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《信号与系统》实验指导书

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实验一函数信号发生器

一、实验目的

1、了解函数信号发生器的操作方法。

2、了解单片多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点。

3、熟悉信号与系统实验箱信号产生的方法。

二、实验内容

1、用示波器观察输出的三种波形。

2、调其中电位器、拨位开关,观察三种波形的变化,了解其中的一些极限值。

三、实验仪器

1、20M双踪示波器一台。

2、信号与系统实验箱一台。

四、实验原理

1、MAX038的原理

MAX038是单片精密函数信号产生器,它用±5V电源工作,基本的振荡器是一个交变地以恒流向电容器充电和放电的驰张振荡器, 同时产生一个三角波和矩形波。通过改变COSC 引脚的外接电容和流入IIN引脚的充放电电流的大小来控制输出信号频率,频率范围为0.1Hz~20MHz。流入IIN 的电流由加到FADJ 和DADJ 引脚上的电压来调制, 通过此两引脚可用外接电压信号调整频率和占空比。MAX038 内部有一个正弦波形成电路把振荡器的三角波转变成一个具有等幅的低失真的正弦波。三角波、正弦波和矩形波输入一个多路器。两根地址线A0和A1从这三个波形中选出一个, 从OUT引脚输出2V(峰锋值)振幅的信号。三角波又被送到产生高速矩形波的比较器 (由SYNC 引脚输出),它可以用于其它的振荡器, SYNC 电路具有单独的电源引线因而可被禁止。另外, PDI、PDO 引脚分别是相位检波器的输入和输出端, 本信号源没有使用。

2、MAX038的管脚图及管脚功能

图1-1-2 MAX038的管脚图

引脚名称功能

1 REF 2.50V的门限参考电压

2,6,9,11,18 GND 地

3 A0 波形选择输入端(TTL/CMOS兼容)

4 A1 波形选择输入端(TTL/CMOS兼容)

5 COSC 外接振荡电容端

7 DADJ 占空比调节端

8 FADJ 频率调节端

10 IIN 振荡频率控制器的电流输入端

12 PDO 相位比较器输出端(如果不用,应接地)

13 PDI 相位比较器输入端(如果不用,应接地)

14 SYNC 同步输出端(TTL/CMOS兼容输出,允许内部和外部振荡

器同步。如果不用,应悬空)

15 DGND 数字接地

16 D V+数字电压V++5V电源端,如果没有用到SYNC应悬空

17 V++5V电源输入端

19 OUT 正弦波,三角波,方波输出端

20 V--5V电源输入端

表1-1-1 MAX038的引脚功能

3、实验电路如图1-1-3所示:

图1-1-3 MAX038实验电原理图

四、实验步骤

1、接上电源线,按下船形开关、电源开关及该模块电源开关S1201、S1202,使其“输出”为方波,通过调整电位器“占空比调节”,使方波的占空比达到50%(当MAX038的第7脚电压DADJ为0V时,方波的占空比为50%)。(注:“波形选择”开关K1201和K1202用于选择“方波”、“三角波”、“正弦波”,当K1201和K1202拨到左边时,输出方波,当K1201拨到右边且K1202拨到左边时,输出三角波;当K1201和K1202拨到右边时,输出正弦波。而“JD1~JD5”的各个跳线用于选择不同的频段;另外“频率调节”的电位器可调节频率,“幅度调节”的电位器可调节幅度)

2、保持方波的占空比为50%不变,“波形选择”开关选择“正弦波”,观察波形。

3、改变外接电容C的值(这里通过“JD1~JD5”的跳线选择不同的频段),观测输出波形,由于外接电容C的值分别为470pF、1.5nF、15nF、0.22uF、2.2uF,输出信号频率的比

例大约为

1

470

1

1500

1

15000

1

220000

:

1

2200000

4、调节电位器“占空比调节”,可以观察到方波信号的占空比发生变化,正弦信号则发生的变化为波峰和波谷位置偏移,三角信号的峰值和峰谷同样发生偏移。

5、调节“频率调节”旋扭,记录函数发生器输出的最高和最低频率,调节“幅度调节”电位器,记录函数发生器输出的最大和最小幅度。

由于MAX038内部的非线性转换使输出的波形有可能失真。这可以通过在运放LF353 (U1202)的1、2脚间并联上电容来解决失真问题(A~I对应不同的电容值,可解决不同频段波形失真问题)。在使用过程中,如果选择正弦波和方波,则可以按照表(1)给出的对应关系接上不同的电容来解决失真问题。注意:要一一对应,否则将会使波形更加失真,如果选择三角波输出,则不用连接A~I的任何电容,即取下该处跳线。

A 22Hz ~250Hz

正弦波的改善

B 200Hz ~500Hz

C 500Hz ~3kHz

D 3kHz ~6kHz

E 6kHz ~70kHz

F 50kHZ ~1MHz

F 300Hz ~40kHz

方波的改善

G 40kHz ~60kHz H 60kHz ~120kHz I

120kHz ~150kHz

表(1) 6、数字式交流毫伏表测量: 1)、把函数信号发生器实验模块的输出端接到该实验模块的输入端,并把函数信号发生器的波形选择为正弦波,即通过“波形选择”开关选择正弦波。 2)、接通电源,并按下函数信号发生器模块电源开关S1201、S1202和此模块的电源开关S1。 3)、按下20V 档开关,观察数码管上的显示,并记录相应的数值,旋转函数信号发生器的调节幅值的电位器(“幅度调节”),观察数码管上数值的变化。(提示:该实验模块中,W101用于参考电压调节,W102、W103、W104分别用于200mV 、2V 、20V 档的校正,我们已基本校正好,均放在了PCB 板的反面。) 4)、按下不同的档位开关,重做上面的步骤,观察并记录实验结果。(注:200mV 档测量时必须把SK101和SK102同时打到上端,其它档位测量时,其中之一打到下端或两者均打在下端。)

实验测试点说明:

1、测试点分别为: “输出”(孔和测试钩):输出的信号可以从这点进行测量。 “GND ” :与实验箱的地相连。

2、调节点分别为: “S1201”、“S1202:此模块的电源开关。 “频率调节”:用于调节输出信号的频率。 “幅度调节”:用于调节输出信号的幅度。 “占空比调节”:用于调节方波输出的占空比。 “波形选择”:用于选择方波,三角波和正弦波。 “频段选择”:用于选择不同的频段。

