实验一 模拟信源数字化的建模与仿真

一．实验目的：

1、掌握MATLAB语言的基本命令、基本运算、函数等基本知识；

2、掌握MATLAB语言的程序设计流程和方法；

3、掌握模拟信源数字化的建模与仿真方法。

二．实验内容及步骤：

1、编写MATLAB函数文件仿真实现模拟信号的抽样过程；

1）单频正弦波模拟信号的抽样实现。要求输入信号的幅度A、频率F和相位P可变；要求仿真时间从0到2/F，抽样频率分别为Fs=F、Fs=2F、Fs=20F；要求给出相应抽样信号samp11、samp12、samp13的波形图。

2）多频正弦波合成模拟信号的抽样实现。要求输入信号为幅度A1、频率F1、相位P1的正弦波和幅度A2、频率F2、相位P2的正弦波的叠加；要求仿真时间从0到2/min（F1，F2），抽样频率为Fs=max(F1,F2)、Fs=2*max(F1,F2)、Fs=20*max(F1,F2)；要求给出相应抽样信号samp21、samp22、samp23的波形图。

2、编写MATLAB程序仿真实现模拟信号的量化过程；

1）单频正弦波模拟信号均匀量化的实现。要求对抽样信号sampl3归一化后再进行均匀量化；要求量化电平数D可变；要求输出信号为平顶正弦波；要求给出量化序号indx1，给出量化输出信号quant1的波形图，并与抽样信号samp13画在同一图形窗口中进行波形比较。

2）改变量化电平数，分析它和量化误差的关系，并给出仿真图；

3）多频正弦波合成模拟信号均匀量化的实现。要求对抽样信号samp23归一化后再进行均匀量化；要求量化电平数D可变；要求输出信号为平顶正弦波；要求给出量化序号indx2，给出量化输出信号quant2的波形图，并与抽样信号samp23画在同一图形窗口中进行波形比较。

4）要求对抽样信号sampl3归一化后再分别进行满足A律和u律压缩的非均匀量化；要求压缩参数a、u可变；要求量化电平数D可变；要求输出信号为平顶正弦波；要求给出量化输出信号quant11和quant12的波形图，并与抽样信号samp13画在同一图形窗口中进行波形比较。

5）比较quant1、quant11和quant12与抽样信号samp13的误差大小，给出自己的仿真结论。

3、编写MATLAB程序仿真实现模拟信号的编码过程；

1）单频正弦波模拟信号PCM二进制自然编码的实现。要求按量化序号indx1给出PCM二进制自然编码；要求给出编码后的数字序列pcm1。

2）多频正弦波合成模拟信号PCM二进制自然编码的实现。要求按量化序号indx2给出PCM二进制自然编码；要求给出编码后的数字序列pcm2。

三．实验结果（仿真波形图） 1.（一）单频正弦波模拟信号的抽样

0-15

samp11

幅度

-1-2-15

t

samp12

2幅度

0-20

0.001

0.002

0.003

0.004

0.0050.006t

samp13

0.007

0.008

0.009

0.01

5

幅度

0-50

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005t

0.006

0.007

0.008

0.009

0.01

（二）多频正弦波合成模拟信号的抽样

samp21

2

幅度

0-2t

samp22

2

幅度

0-20

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010.012t

samp23

0.014

0.016

0.018

0.02

5

幅度

0-5t

2.（一）单频正弦波模拟信号均匀量化

samp13

度

幅

t

quant2

度

幅t

量化序号：当[samp13]=quant1(3,200,0,30)时

indx1 =

Columns 1 through 15

15 20 24 28 30 30 30 28 24 20 11 7 3 1

Columns 16 through 30

0 1 3 7 11 15 20 24 28 30 30 28 24 20

Columns 31 through 41

16 11 7 3 1 0 1 3 7 11 15

（二）量化误差：量化电平数为80

度

幅tx 10-3

增量误差

0.5值差

误0量化电平数

量化信号与输入信号差值比较

2

度

幅0

-2tx 10-316 30

由仿真图可得结论：量化电平数D越大，量化误差越小。

（三）多频正弦波合成模拟信号均匀量化

samp23

4

2

幅度

-2

-400.0020.0040.0060.0080.01

t

quant20.0120.0140.0160.0180.02

1

幅度-1

-2t

indx2 =

Columns 1 through 15

15 20 24 27 29 30 30 29 27 24 21 18 14 11 9

Columns 16 through 30

8 8 9 11 13 15 18 20 22 23 23 22 20 17 13

Columns 31 through 45

10 7 4 2 0 1 2 4 7 11 15 20 24 27 29

Columns 46 through 60

30 30 29 27 24 21 18 14 11 9 8 8 9 11 13

Columns 61 through 75

15 18 20 22 23 23 22 20 17 13 10 7 4 2 1

Columns 76 through 81

1 2 4 7 11 15

(四)对抽样信号sampl3归一化后再分别进行满足A律和u律压缩的非均匀量化

samp13

10

幅

度

0-10

5

10

15

20

25

30

35

40

45

t10

-110-1

3.（一）单频正弦波模拟信号PCM二进制自然编码

pcm1= 101000 101010 101011 101100 101101 101110 101111 110000 110001 110010 110011 110100 110101

110110 110111 111000 111001 111010 111011 111100 111101 111110 111111 1000000 1000001 1000010

1000011 1000100 1000101 1000110 1000111 1001000 1001001 1001010 1001011 1001100 1001101 1001110 1001111

1010000 1010000

samp13

quant1

1

0.50

-0.500.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.0160.0180.02

（二）多频正弦波合成模拟信号PCM二进制自然编码

pcm2 =1111

10111

11110

-4samp23

0123

quant245x 106-6

1

0.5

-0.500.511.522.533.544.5

x 10-7

四．仿真结论

1.在进行单个模拟信号的抽样时，只有当抽样频率满足抽样定理，即：fs?2fm

时，抽样后的信号才能无失真的恢复原始信号；其他情况则失真。多个模拟信号进行抽样时，只有满足fs?max?f1,f2?时，抽样后的信号才能无失真的

恢复原始信号。

2.在进行单个模拟信号的均匀量化时，量化电平数D越大，量化误差越小。而且量化后的信号与原信号误差不是很大，曲线图基本相同。

3.对模拟信号进行A律和U律压缩的非均匀量化时，量化误差比较大。

 

第二篇：嵌入式系统概论 实验 7- 模数转换器实验 实验报告7-1

电子科技大学中山学院 学生实验报告

一、基础实验

（1）实验代码中，将下面这句代码去掉可以吗？为什么

while( (ADDR&0x80000000)==0 );            

  不可去掉。AD转换需要时间，如果没有判断是否完成AD转换就进行后面语句的执行，则容易导致所传数据未转换完而缺失。

（2）请解释如下实验代码，说明ADC_Data * 3300及ADC_Data / 1024的目的。

        ADC_Data = ADDR;                                                 

        ADC_Data = (ADC_Data>>6) & 0x3FF;             

        ADC_Data = ADC_Data * 3300;                    

        ADC_Data = ADC_Data / 1024;

用于保存所转换的结果，并对所转换的结果进行操作。取高10位，然后用乘以参考电压3300得出电压值。然后除以1024得出AD转换之后的二进制数。

二、提高实验

（3）若需要MAT0.1引脚的下降沿信号启动ADC，应如何修改实验参考程序？