计算机辅助设计与仿真实验报告

1、实验报告课程名称：计算机辅助设计与仿真实验题目：计算机辅助设计与仿真专业班级：学生姓名：学生学号：实验时间：指导教"帀：实验一 matlab基本操作一、实验目的1、熟悉matlab环境。2、掌握matlab矩阵输入、运算以及matlab的数值运算功能。3、掌握各种数据的创建，访问，扩建，缩减。创建一个2*2元宝叔祖，扩充和缩减二. 实验内容及结果1 > 利用help命令，查找plot、stem、clearclc who> whos0*> 等的帮助文件。同时练习helpdesk 命令。2、在命令窗口中运行demo命令，运行有关通信、信号处理的演示。3、输入x=1,2,

2、3,y=4,5,6,计算z=x.*y, z=x.y, z=x.ay, z=x.a2, 2 .ax yo 以及输入d二 l,4,7;&5,2;3,6,0,计算z二dt,d43, z=3.ad,掌握元素运算和矩阵运算的区别。解：>> x=l 2 3;» y二4 5 6;» z=x. *yz =41018» z=x. yz =4. 00002. 50002. 0000» z二x. "yz =132729» z二x. 2z =1 49» z=2. ' x yz =2 48163264» d二1,

3、4,7;& 5, 2;3, 6, 0d =1478l2360»z 二l3z 二627636510804957516486612441»z=d."3z 二1643435121258272160»z=3."dz =381218765612439277291pi*x, x*y yx,验证矩阵的左乘与右乘不相等,4、输入x二卜 1 0 1,计算y=x-1, l=length(x), 此外,试举例比较size和length的区别。解：» x=-l 0 1;» y=x-1y =-2 -1 0» l=length(x)1

4、 =3» pi*xans =-3 141603. 1416» x*y'ans =2» y' *xans=20-210-1000>> size(x)ans -135、输入a=l,2,3;4,5,6,b=2,4,0;l,3,5,d=l,4,7;8,5,2,;3,6,0,计算da；a/d,掌握矩阵的左除与右除 的含义。解：» a二1,2,3;4,5,6;» b二2, 4,0; 1,3, 5;» d二1,4, 7;& 5, 2, ;3, 6, 0;» da'ans=-0.03700. 51

5、85-0. 1481 » a/d01.00000ans=0. 40740. 74070. 07410. 00000. 40740. 0000y = x3 +(x-0.98)2 /(x +1.25)3 一 5(x + 丄),x = 2,x = 46、(1)计算x时值。(2)cos60°-79-v2解：(1) » y1=2a3+(2-0.98)a2/(2+1.25)a3-5*(2+1/2) yi =-4.4697 » y2=4a3+(4-0.98)a2/(4+1.25)a3-5*(2+1/4) y2 =52.8130 (2)» cos(pi/3)-

6、sqrt(9-sqrt(2)ans =-2.25427、请建立一个等比数列，然后由它产生一个对角阵，并储存这个矩阵。调出上面储存的矩阵，并由它产生一个列向量。解：» a=l 2 48 16a =1 24816» b=diag(a)b =1 00000 20000 04000 00800 00016» b(:,3)ans =004008、向量的产生，直接输入利用1 inspace logspace及t=m:s:n方式产生，并对所产生的向量进行加减乘除操作，区分向量操作与矩 阵的区别。解：直接输入：» a=l 234567a =1234. 33335. 50

7、006. 66677. 83339. 0000>> b=1 inspace (2, 9, 7) b =2. 00003. 1667» c二logspace (1, 2, 7) c 二10.000014.678021.544331.622846.41596& 1292100.0000» b+cans =12. 000017. 844725. 877737. 122853. 082675. 9625109. 0000» b-cans =-8. 0000-11.5113-17.2110-26.1228-39.7492-60.2959-91.0000&

8、#187;b. *cans =20. 000046. 480393. 3588173. 9253309. 4393533.6788900. 0000»b. cans =5-00004. 63524. 97185. 74966. 96248. 6973ii. mi三、总结(1) 思考题1、matlab中元素运算和矩阵运算的区别是什么？答：元素运算用：.+、.、.*、./ ,即点加、点乘等等，是对元素的运算操作；矩阵用汁、仁/ ，可能 会改变矩阵的维数。2、矩阵的左除与右除的含义是什么？答：xa=b 即：x=b/a,右除；ax=b 即：x=ab ,左除。(2) 实验体会：对于这次实验，由