实验二 常用信号分类与观察

一、实验目的

1、了解单片机产生低频信号源

2、观察常用信号的波形特点及产生方法。

3、学会使用示波器对常用波形参数的测量。

二、实验内容

1、信号的种类相当的多,这里列出了几种典型的信号,便于观察。

2、这些信号可以应用到后面的“基本运算单元”和“无失真传输系统分析”中。

三、实验仪器

1、20M 双踪示波器一台。

2、信号与系统实验箱一台。

四、实验原理

对于一个系统特性的研究,其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系,即在一特定的输入信号下,系统对应的输出响应信号。因而对信号的研究是对系统研究的出发点,是对系统特性观察的基本手段与方法。在本实验中,将对常用信号和特性进行分析、研究。

信号可以表示为一个或多个变量的函数,在这里仅对一维信号进行研究,自变量为时间。常用信号有:指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、抽样信号、钟形信号、脉冲信号等。

1、正弦信号:其表达式为)sin()(θω+=t K t f ,其信号的参数:振幅K 、角频率ω、与初始相位θ。其波形如下图所示:

图 1-5-1 正弦信号

2、指数信号:指数信号可表示为at

Ke t f =)(。对于不同的a 取值,其波形表现为不同的形式,如下图所示:

图 1-5-2 指数信号

3、指数衰减正弦信号:其表达式为 ??

?

??><=-)0()sin()0(0)(t t Ke t t f at ω

其波形如下图:

图 1-5-3 指数衰减正弦信号

4、抽样信号:其表达式为: sin ()t

Sa t t

=

。)(t Sa 是一个偶函数,t = ±π,±

2π,…,±n π时,函数值为零。该函数在很多应用场合具有独特的运用。其信号如下图所示:

图1-5-4 抽样信号

5、钟形信号(高斯函数):其表达式为:

2

()()t

f t Ee

= , 其信号如下图所示:

图 1-5-5 钟形信号

6、脉冲信号:其表达式为)()()(T t u t u t f --=,其中)(t u 为单位阶跃函数。

7、方波信号:信号周期为T ,前2T 期间信号为正电平信号,后2

T

期间信号为负电平信号。

四、实验步骤说明

1、利用示波器观察正弦信号的波形,并测量分析其对应的振幅K ,角频率ω。具体步

骤如下:

(1)接通电源,并按下此模块电源开关S5。 (2)按下此模块中的按键“正弦波”,用示波器观察输出的正弦信号,并分析其对应的频率。

(3)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化,并分析且测量对应频率的变化,记录此时的振幅K ,角频率ω。(注:复位后输出的信号频率最大,只有当按下“频率降”时,按“频率升”键波形才会变化,并每次在改变波形时,波形的频率为最大,以下

波形的输出与此类似。)

a、参数。具体步骤如下:

2、用示波器测量指数信号波形,并分析其所对应的K

(1)按下此模块中的按键“指数信号”,用示波器观察输出的指数信号,并分析其对应

a、参数。

的频率、K

(2)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化,分析其对应频率的变化,并分析此时的参数a的变化。

3、指数衰减正弦信号观察(正频率信号)。具体步骤如下:

(1)按下此模块中的按键“指数衰减”,用示波器观察输出的指数衰减正弦信号,并分析其对应的频率。

(2)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化,并分析且测量对应频率的变化。

4、抽样信号的观察。具体操作如下:

(1)按下此模块中的按键“Sa信号”,用示波器观察输出的抽样信号,并分析其对应的频率。

(2)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化,并分析且测量对应频率的变化。

5、钟形信号的观察:

(1)按下此模块中的按键“钟形信号”,用示波器观察输出的钟形信号,并分析其对应的频率。

(2)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化,并分析且测量对应频率的变化及相应的参数 。

6、脉冲信号的观察:

(1)按下此模块中的按键“脉冲信号”,用示波器观察输出的脉冲信号,并分析其对应的频率。

(2)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化和特点,并分析且测量对应频率的变化。

7、方波、三角波、锯齿波信号的观察:

(1)按下此模块中的相应信号的按键,用示波器观察输出的信号,并分析其对应的频率。

(2)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化和特点,并分析且测量对应频率的变化。

实验测试点的说明:

1、测试点分别为:

“输出”(孔和测试钩):信号的输出端。

“GND”:与实验箱的地相连。

2、调节点分别为:

“正弦波”~“RESET”:完成标识上的功能。

实验三 信号分解与合成

一、实验目的

1、观察信号的分解。

2、掌握带通滤波器的有关特性测试方法。

3、观测基波和其谐波的合成。

二、实验内容

1、观察信号分解的过程及信号中所包含的各次谐波。

2、观察由各次谐波合成的信号。

三、预备知识

1、了解李沙育图相关知识。

2、课前务必认真阅读教材中周期信号傅里叶级数的分解以及如何将各次谐波进行叠加等相关内容。

四、实验仪器

1、信号与系统实验箱一台(主板)。

2、电信号分解与合成模块一块。

3、20M 双踪示波器一台。

五、实验原理

1、任何信号都是由各种不同频率、幅度和初相的正弦波迭加而成的。对周期信号由它的傅里叶级数展开式可知,各次谐波为基波频率的整数倍。而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份,每一频率成份的幅度均趋向无限小,但其相对大小是不同的。

通过一个选频网络可以将信号中所包含的某一频率成份提取出来。本实验采用性能较佳的有源带通滤波器作为选频网络,因此对周期信号波形分解的实验方案如图2-2-1所示。

将被测方波信号加到分别调谐于其基波和各次奇谐波频率的一系列有源带通滤波器电路上。从每一有源带通滤波器的输出端可以用示波器观察到相应频率的正弦波。实验所用的被测信号是1ω左右的周期信号,而用作选频网络的五种有源带通滤波器的输出频率分别是

111115432ωωωωω、、、、,因而能从各有源带通滤波器的两端观察到基波和各次谐波。其中,

在理想情况下,如方波的偶次谐波应该无输出信号,始终为零电平,而奇次谐波则具有很好的幅度收敛性,理想情况下奇次谐波中一、三、五、七、九次谐波的幅度比应为1:(1/3):(1/5):(1/7):(1/9)。但实际上因输入方波的占空比较难控制在50%,且方波可能有少量失真以及滤波器本身滤波特性的有限性都会使得偶次谐波分量不能达到理想零的情况。

为了改善模拟滤波电路滤波效果不理想的情况,信号分解与合成模块还提供了数字方式来实现信号的分解,由方波分解出其基波、三次谐波、五次谐波、七次谐波。调节调幅电位器W01、W02、W03可以将基波,三次谐波,五次谐波,七次谐波的幅度调节成1:1/3:1/5:1/7,通过导线将其连接至信号的合成的输入插座IN01、IN02、IN03、IN04J,通过测试勾可以观察到合成后的波形。

