[zeros(length(A),1)];y=0;t=0;for i=1:Tf/h;K2=A*(x+h*K1/2)+b*r;K3=A*(x+h*K2/2)+b*r;K4=A*(x+h*K3)+b*r;x=x+h*(K1+2*K2+2*K3+K4)/6;y=[y;C*x];t=[t;t(i)+h];endplot(t,y)Tf=5 h=0.02五、思考题1．试说明四阶龙格－库塔法与计算步长关系，它与欧拉法有何区别。
最新仿真实验报告-真空实验
最新仿真实验报告-真空实验
在本次的真空实验中，我们旨在探究物质在真空环境下的行为和变化。
实验的主要目的是验证和理解在无空气、无压力的条件下，物质的稳
定性和反应性是否会有所不同。
实验设备包括一个高精度真空泵、温度控制系统、压力传感器以及用
于观测的高速摄像机。
实验样品为多种不同材质的样品，包括金属、
塑料、玻璃和有机材料。
实验步骤如下：
1. 首先，将实验样品放置在特制的实验舱中，并确保所有设备均已校
准并准备就绪。
2. 启动真空泵，逐步抽取实验舱内的空气，直至达到预定的低压环境。
3. 通过压力传感器监测并记录实验过程中的压力变化。
4. 在达到真空状态后，使用温度控制系统对实验舱内的温度进行精确
调控，并保持在实验所需的特定温度。
5. 观察并记录样品在真空环境下的物理和化学变化，包括颜色变化、
形态变化、可能发生的化学反应等。
6. 使用高速摄像机捕捉样品变化的详细过程，以便后续分析。
7. 实验结束后，缓慢恢复实验舱内的压力至常压，并取出样品进行后
续的详细分析和评估。
实验结果显示，在真空环境下，金属样品的氧化速率明显降低，塑料
和有机材料的挥发性减弱，而玻璃样品则未观察到显著变化。
此外，
某些化学反应在真空中进行得更为缓慢或完全不发生，这可能与反应
机制中涉及的气体分子有关。
通过本次实验，我们进一步确认了真空环境对物质性质的影响，为未
来的材料选择和化学反应控制提供了重要的参考数据。
未来的工作将集中在分析真空环境下特定化学反应的机理，以及探索在这种条件下制备新材料的可能性。
计算机仿真技术实验报告
《计算机仿真技术》实验指导书实验一 状态空间模型的仿真一、实验目的通过实验，学习4阶龙格-库塔法的基本思路和计算公式，加深理解4阶龙格-库塔法的原理和稳定域。
加深理解仿真的稳定性，仿真步长对仿真精度的影响。
二、实验内容1、线性定常系统[]1112223332010002001010060000600x x x x x u y x x x x -⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-+=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦&&&；)(1000)0()0()0(321t u x x x =⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡2、非线性系统()()()()()()()()xt rx t ax t y t yt sx t bx t y t =-⎧⎨=-+⎩&& 其中：r=0.001, a=2⨯10-6, s=0.01, b=1⨯10-6, x(0)=12000, y(0)=600。
三、实验原理运用SIMULINK 仿真工具进行实验。
四、实验设备和仪器微型计算机、MATLAB 软件。
Sources(信号源)，Sink(显示输出),Continuous(线性连续系统)，Discrete（线性离散系统)，Function & Table （函数与表格)，Math(数学运算)， Discontinuities (非线性)，Demo （演示）五、实验方法运行MA TLAB ，在MA TLAB 窗口中按SimuLink 按钮，启动SimuLink 库浏览器，在浏览器窗口上选create a new modem 命令，得到一个空模型，从Library: SimuLink 窗口中找到需要的模块，将这些模块拖到空模型窗口中。