9、于已经学过matlab这门课，所以觉得比较基础，没有什么困难，只不 过要清楚元素运算和矩阵运算的区别。通过这次实验，我更加熟悉了 matlab的环境。实验二、m文件的编写及调试、实验目的1、熟悉matlab屮m文件的编辑环境；2、掌握matlab中m文件的编写与调试；3、熟悉matlab中基本程序语句的使用；实验内容及结果1、在命令窗口屮输入edit命令，观察m文件编辑器的组成及各部分功能。2、在命令窗口屮输入help function,观察function函数的功能，并编写排序函数对输入元素进行排序： 格式：paixu(a,b),其中a为一矩阵或向量，函数实现对a中元素进行排序，b为0表示升

10、序，为1表示降序; 当a为矩阵时实现对矩阵a的各行进行排序。(要求，循环结构分别利用for、while语句实现；升降序选择用 switch语句实现)。解：m文件(for)：funct1 on a=paixu(a, b);c=length(a);switch bcase 0for i=l:ct;for j二i+l:c;if (a(i)>a(j)k=a(i);a(i)=a(j);a(j)=k; a=a;endendendcase 1for i=l:ct; for j=i+l:c; if (a(i)<a(j) k=a(i);a(i)=a(j);a(j)=k; a二 a;endendend

11、end调试：» a=2 5 1 6 9 3;» paixu (a, 0)ans =123569» paixu (a, 1)ans =965321m文件(while)：function a=pai xu(a, b)c=length(a);switch bcase 0i=l； while(i<=c-l) if (a(i)>a(i+l) k二a(i);a(i)=a(i+l);a(i+l)=k; i=i+l;enda二 a;endcase 1i=l；while (i<=c-l) if (a(i)<a(i+l) k 二 a(i);a(i)=a(i+l

12、);a(i+1)二 k;i二i+l;enda=a;endend» a=2 5 1 6 9 3;» paixu (a, 0)ans =123569>> paixu(a, 1)ans =9653213、根据2中观察所得的function帮助内容，在paixu函数小加入提示别人调用该函数的帮助内容。 m： function a=paixu(a, b);c=length(a);switch bcase 0for i=l:ct;for j二i+l:c;if (a(i)>a(j)k=a(i);a(i)=a(j);a(j)=k;a=a;endendendcase 1fo

13、r i=l:ct;for j二i+1:c;if (a(i)<a(j)k=a(i);a(i)=a(j)；a(j)=k;a=a;endendendendhelp paixu4、自行编写函数，定义全局变量及局部变量，并进行访问，观察全局变量与局部变量的区别。 解：局部变量：function localx = rand (2, 2);y = 6 7 8;3 9 4;z ='函数中的变量； u = x, y, z);disp(z)whoslocal函数中的变量namesi zebytesclassu1x3272cellx2x232doubley2x348doublez1x612charat

14、tributes全局变量： global xyz » xyz=43 xyz =43whosattributes globalnamesizebytes classxyzlxl8 double>> xyz=54xyz =54» clear xyz» whoshave been changed to match the>> whos globalnamesi zebytesclassxyzlxl8double» xyz二78xyz =78>> whosnamesizebytesclassxyzlxl8double»

15、; globalxyzattributes globalattributeswarning: the value of localvariables mayglobals future versions of matlab will require that you declare a variable to be global before you use that variable.» xyz xyz =545、编写一个函数，输入参数个数为25,输出参数个数为13,利用函数nargin> nargout及nargchk完成 判断输入参数个数功能，输入、输出参数个数不同，函数

16、返回结果不同。当输入或者输出参数个数不在此 范闱内时，返回错误或警告提示。(error»£warning) 解：unct i on c = testarg (a, b) %testarg检测输入输出参数个数%该函数根据不同的输入输出参数个%数进行相应的操作if (nargout '二 1)dispf使用该函数必须指定一个输出参数!)；returnendswi tch nargincase 0dispc使用该函数至少需要一个输入参数!')；c =；returncase 1c = a. 2;case 2c = a+b;end6、编写m文件试用input函数的功能