2、验证三谐波与基波之间的相位差是否为180o,五谐波与基波之间的相位差是否为0o。可用李沙育图形法进行测量,其方法如下:用导线将函数发生器的方波输出端与带通滤波器输入端连接起来,即把方波信号分先后送入各带通滤波器,如图2-2-1所示。

图2-2-1 信号分解的过程

具体方法一:基波与标准同频同相信号相位比较(李沙育相位测量法) 把函数信号发生器模块产生的正弦波电压调至6V (峰峰值),使其送入示波器的X 轴,再把BPF-1ω的基波送入Y 轴,示波器采用X-Y 方式显示,观察李沙育图形。(注:当滤波器的增益不为1时,即X 轴和Y 轴信号幅度不一致时,在0

90=Φ时其李沙育图形并不为圆,而是椭圆,但其是垂直椭圆,与0

0900<Φ<时的椭圆并不相同。)

当两信号相位差为0

0时,波形为一条直线;当两信号相位差为0

90时,波形为一个圆;当两信号相位差为0

900<Φ<时,波形为椭圆,如图2-2-2所示。

BPF-1ω

BPF-2ω

BPF-3ω

BPF-4ω

BPF-5ω

00900<Φ<时:?

??

??=ΦB A arcsin

B

A

00=Φ 090=Φ 00900<Φ<

图2-2-2 李沙育图形

具体方法二:基波与各高次谐波相位比较(李沙育频率测试法)

把BPF-1ω处的基波送入示波器的X 轴,再分别把BPF-13ω、BPF-15ω处的高次谐波送入Y 轴,示波器采用X-Y 方式显示,观察李沙育图形。

当基波与三次谐波相位差为0

0(即过零点重合)、090、180

0时,波形分别如图2-2-3所示。

相位差=0o 相位差=90o 相位差=180o

图2-2-3 基波与三次谐波相位的观察

以上是三次谐波与基波产生的典型的Lissajous 图,通过图形上下端及两旁的波峰个数,确定频率比,即3:1,实际上可用同样的方法观察五次谐波与基波的相移和频率比,其应约为5:1。

六、实验步骤

1、把电信号分解与合成模块插在主板上,用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电源(看清标识,防止接错,带保护电路),并打开此模块的电源开关。

2、调节函数信号发生器,使其输出10KHz 左右的方波(要求方波占空比为50%,这个要求较为严格),峰峰值为6V 左右。将其接至该实验模块的“输入”端,用示波器观察各带通滤波器的输出即各次谐波。(注:观察频率时,可打开实验箱上的频率计实验模块。即按下该模块电源开关S2。)

3、信号的分解实验提供两种方式即分立元件模拟方式和数字方式。模拟方式是采用有源带通滤波器从原信号中过滤出各次谐波分量,由于滤波网络的幅频特性和相频特性对各次谐波的幅度和相位均有影响,所以需要调节各次谐波的相位和幅度。数字方式采用单片机输

出各次谐波分量的采样值,然后经过DA转换出各次谐波,基波幅度已经固定,只需调节其他谐波的幅度,操作比较方便。模拟方式需要打开电源开关S1,数字方式需要同时打开电源开关S1,S2。

4、用示波器的两个探头,直接观察基波与三次谐波的相位关系,或者采用李沙育图的方法,看其相位差是否为180o,同时考察其幅度关系,幅度之比是否为3:1(可以用相应带通滤波器中的调相和调幅电位器进行相关的调节,先保证了相位满足关系后在调节调幅电位器使幅度满足实验的要求,以下的步骤中均可用到调相和调幅,使我们认识到调相和调幅在信号分解和合成的重要性)。

5、信号分解的数字方式则可以直接观察分解出的基波、三、五、七次谐波(需打开电源开关S1、S2),并通过调节可调电阻W01,W02,W03可依次对应地改变三、五、七次谐波的信号幅度。通过调节W01、W02、W03可以使基波、三、五、七次谐波的幅度满足1:1/3:1/5:1/7的比例关系。

6、将方波分解所得基波和三次谐波,用导线与其对应的插孔相连,观测加法器的输出“合成”波形,并记录所得的波形。

7、用示波器的两个探头,直接观察基波与五次谐波的相位关系,或者采用李沙育图的方法,看基波与五次谐波的相位差是否为0o,同时考察其幅度关系,幅度之比是否为5:1。

8、将方波分解所得基波和三次谐波,五次谐波,用导线与其对应的插孔相连,观测加法器的输出“合成”波形,并记录所得的波形。

9、方波波形合成

(1)将函数发生器输出的10kHz左右方波信号送入各带通滤波器输入端。

(2)逐个测量各谐波输出幅度、波形,然后将基波及各高次谐波分别与信号合成的IN01~IN05任意一个相连,观察基波与任何一次或各次谐波合成的波形。

(3)用示波器观察并记录加法器输出端基波与各奇次谐波的叠加波形,如图2-2-4所示。

图2-2-4 基波与三次和五次谐波叠加后的波形

实验测试点的说明

1、测试点分别为:

“输入”:模拟信号的输入。

“基波”~“五次谐波”:测量模拟信号的谐波信号。

“合成”:谐波合成后的输出。

“GND”:与实验箱的地相连。

2、调节点分别为:

“S1”“S2”:此模块的电源开关。

“调幅”“调相”:用于各次谐波合成时,满足幅度和相位条件,认识相位和幅度在信号中的作用。

()

t s

实验四 信号的采样与恢复

一、实验目的

1、了解信号的采样方法与过程以及信号恢复的方法。

2、验证抽样定理。

二、实验内容

1、观察抽样脉冲、抽样信号、抽样恢复信号。

2、观察抽样过程中,发生混叠和非混叠时的波形。

三、实验仪器

1、信号与系统实验箱一台(主板)。

2、系统时域与频域分析模块一块。

3、20M 双踪示波器一台。

四、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

()t f s 可以看成连续信号()t f 和一组开关函数()t s 的乘积。()t s 是一组周期性窄脉冲,见图

2-4-1,T S 称为抽样周期,其倒数S

s T f 1

=称抽样频率。

τ S T

图 2-4-1矩形抽样脉冲

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s f 及其谐波频率s f 2、s f 3……。当抽样信号是周期性窄脉冲时,平移后的频率幅度按

()

x x sin 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、正如测得了足够的实验数据以后,我们可以在坐标纸上把一系列数据点连起来,得到一条光滑的曲线一样,抽样信号在一定条件下也可以恢复到原信号。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可以得到恢复后的原信号。