将空模型窗口中的排好，并按要求连接。
在保存好的模型窗口中，选Simulation\Paramters 命令设置各模块的参数和仿真参数。
数字信号处理实验
实验二 IIR、FIR数字滤波器设计
三、实验内容
1. 产生三频率叠加的信号。 2. 显示其频谱分布。 3. 设计一低通IIR滤波器，滤除最高频率信号。 4. 设计一低通FIR滤波器, 滤除两个高频信号。
实验二 I个频率分量，三个信号的频率分 别为100Hz，1400Hz，3000Hz，功率大小一样，绘制其时域 及频谱； ②设计一IIR滤波器，滤除1400Hz和3000Hz，IIR滤波器要求 幅度特性图在通带和阻带均为单调下降，阻带衰减大于40dB ，绘制滤波器及滤波后的时域及频谱； ③设计一FIR滤波器，滤除3000Hz的信号，FIR滤波器(任选 一个要求) i.带内波动小于1dB，带外衰减大于47dB
二、学时安排
2学时
实验一模拟信号采样与重构及频谱分析FFT
三、实验内容
1 给定一连续信号，如正弦、矩形等信号，采用 数字化方式进行近似表示，并描述其频谱，绘 制对应的时域及频谱图。
2 对该连续信号，按不同采样频率进行采样，绘 制对应的时域离散信号的时域及频域图，分析 不同采样率对频谱的影响。
3 对按不同采样率离散后的信号分别采用理想低 通或零阶保持器进行恢复，比较恢复效果。
ii. 过渡带小于4 /8
绘制FIR滤波器及滤波后的时域及频谱；
实验报告填写要求
1. 按照电子工程系实验报告格式要求进行填写；
2. 附上实验的MATLAB原程序；
实验结束时
实验设计完成后，请在场指导老师进行检查程 序及结果，得到老师允许后方可离开。 实验指导老师为：
数字信号处理实验
实验一模拟信号采样与重构及频谱分析FFT
一、实验目的
本实验重在使学生通过MATLAB的编程仿真及绘图，对模 拟信号按照采样定理的要求进行采样，图形表示，再对离散信 号进行无失真重构，对采样前后的信号进行频谱分析，使学生 能够利用计算机完成对信号的上述处理与变换功能，分析频谱 现象。
光电跟踪平台脱靶量滞后补偿方法
光电跟踪平台脱靶量滞后补偿方法吕明明; 侯润民; 柯于峰; 侯远龙【期刊名称】《《西安交通大学学报》》【年(卷),期】2019(053)011【总页数】7页(P141-147)【关键词】光电跟踪平台; 脱靶量滞后; 非线性跟踪微分器; 直接预测补偿; “当前”统计模型【作者】吕明明; 侯润民; 柯于峰; 侯远龙【作者单位】南京理工大学机械工程学院 210094 南京【正文语种】中文【中图分类】TP274光电跟踪平台通常利用可见光或红外图像跟踪器及伺服控制系统,来实现对目标的自动跟踪[1],广泛应用在火控、制导、靶场测试和激光通信等领域[2]。
图像跟踪器根据所采集图像来计算目标相对视轴的偏差,即脱靶量,并结合光电平台的测角或测速传感器计算目标实际位置和速度。
伺服控制系统以此来控制光电平台机构往偏差减小的方向运动,使目标始终处于视场中央。
图像跟踪器在计算脱靶量时,需要经过图像信号的建立和处理、由跟踪算法提取目标位置以及信号传输等环节,因此脱靶量输出往往滞后于目标实际成像时间[3]。
光电跟踪平台的主要任务就是捕捉和跟踪目标,而脱靶量的滞后会引起系统的超调和振荡,降低目标跟踪的精度,甚至导致目标捕捉和跟踪的失败。
由脱靶量的产生机理及处理过程可知,解决其滞后问题可以从以下3方面考虑:提高图像采集帧频,减少图像跟踪算法运算时间,利用预测模型直接或间接估计目标位置。
伺服控制系统的输入是脱靶量与平台位置的合成值,因此用于脱靶量滞后的预测补偿分为合成前预测和合成后预测。
合成前预测是指通过滞后脱靶量直接估计目标不含滞后的脱靶量,再将预测值与平台位置合成[4-6],而合成后预测是指先人为将平台传感器的反馈值延迟,使其与脱靶量在时间轴上保持一致,再通过合成值进行估计伺服控制系统的输入值[7]。
脱靶量滞后是光电跟踪系统中不可忽视的问题,如何进行补偿一直是国内外研究的热点。
文献[4]利用线性Pade逼近分析光电成像传感器的纯延迟,并采用卡尔曼滤波的多步预测法来补偿脱靶量滞后。