17、：解：function lqma二input ('输入(1, 5, 10);»lqm输入(1,5,10):117、提示,请输入分别实现输入数字和字符串解：function lqminput ('请输入数字：n');input ('请输入字符串:'s')» lqm请输入数字：24678请输入字符串：longqianmeians =iongqianmei8、请编写一个判断数据(整数)奇偶性的函数。两种方法(1、('用if-elseif-end语句判断奇偶数'),2、 用switch-case语句判断奇偶数)解：第一

18、种方法： function y二f(x) if (mod (x, 2)dispc 奇数');elsedisp('偶数');end» f(89)奇数» f(36)偶数第二种方法：function y二y(x)y二mod(x,2);switch ycase 0y=0；case 1y二 1;end» y(36)ans =0» y(57)ans =1三、总结1、matlab中m文件的编写与调试的过程是什么？答：在file-new- m file*里面编写m文件，看右边的调试框，当呈现红色时说明有语法错误等，直到是绿 色为止，程序已然无任何

19、语法错误，然后保存在mat lab的根目录work里面。2、matlab中基本程序语句的如何使用？答：调用m文件可直接调用文件名，注意文件名不能用ma t 1 a b自带的函数命名，否则就不能正常调 用m文件。因为一同会优先考虑那是系统函数，而不是文件名。3、实验体会：此次实验，根据实验题目和老师的课件，基本上没什么问题，最大的问题是在编写m文 件排序上，由于要用到c语言的知识，所以有很多不熟，不过在同学和老师的帮助下，最终还是成功了。实验三、matlab绘图及信号产生一、实验目的1、掌握matlab的二维、三维绘图方法；2、掌握matlab产生基本的信号。二、实验内容及结果1 绘制如下图所示

20、的图形(使用plot ezplot meshgrid surf mesh)。解：(1) » t=0:pi/25:2*pi；x二sin (t);y二cos(t);plot (x, y), grid on»(2) » t=0:pi/50:2*pi;yl二sin(t);y2二cos (t);plot(t,yl,'r',t,y2,' :b'),title('正弦曲线和余弦曲线'),xlabel('弧度值')，ylabel('函数值')，gridon»(3)其中f(x,y)=3*(1

21、-x).a2.*exp(-(x.a2)-(y+ 1).a2)-10*(x/5-x.a3-y.a5).*exp(-x.a2-y.a2)-l/3*exp(-(x4-1 ).a2-y.a2) » x,y=meshgrid(-4:0.125:4);z=3*(l -x).a2.*exp(-(x.a2)-(y+ l).a2)-10*(x/5-x.a3-y.a5).*exp(-x.a2-y.a2)-l/3*exp(-(x+1 ).a2-y.a2);» subplot(2,1,1 );mesh(x,y,z) ;grid on» subplot(2丄2);surf(x,y,z);g

22、rid on» shading interp»41on2、利用sin、cos、sawtooth> square分别生成一连续和离散时间周期信号，要充分利用其中每个函数的 参数。解：»n=0:pi/20:2*pi;» yl=sin(n);» subplot (2, 1, 1), plot (n, yl), grid on>> subplot(2, 1,2), stem(n, yl), grid on>> y2=cos(n);» subplot (2, 1, 1), plot (n, y2), grid on

23、» subplot (2, 1, 2), stem(n, y2), grid on»» t=0:pi/10:10*pi;y3=sawtooth(t, 1);subplot (2, 1, 1), plot (y3), grid on subplot (2, 1, 2), stem(y3), grid on »»t=0:0. 001:15*pi; y二square (t, 20); plot(t, y);axis(0 25 -1. 5 1. 5)»»n=-10:10; y=square (n,20); stem(y)»

24、3、分别生成离散吋间的单位冲击信号和单位阶跃信号。 解：冲击函数» n二1:1o;n二5;» seg二n-n=o;>> stem(n, scg)»0.90.80.70.60.50.40.30.21111 1 11 1 11 1 11 1 17 1 1 1 1illi ilia lilt ilia1 1 11 1 11 1 11 1 11 1 1lilt illi illi illi ill1 1 11 1 11 1 11 1 11 1 17171ilia lilt lilt illi 丄.丄一一1 1 11 1 11 1 11 1 11 1 1illi