3、但原信号得以恢复的条件是B f s 2≥,其中s f 为抽样频率,B 为原信号占有的频带宽度。而B f 2min =为最低抽样频率又称“奈奎斯特抽样率”。当B f s 2<时,抽样信号的

t

频谱会发生混迭,从发生混迭后的频谱中我们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。因此即使B f s 2=,恢复后的信号失真还是难免的。图2-4-2画出了当抽样频率B f s 2≥(不混叠时)及当抽样频率B f s 2<(混叠时)两种情况下冲激抽样信号的频谱。

1

(a) 连续信号的频谱

1 0

(b ) 高抽样频率时的抽样信号及频谱(不混叠)

1

(c ) 低抽样频率时的抽样信号及频谱(混叠)

图2-4-2 抽样过程中出现的两种情况

4、为了实现对连续信号的抽样和抽样信号的复原,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宽而造成抽样后信号频谱的混叠。但这也会造成失真。原始的语音信号带宽为40Hz 到10000Hz,但实际中传输的语音信号的带宽为300Hz 到3400Hz,并不影响我们的听觉效果,因此本实验加了前置滤波器。

5、语音抽样还原实验采用集成方式,本实验采用PCM 编译码器TP3067专用大规模集成电路,它是CMOS 工艺制造的单片PCM A 律编译码器.片内带有输入输出话路滤波器.它把编译码器(Codec )和滤波器(Filter)集成在一个芯片上。

脉冲编码调制(PCM)就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中进行传输。而脉冲编码调制就是对模拟信号先进行抽样后,再对样值的幅度进行量化、编码的过程。话音信号先经过防混叠低通滤波器,得到限带信号(300Hz ~3400Hz ),进行脉冲抽样,变成8kHz 重复频率的抽样信号(即离散的脉冲调幅PAM 信号),然后将幅度连续的PAM 信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号,再经编码,转换成二进制码。对于电话,CCITT (国际电话与电报顾问委员会 International Telephone and Telegraph Consultative Committee )规定抽样率为8kHz ,每抽样值编8

位码,即共有28

=256个量化值,因而每话路PCM 编码后的标准数码率是64kb/s 。

S

T 1

m ω- m ω

ω

()ωF 0

t

()t f

m ω- m ω

s

ωs ω-

ω

()ωs F 0 s T

t

()

t f s S

T 1

m ω- m ω

s

ωs ω-

ω

()ωs F 0 s T

t

()

t f s

6、点频抽样还原实验采用分立方式,对2kHz 正弦波进行抽样和还原,首先2kHz 的方波经过截止频率为2.56kHz 低通滤波器得到2kHz 的正弦波,然后用可调窄脉冲对正弦波进行抽样得到抽样信号,抽样信号经低通滤波器后还原出正弦波。

考虑下面的正弦信号: ()cos(

)2

s

x t t ωφ=+

假定以两倍于该正弦信号的频率s ω对它进行脉冲串采样,若这个已采样的冲激信号作为输入加到一个截止频率为/2s ω的理想低通滤波器上,其所产生的输出是:

()(cos )cos(

)2

s

r x t t ωφ=

由此可见,当φ=0或是2π的整数倍时,如右图,x(t)可以完全恢复。

当2

π

φ=-时,()sin(

)2

s

x t t ω=

该信号在采样周期2s πω整数倍点上的值都是零;因此在这个采样频率下所产生的信号全是零。当这个零输入加到理想低通滤波器上时,所得输出当然也都是零。

五、实验步骤

1、 语音信号的抽样与恢复

(1) 把系统时域与频域分析模块插在主板上,用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电源(看清标识,防止接错),并打开此模块的电源开关(S1、S2)。

(2) 把话筒插进V1耳机插进V2(看清标识不要接错),用导线将“PCM 信号输出”连接到“PCM 信号输入”,检查无误后就可以对着话筒讲话了,会在耳机里听到清楚的声音。(W01用来调节语音信号的放大倍数,W02用来调节声音的大小) 2、点频抽样

(1)用示波器测试H07“CLKR ”的波形,为256kHz 的方波,用导线将H07“CLKR ”和H12连接起来。

(2)用示波器测试H01“2kHz ”的输出波形,为2kHz 的方波,用导线连接H01“2kHz ”和H02“输入”。

(3)输入的方波经过截止频率为2kHz 的低通滤波器后得到2kHz 的正弦波,可以通过测试钩T01观察此正弦波。抽样电路将对此正弦波进行抽样,然后经过还原电路还原出此正弦波。

(4)用示波器观察测试钩T08“抽样脉冲序列”的波形。通过按键“频率粗调”和按键“频率细调”可以改变抽样脉冲序列的频率。抽样脉冲序列的频率的最小值为500Hz ,最大值为11.5kHz 。同样通过“占空比粗调”按键和“占空比细调”按键可以调节抽样脉冲序列的占空比。“复位”按键可以使抽样脉冲序列的频率复位为500Hz 且占空比最小。通过调节抽样脉冲的频率可以实现欠采样、临界采样、过采样。 (5)用示波器观察T02“抽样信号”的波形。

(6)观察抽样信号经低通滤波器还原后的波形T03。

(7)改变抽样频率为fs<2B 和fs ≥2B ,观察抽样信号(T02)和复原后的信号(T03),比较其失真程度。 (当抽样频率为2B 时,能否还原取决于抽样点处的相位,若抽样点处的相位是0、π,即抽样值全为0时就不能还原处原信号。抽样脉冲序列在调频的过程中其相位会发生变化,故每次实验时抽样点处的相位不完全一样,反复实验就能发现有时不能还原出原信号。)

实验测试点的说明:

“抽样信号”抽样信号的测试。

“H01”2kHz方波输出。

“H02” 2kHz方波输入。

“T01” 2kHz正弦波输出。

“T02”正弦波经抽样后的信号,即“抽样信号”。

“T03”被还原出的正弦波信号。

实验五 无失真传输系统

一、实验目的

1、了解无失真传输的概念。

2、了解无失真传输的条件。

二、实验内容

1、观察信号在失真系统中的波形。

2、观察信号在无失真系统中的波形。

三、实验原理

1、一般情况下,系统的响应波形和激励波形不相同,信号在传输过程中将产生失真。 线性系统引起的信号失真有两方面因素造成,一是系统对信号中各频率分量幅度产生不同程度的衰减,使响应各频率分量的相对幅度产生变化,引起幅度失真。另一是系统对各频率分量产生的相移不与频率成正比,使响应的各频率分量在时间轴上的相对位置产生变化,引起相位失真。

线性系统的幅度失真与相位失真都不产生新的频率分量。而对于非线性系统则由于其非线性特性对于所传输信号产生非线性失真,非线性失真可能产生新的频率分量。

所谓无失真是指响应信号与激励信号相比,只是大小与出现的时间不同,而无波形上的变化。设激励信号为)(t e ,响应信号为)(t r ,无失真传输的条件是

)()(0t t Ke t r -= (5-1)

式中K 是一常数,0t 为滞后时间。满足此条件时,)(t r 波形是)(t e 波形经0t 时间的滞后,虽然,幅度方面有系数K 倍的变化,但波形形状不变。

2、对实现无失真传输,对系统函数)(ωj H 应提出怎样的要求?

设)(t r 与)(t e 的傅立叶变换式分别为)()(ωωj E j R 与。借助傅立叶变换的延时定理,从式5-1可以写出

)()(t j e

j KE j R ωωω-= (5-2)

此外还有 )()()(ωωωj E j H j R = (5-3) 所以,为满足无失真传输应有

)(t j Ke

j H ωω-= (5-4)

(5-4)就是对于系统的频率响应特性提出的无失真传输条件。欲使信号在通过线性系统时不产生任何失真,必须在信号的全部频带内,要求系统频率响应的幅度特性是一常数,相位特性是一通过原点的直线。

)(ωj H

?

0)(t ωω?-=

K

O

O

ω

2-5-1 无失真传输系统的幅度和相位特性

3、本实验箱设计的电路图:(采用示波器的衰减电路)

图2-5-2 示波器衰减电路

2

22

211112

22

20111

)

()

()(C j R C j R C j R C j R C j R C j R U U H i Ω+

Ω+Ω+ΩΩ+

Ω=

ΩΩ=

Ω

2

22

1212

22

111C R j R C R j R C R j R Ω++

Ω+Ω+ (5-5)

如果 2211C R C R = 则 1

22

)(R R R H +=

Ω是常数,0)(=Ω? (5-6)

式(5-6)满足无失真传输条件。

四、实验步骤说明

ω

信号与系统实验题目及答案

第一个信号实验的题目 1实现下列常用信号 (1)(5)u t +;(2)(1)t δ-;(3)cos(3)sin(2)t t +;(4)()[(1)(2)]f t t u t t u t t =?---; (5)0.5()4cos(),010t f t e t t π-=?= 2连续信号的基本运算与波形变换 已知信号2 2,2 1 ()33 t t f t ? -+-≤≤?=???,试画出下列各函数对时间t 的波形: (1)()f t -(2)(2)f t -+(3)(2)f t (4)1 (1)2 d f t dt +(5)(2)t f d ττ-∞-? 3连续信号的卷积运算 实现12()()f t f t *,其中1()f t 、2()f t 从第2个题目中任选3对组合。 4连续系统的时域分析 (1) 描述某连续系统的微分方程为()2()()()2()y t y t y t f t f t ''''++=+,求当输入信号为 2()2()t f t e u t -=时,该系统的零状态响应()y t 。 (2) 已知描述某连续系统的微分方程为2()()3()()y t y t y t f t '''+-=,试用MATLAB 绘出 该系统的冲激响应和阶跃响应的波形。 实验一答案: (1)(5)u t +在MATLAB 软件的输入程序及显示波形如下:

(2)(1)t δ-在MATLAB 软件的输入程序及显示波形如下: (3)cos(3)sin(2)t t +在MATLAB 软件的输入程序及显示波形如下: (4)()[(1)(2)]f t t u t t u t t =?---在MATLAB 软件的输入程序及显示波形如下: (5)0.5()4cos(),010t f t e t t π-=?=在MATLAB 软件的输入程序及显示波形如下:

信号与系统实验

《信号与系统及MATLAB实现》实验指导书

前言 长期以来,《信号与系统》课程一直采用单一理论教学方式,同学们依靠做习题来巩固和理解教学内容,虽然手工演算训练了计算能力和思维方法,但是由于本课程数学公式推导较多,概念抽象,常需画各种波形,作题时难免花费很多时间,现在,我们给同学们介绍一种国际上公认的优秀科技应用软件MA TLAB,借助它我们可以在电脑上轻松地完成许多习题的演算和波形的绘制。 MA TLAB的功能非常强大,我们此处仅用到它的一部分,在后续课程中我们还会用到它,在未来地科学研究和工程设计中有可能继续用它,所以有兴趣的同学,可以对MA TLAB 再多了解一些。 MA TLAB究竟有那些特点呢? 1.高效的数值计算和符号计算功能,使我们从繁杂的数学运算分析中解脱出来; 2.完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化; 3.友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言,易于学习和掌握; 4.功能丰富的应用工具箱,为我们提供了大量方便实用的处理工具; MA TLAB的这些特点,深受大家欢迎,由于个人电脑地普及,目前许多学校已将它做为本科生必须掌握的一种软件。正是基于这些背景,我们编写了这本《信号与系统及MA TLAB实现》指导书,内容包括信号的MA TLAB表示、基本运算、系统的时域分析、频域分析、S域分析、状态变量分析等。通过这些练习,同学们在学习《信号与系统》的同时,掌握MA TLAB的基本应用,学会应用MA TLAB的数值计算和符号计算功能,摆脱烦琐的数学运算,从而更注重于信号与系统的基本分析方法和应用的理解与思考,将课程的重点、难点及部分习题用MA TLAB进行形象、直观的可视化计算机模拟与仿真实现,加深对信号与系统的基本原理、方法及应用的理解,为学习后续课程打好基础。另外同学们在进行实验时,最好事先预习一些MA TLAB的有关知识,以便更好地完成实验,同时实验中也可利用MA TLAB的help命令了解具体语句以及指令的使用方法。

电脑DIY实验指导书

电脑DIY实验指导书 《电脑DIY》实验指导书 实验一了解计算机的组成3-13 一、实验目的 1、观察计算机系统的组成; 2、通过观察了解计算机系统中各个部件的连接方法; 3、了解各部件在系统中的作用。 二、实验前的准备工作 认真阅读本实验内容,准备打开主机箱的工具并按要求准备做好记录。 三、实验指导 在实验过程中要注意观察,并做好观察记录。 四、实验内容 1、观察系统外部设备的连接状况,记录各外设的名称、型号和与主机连接点情况; 2、在教师的指导下将外设去掉,用准备好的工具将主机箱打开; 3、观察主机的结构,记录主机箱内包含的部件的名称、规格等,如图所示:

电脑DIY 实验指导书 4、了解各部件的作用,看清楚部件的安装位置; 5、将主机箱安装好,并把外设连接好; 6、整理好使用过的用品,实验结束。 五、实验报告要求 1、将在实验过程中观察到的部件或设备按顺序记录在实验报告单上; 2、将你认为没有看明白的部分写出来。 这一次实验认识了计算机的组成,了解了cpu 、主板、内存的分类,认识了主板的南北桥芯片的作用和位置,知道了在以后购买时候应当注意的内容,知道如何选择硬件。了解了各个部位的主要硬件指标。