25、 illi lilt iliailli1 1 11 1 11 1 11 1 11 1 1illi illi illi illiilli r r 111111111111tttt"illiilli1111 illi1 丄1一丄-一 llll1l111iiiiii11111111illiilli illi111lllllll1l111illi111111111111illirrr111111111111.- .ttttilliilliilli 1111丄.丄丄1 111111111111?6illiilliilli illi 6110阶跃函数» n二l:10;n=5;»

26、; seg=n-n>=oj;» stem(n, seg);grid on»oo4、编写程序产生如图1所示的信号向量，并绘制图形。解：>> t=-6:0. 01:6;»y= (2). *(t>=-6&t<-4) + (2*(t+3)2). *(t>=-4&t<-2) + (2). *(t>=-2&t<0) + (t+2). *(t>=0&t<3) + (-0 .5*t+3). * (t>=3&t<=6);» plot (t, y) ;gri

27、cl on»三、总结对于mat lab绘图和信号产生实验，前面基本上没什么难度，最大的难度是最后一个分段函数，本以 为还要编写m文件程序来绘图，结果老师讲解了更简单的方法，对于此次实验，我受益匪浅。实验四、基本simulink仿真系统设计一、实验目的1、熟悉matlab中基本simulink仿真环境；2、掌握simulink进行系统仿真设计的基木步骤;3、了解simulink中各模块库；4、掌握仿真系统参数设置及子系统封装技术；实验内容及结果1、在命令窗口屮输入simulink命令，观察其模块库的构成；2 了解专业模块库中的communication及dsp,熟悉其中的demo。3、

28、新建一个模型文件，搭建一个简单的simulink信源系统信宿仿真模型，并进行系统仿真。改变系统 仿真环境参数，观察其变化。解：改变参数后4、在3步基础上，构建子系统，并设置封装参数，至少2个，以变量方式传递。 解：疔注姿1封装:subsystemii0 -1 ii+ +illiilli illi illi illi> in1illi + + +out2示波蹇方波ff亏示茨总1<«rr2age messurement5 i11i丄i02468105、完成一正弦稳态电路的simulink模型仿真及m文件方式仿真实现，并比较两种方式各自的优缺点。 解：10m文件：w二1,2;u

29、s二10, 0;is二0, 5;z1 二l./(0. 5*v*j);z4=l*w*j;z2=2, 2;z3=2, 2;uoc= (z2. / (z1+z2) -z4. / (z3+z4). *uszcq二z3. *z4. /(z3+z4)+z1. *z2. /(z1+z2)u=is. *zeq+uocdisp(' wum phi，)disp(w，, abs (u，), angle (u，)*180/pi)» u= 3.1623*cos(t-18. 4349)+7. 0711*cos(2*t-8. 1301)» explot (u, 0, 20)»三、总结1

30、、simulink的基本功能是什么？答：交互式、图形化建模环境；交互式仿真环境；专用模块库(blocksets)2、simulink进行系统仿真设计的基本步骤是什么？ 答：选择模块；模块连接；信号组合与分支；运行仿真。3、如何封装一个子系统？答：点击要封装的部分后，再单击右键，点封装。4、实验体会：这次实验是将我们的理论知识化为操作能力的开端，让我们更加的理解的理论知识， 也提高了我们学习知识的兴趣。在实验操作中，有些问题，对于我來说，在simulink仿真时，寻找模块是 我最大的问题，时常找很久都没有找到，不过现在知道怎么寻找了，以后我应该多多练习。实验五、基于simulink数字逻辑电路仿

31、真一、实验目的1、进一步熟悉matlab屮基本simulink仿真环境及子系统封装技术；2、掌握simulink数字逻辑电路仿真系统的设计方法；3、熟悉基本触发器模块的使用；4、体会simulink系统仿真与m文件系统仿真的差别；二、实验内容及结果1、设计一83线二进制编码器仿真系统，观察其仿真结果；将其封装为一个子系统模块，并设置传递参 数。解：参数设置：pulse generator模块：pulse type选择sample based；period设置为8；pulse width设置为 1；phase delay： x0x7依次设置为07；logical operator模块：opera