电脑DIY实验指导书 实验二计算机硬件的组装3-24 一、实验目的 1、在识别各个部件和板卡的基础上,将它们组装在一起; 2、通过对计算机系统的组装,进一步熟悉各部件的功能; 3、掌握安装和拆卸计算机部件的方法与注意事项。 二、实验前的准备工作 准备好必要的工具,认真阅读各部件的使用说明书,并按要求准备做好记录。 三、实验指导 在实验过程中要按安装步骤进行安装,找准各部件的安装位置,注意在拆装的过程中要用力均匀,防止损坏设备。 四、实验内容 1、按要求做好准备工作; 2、可将主板放置在绝缘泡沫板上; 3、将CPU、内存条和CPU风扇等安装在主板上; 4、将主板装入主机箱,拧紧主板的固定螺丝; 5、把电源固定在机箱的相应位置,并接好主板电源线; 6、安装显卡、声卡等内置板卡,并设置好主板跳线; 7、安装好硬盘、软驱和光驱等部件; 8、检查并确认安装正确无误; 9、连接好显示器、键盘和鼠标后可开机试验; 10、能正常启动后,请关机、断电并按相反顺序将各部件拆卸开放回原来位置。

测试技术实验指导书及实验报告2006级用汇总

矿压测试技术实验指导书 学号: 班级: 姓名: 安徽理工大学 能源与安全学院采矿工程实验室

实验一常用矿山压力仪器原理及使用方法 第一部分观测岩层移动的部分仪器 ☆深基点钻孔多点位移计 一、结构简介 深基点钻孔多点位移计是监测巷道在掘进和受采动影响的整个服务期间,围岩内部变形随时间变化情况的一种仪器。 深基点钻孔多点位移包括孔内固定装置、孔中连接钢丝绳、孔口测读装置组成。每套位移计内有5~6个测点。其结构及其安装如图1所示。 二、安装方法 1.在巷道两帮及顶板各钻出φ32的钻孔。 2.将带有连接钢丝绳的孔内固定装置,由远及近分别用安装圆管将其推至所要求的深度。(每个钻孔布置5~6个测点,分别为;6m、5m、4m、3m、2m、lm或12m、10m、8m、6m、4m、2m)。 3.将孔口测读装置,用水泥药圈或木条固定在孔口。 4。拉紧每个测点的钢丝绳,将孔口测读装置上的测尺推至l00mm左右的位置后,由螺丝将钢丝绳与测尺固定在一起。 三、测试方法 安装后先读出每个测点的初读数,以后每次读得的数值与初读数之差,即为测点的位移值。当读数将到零刻度时,松开螺丝,使测尺再回到l00mm左右的位置,重新读出初读数。 ☆顶板离层指示仪 一、结构简介: 顶板离层指示仪是监测顶板锚杆范围内及锚固范围外离层值大小的一种监测仪器,在顶板钻孔中布置两个测点,一个在围岩深部稳定处,一个在锚杆端部围岩中。离层值就是围岩中两测点之间以及锚杆端部围岩与巷道顶板表面间的相对位移值。顶板离层指示仪由孔内固定装置、测量钢丝绳及孔口显示装置组成如图1所示。

二、安装方法: 1.在巷道顶板钻出φ32的钻孔,孔深由要求而定。 2.将带有长钢丝绳的孔内固定装置用安装杆推到所要求的位置;抽出安装杆后再将带有短钢丝绳的孔内固定装置推到所要求的位置。 3.将孔口显示装置用木条固定在孔口(在显示装置与钻孔间要留有钢丝绳运动的间隙)。 4.将钢丝绳拉紧后,用螺丝将其分别与孔口显示装置中的圆管相连接,且使其显示读数超过零刻度线。 三、测读方法: 孔口测读装置上所显示的颜色,反映出顶板离层的范围及所处状态,显示数值表示顶板的离层量。☆DY—82型顶板动态仪 一、用途 DY-82型顶板动态仪是一种机械式高灵敏位移计。用于监测顶底板移近量、移近速度,进行采场“初次来压”和“周期来压”的预报,探测超前支撑压力高 峰位置,监测顶板活动及其它相对位移的测量。 二、技术特征 (1)灵敏度(mm) 0.01 (2)精度(%) 粗读±1,微读±2.5 (3)量程(mm) 0~200 (4)使用高度(mm) 1000~3000 三、原理、结构 其结构和安装见图。仪器的核心部件是齿条6、指针8 以及与指针相连的齿轮、微读数刻线盘9、齿条下端带有读 数横刻线的游标和粗读数刻度管11。 当动态仪安装在顶底板之间时,依靠压力弹簧7产生的 弹力而站立。安好后记下读数(初读数)并由手表读出时间。 粗读数由游标10的横刻线在刻度管11上的位置读出,每小 格2毫米,每大格(标有“1”、“22'’等)为10毫米,微读数 由指针8在刻线盘9的位置读出,每小格为0.01毫米(共200 小格,对应2毫米)。粗读数加微读数即为此时刻的读数。当 顶底板移近时,通过压杆3压缩压力弹簧7,推动齿条6下 移,带动齿轮,齿轮带动指针8顺时针方向旋转,顶底板每 移近0.01毫米,指针转过1小格;同时齿条下端游标随齿条 下移,读数增大。后次读数减去前次读数,即为这段时间内的顶底板移近量。除以经过的时间,即得

《信号与系统》实验四

信息科学与工程学院《信号与系统》实验报告四专业班级电信09-班姓名学号实验时间2011 年月日指导教师陈华丽成绩

0≤n 的幅频特性曲线,由此图可以确

1.对连续信号)()sin()(0t u t Ae t x t a Ωα-=(128.444=A ,πα250=,πΩ2500=)进行理想采样,可得采样序列500) ()sin()()(0≤≤==-n n u nT Ae nT x n x nT a Ωα。图1给出了)(t x a 的幅频特性曲线,由此图可以确 定对)(t x a 采用的采样频率。分别取采样频率为 1KHz 、300Hz 和200Hz ,画出所得采样序列)(n x 的幅频