32、tor 选择为 ornumber of in put ports 设置为4scope模块:设定坐标轴个数为8 （输入）和3 （输出）,tick label选择allx7scope:1 11iiii1 11li i i i i024681012141611i111ii1111 1 1i i1024681012141611it nii1li i il 1i02z16810121416ziii丨1iii1i i1 1 1 1 1 1 102468101214161 1 11i i i1 1i0246810121416!11i1 1 1 1 1i 1 111 1 1 102468101214161 1

33、1i 1 111i i i1 1i02468101214161 111 1iiii1 1)i1 0 11 0 11011 0 11 0 11 0 11 0 11 0 110121416scopel:50024681012141b0268101216414封装:x7子系统:ins2、设计一38线二进制译码器仿真系统，观察其仿真结果；将其封装为一个子系统模块，并设置传递参 数。利用编码器和译码器子模块搭建系统，观察输入与输出是否相同。解：operator输入：封装:sccpx子系统:ci>nin1-> notlogicaloperatorcz>qin2notlogicaloper

34、stoclcemsoope ；in3logicaloc<rat<x2三、总结1、simulink数字逻辑电路仿真系统的设计方法是什么？答：先根据要求设计电路，再根据电路图选择合适的模块进行模块连接，最后进行仿真。2、实验体会：这次实验主要是进一步熟悉matlab中基本simulink仿真环境及子系统封装技术; 掌握simulink数字逻辑电路仿真系统的设计方法；熟悉基本触发器模块的使用；体会simulink系统 仿真与m文件系统仿真的差别。通过实验我已经十分熟悉了数字逻辑电路仿真的设计方法。实验六、proteldxp中电路原理图设计、实验目的1、熟悉proteldxp屮原理图设计环

35、境；2、学握基本的电路原理图设计方法；3、熟悉原理图元件库的添加过程；4、熟悉原理图元件库中的基本元器件符号;5、掌握层次原理图设计的基本方法。二、实验内容及结果1、打开proteldxp软件，观察界血构成；创建一个工程，在工程中添加一个原理图文件，观察原理图文件编辑器的界面环境构成。 解：vcc£tr£f-vddao"vkidyalwa：空modeax】灯i51ivccjvccvcct血 tnkei：:a1kplot： fhtiex p1.2xxi：1p13txl1p14d£t2 pldctipm z 二p5oxxd5 pmtxd3 p3：iyfq p

36、52int： f34t0 p3jt1 二：匹rst alzflexvccp2oa5p： 1a9 f22a1：- p2 a1)a13 p： 6a14 f：mo add ku ad】 p0：ad： kl3ad2 k»4.d4 眈ad, p0.6.o5 mwc22、在design下打开browse library窗口，观察分立元器件库元件符号及基本接插件库中元件符号；(举例：电感/电阻/电容，数字74系列，与非门等)3、对第二步中所绘制的电路原理图进行保存、编译、查错处理，直至完整无误后生成元器件报表。并 自行保存以备下次实验调用。4、对1步屮所绘制的电路原理图以自下而上的方式实现。三、总

37、结1、proteldxp中电路原理图设计基本步骤。 答：(1)、原理图设计；(2) 、生成网络表；(3) 、印制电路板设计；(4) 、生成印制电路板报表并打印印制电路板图。2、实验体会：本次实验主要是熟悉proteldxp的界面，为下次的实验做准备，对下一次实验的顺利进 行起着至关重要的作用。实验七、proteldxp中印制电路板设计、实验目的1、进一步熟悉proteldxp屮绘制原理图的方法；2、熟悉pcb编辑器环境；3、掌握proteldxp中pcb的基本设计方法；4、熟悉pcb元件库的添加过程及基本库元件的封装形式;5、熟悉proteldxp中各类报表；二、实验内容及结果1、打开prot

38、eldxp创建一个工程，新建一个原理图文件，绘制实验六的原理图。绘制过程中注意观察所调用元件的封装形式。 解：vccj1c6tc与 fo1472；r£f-vddao"wkidyalga：d?tmodeax】灯ivcc|vccplot： fht2ex pl2rxi：1 p13txd1 p14d<t2 pl-jdcrjvccfoo ado po.l .adi f ： ： ad2pcl3 ad3pmint丄p04.w4pl /intifot ad,p5oxxd5po-5ad6 wad，p: 1txd3p; 2ixt0p2oa5p53ixt：p2.4t0p2* a10p3jt1p：: allp; &quo