特性)( j e X 。并观察是否存在频谱混叠。 源程序: % 产生序列x(n) n=0:50; A=444.128; a=50*sqrt(2.0)*pi; T=1/1000; % T 分别取1/1000、1/300、1/200 w0=50*sqrt(2.0)*pi; x=A*exp(-a*n*T).*sin(w0*n*T); %函数f 的表达式 subplot(1,2,1),stem(n,x) title('理想采样序列 fs=1000Hz') % 绘制x(n)的幅度谱 k=-250:250; W=pi/125*k; X=x*(exp(-j*pi/125)).^(n'*k); % 由公式计算DTFT magX=abs(X); subplot(1,2,2),plot(W,magX) title('理想采样序列的幅度谱') 结果图

fs=300HZ fs=200HZ

信号与系统实验2

实验报告 实验二连续时间系统的时域分析 一、实验目的: 1、掌握用Matlab进行卷积运算的数值方法和解析方法,加深对卷积积分的理解。 2、学习利用Matlab实现LTI系统的冲激响应、阶跃响应和零状态响应。 二、实验内容及步骤 实验前,必须首先阅读本实验原理,读懂所给出的全部范例程序。实验开始时,先在计算机上运行这些范例程序,观察所得到的信号的波形图。并结合范例程序应该完成的工作,进一步分析程序中各个语句的作用,从而真正理解这些程序。

1、 编写程序Q2_1,完成)(1t f 与)(2t f 两函数的卷积运算。 2、 编写程序Q2_2,完成)(1t f 与)(2t f 两函数的卷积运算。 3、编写程序Q2_3。利用程序Q2_1,验证卷积的相关性质。 (a) 验证性质:)()(*)(t x t t x =δ (b) 验证性质: )()(*)(00t t x t t t x -=-δ 4、编写程序Q2_4。某线性时不变系统的方程为 )(8)(2)(6)(5)(t f t f t y t y t y +'=+'+'', (a)系统的冲激响应和阶跃响应。 (b)输入()()t f t e u t -=,求系统的零状态响应)(t y zs 。 三. 实验结果 一: dt=0.01 t1=0:dt:2 f1=0.5*t1 t2=0:dt:2 f2=0.5*t2 f=dt*conv(f1,f2) t=0:0.01:4 plot(t,f);axis([-1 5 0 0.8])

二: dt=0.01 t=-3:dt:3 t1=-6:dt:6 ft1=2*rectpuls(t,2) ft2=rectpuls(t,4) y=dt*conv(ft1,ft2) plot(t1,y) axis([-4 4 0 5]) 以上两题出现错误点:(1)最开始模仿例1的写法用function [f,k]=sconv,总提示出现 错误 (2)t0+t2 ≤ t ≤ t1+t3 不大能理解的运用个特点,在编写的时候总是被忽略。导致t和t1设置的长度总出错。 三: (a) dt=0.01 t=0:dt:2 t0=0 t1=0:dt:2t2=0:dt:2

硬件基础实验指导书与答案

《计算机硬件基础》课程实验指导书 辽宁工程技术大学软件学院 2017年5月

目录 64位操作系统下使用MASM (3) 实验上机操作范例 (5) 实验一CPU结构 (15) 实验二指令格式 (22) //实验三循环程序设计 (25) 实验四综合程序设计(一) (32) 实验五综合程序设计(二) (36) 实验六高级汇编技术 (42)

64位操作系统下使用MASM 1.安装DOSBox。双击DOSBox0.74-win32-installer.exe。 2.运行DOSBox。双击桌面的DOSBox快捷方式,如图1所示。 图1 运行DOSBOX虚拟机 3.将MASM文件夹里的全部文件拷贝到一个目录下,比如d:\masm下,然后将这个目录挂载为DOSBox的一个盘符下,挂载命令为Mount c d:\masm 。然后切换到挂载的c盘,如图2所示。

图2 挂载masm文件夹3.编译汇编源程序,如图3所示。 图3 汇编源程序4.连接和运行源程序,如图4所示。 图4连接和运行源程序

实验上机操作范例 【范例】完成具有如下功能的分段函数 1 X>0 Y = 0 X=0 -1 X<0 其中:X存放在内存单元中,Y为结果单元。【问题分析】根据题意画出程序流程图,如图1所示。 图1 分段函数的程序流程图 根据程序流程图编写如下程序 DSEG SEGMENT X DW ? Y DW ? DSEG ENDS CSEG SEGMENT ASSUME CS: CSEG, DS: DSEG

START:MOV AX, DSEG MOV DS, AX LEA SI, X MOV AX, [SI] AND AX, AX JNS LP1 MOV Y, 0FFH ; X<0 JMP END1 LP1: JNZ LP2 MOV Y, 00H JMP END1 LP2: MOV Y, 01H END1: MOV AH, 4CH INT 21H CSEG ENDS END START 汇编语言程序的开发分为以下4个部分:编辑(生成.asm文件)—→汇编(生成.obj文件)—→连接(生成.exe文件)—→调试。 下面介绍汇编语言源程序从编辑到生成一个可执行文件(.exe文件)的过程。利用Microsoft公司提供的MASM6.15版本的工具包(包括MASM.EXE、LINK.EXE、ML.EXE、DEBUG32.EXE等),如图2所示。

混凝土结构实验指导书及实验报告(学生用)

土木工程学院 《混凝土结构设计基本原理》实验指导书 及实验报告 适用专业:土木工程周淼 编 班级::学 号: 理工大学 2018 年9 月

实验一钢筋混凝土梁受弯性能试验 一、实验目的 1.了解适筋梁的受力过程和破坏特征; 2.验证钢筋混凝土受弯构件正截面强度理论和计算公式; 3.掌握钢筋混凝土受弯构件的实验方法及荷载、应变、挠度、裂缝宽度等数据的测试技术 和有关仪器的使用方法; 4.培养学生对钢筋混凝土基本构件的初步实验分析能力。 二、基本原理当梁中纵向受力钢筋的配筋率适中时,梁正截面受弯破坏过程表现为典型的三个阶段:第一阶段——弹性阶段(I阶段):当荷载较小时,混凝土梁如同两种弹性材料组成的组合梁,梁截面的应力呈线性分布,卸载后几乎无残余变形。当梁受拉区混凝土的最大拉应力达到混凝土的抗拉强度,且最大的混凝土拉应变超过混凝土的极限受拉应变时,在纯弯段某一薄弱截面出现首条垂直裂缝。梁开裂标志着第一阶段的结束。此时,梁纯弯段截面承担的弯矩M cr称为开裂弯矩。第二阶段——带裂缝工作阶段(II阶段):梁开裂后,裂缝处混凝土退出工作,钢筋应力急增,且通过粘结力向未开裂的混凝土传递拉应力,使得梁中继续出现拉裂缝。压区混凝土中压应力也由线性分布转化为非线性分布。当受拉钢筋屈服时标志着第二阶段的结束。此时梁纯弯段截面承担的弯矩M y称为屈服弯矩。第三阶段——破坏阶段(III阶段):钢筋屈服后,在很小的荷载增量下,梁会产生很大的变形。裂缝的高度和宽度进一步发展,中和轴不断上移,压区混凝土应力分布曲线渐趋丰满。当受压区混凝土的最大压应变达到混凝土的极限压应变时,压区混凝土压碎,梁正截面受弯破坏。此时,梁承担的弯矩M u 称为极限弯矩。适筋梁的破坏始于纵筋屈服,终于混凝土压碎。整个过程要经历相当大的变形,破坏前有明显的预兆。这种破坏称为适筋破坏,属于延性破坏。 三、试验装置

信号与系统实验四

信号与系统实验实验四:周期信号的傅里叶级数 小组成员: 黄涛13084220 胡焰焰13084219 洪燕东13084217

一、实验目的 1、分析典型的矩形脉冲信号,了解矩形脉冲信号谐波分量的构成。 2、观察矩形脉冲信号通过多个数字滤波器后,分解出各谐波分量的情况。 3、掌握用傅里叶级数进行谐波分析的方法。 4、观察矩形脉冲信号分解出的各谐波分量可以通过叠加合成出原矩形脉冲信号。 二、预习内容 1、周期信号的傅里叶级数分解及其物理意义。 2、典型信号傅里叶级数计算方法。 三、实验原理 1. 信号的时间特性与频率特性 信号可以表示为随时间变化的物理量,比如电压)(t u 和电流)(t i 等,其特性主要表现为随时间的变化,波形幅值的大小、持续时间的长短、变化速率的快慢、波动的速度及重复周期的大小等变化,信号的这些特性称为时间特性。 信号还可以分解为一个直流分量和许多不同频率的正弦分量之和。主要表现在各频率正弦分量所占比重的大小不同;主要频率分量所占的频率范围也不同,信号的这些特性称为信号的频率特性。 无论是信号的时间特性还是频率特性都包含了信号的全部信息量。 2. 信号的频谱 信号的时间特性和频率特性是对信号的两种不同的描述方式。根据傅里叶级数原理,任意一个时域的周期信号)t (f ,只要满足狄利克莱(Dirichlet)条件,就可以将其展开成三角形式或指数形式的傅里叶级数。例如,对于一个周期为T 的时域周期信号)t (f ,可以用三角形式的傅里叶级数求出它的各次分量,在区间),(11T t t +内表示为 ()∑∞ =Ω+Ω+=10sin cos )(n n n t n b t n a a t f 即将信号分解成直流分量及许多余弦分量和正弦分量,研究其频谱分布情况。 A 0t A n 0A 0t (a)(b) Ω(c)ωΩ 5Ω3Ω Ω3Ω5 3. 信号的时间特性与频率特性关系 信号的时域特性与频域特性之间有着密切的内在联系,这种联系可以用图4-1来形象地表示。其中图4-1(a)是信号在幅度--时间--频率三维坐标系统中的图形;图4-1(b)是信号在幅度--时间坐标系统中的图形即波形图;把周期信号分解得到的各次谐波分量按频率的高低排列,就可以得到频谱图。反映各频率分量幅度的频谱称为振幅频谱。图4-1(c)是信号在幅度--频率坐标系统中的图形即振幅频谱图。反映各分量相位的频谱称为相位频谱。 4. 信号频谱的测量 在本实验中只研究信号振幅频谱。周期信号的振幅频谱有三个性质:离散性、谐波性、收敛

计算机组成原理实验指导书

计算机组成原理 实验报告 学号: 姓名: 提交日期: 成绩: 计算机组成原理实验报告 Computer Organization Lab Reports ______________________________________________________________________________ 班级: ____ 姓名:____学号:_____ 实验日期:____

一.实验目的 1. 熟悉Dais-CMX16+达爱思教仪的各部分功能和使用方法。 2. 掌握十六位机字与字节运算的数据传输格式,验证运算功能发生器及进位控制的组合功能。了解运算器的工作原理。 3. 完成算术、逻辑、移位运算实验,熟悉ALU运算控制位的运用。 ______________________________________________________________________________二.实验环境 Dais-CMX16+达爱思教仪 ______________________________________________________________________________三.实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。ALU运算器由CPLD描述。运算器的输出经过2片74LS245三态门与数据总线相连,2个运算寄存器AX、BX的数据输入端分别由4个74LS574锁存器锁存,锁存器的输入端与数据总线相连,准双向I/O输入输出端口用来给出参与运算的数据,经2片74LS245三态门与数据总线相连。 图1-1 运算器数据通路 图1-1中,AXW、BXW在“搭接态”由实验连接对应的二进制开关控制,“0”有效,通过【单拍】按钮产生的负脉冲把总线上的数据打入,实现AXW、BXW写入操作。 表1-1 ALU运算器编码表 算术运算逻辑运算 M M13 M12 M11 功能M M13 M12 M11 功能 M S2 S1 S0 M S2 S1 S0 0 0 0 0 A+B+C 1 0 0 0 读B 0 0 0 1 A—B —C 1 0 0 1 非A 0 0 1 0 RLC 1 0 1 0 A-1

土工实验指导书及实验报告

土工实验指导书及实验报告编写毕守一 安徽水利水电职业技术学院 二OO九年五月

目录 实验一试样制备 实验二含水率试验 实验三密度试验 实验四液限和塑限试验 实验五颗粒分析试验 实验六固结试验 实验七直接剪切试验 实验八击实试验 土工试验复习题

实验一试样制备 一、概述 试样的制备是获得正确的试验成果的前提,为保证试验成果的可靠性以及试验数据的可比性,应具备一个统一的试样制备方法和程序。 试样的制备可分为原状土的试样制备和扰动土的试样制备。对于原状土的试样制备主要包括土样的开启、描述、切取等程序;而扰动土的制备程序则主要包括风干、碾散、过筛、分样和贮存等预备程序以及击实等制备程序,这些程序步骤的正确与否,都会直接影响到试验成果的可靠性,因此,试样的制备是土工试验工作的首要质量要素。 二、仪器设备 试样制备所需的主要仪器设备,包括: (1)孔径0.5mm、2mm和5mm的细筛; (2)孔径0.075mm的洗筛; (3)称量10kg、最小分度值5g的台秤; (4)称量5000g、最小分度值1g和称量200g、最小分度值0.01g的天平;

(5)不锈钢环刀(内径61.8mm、高20mm;内径79.8mm、高20mm或内径61.8mm、高40mm); (6)击样器:包括活塞、导筒和环刀; (7)其他:切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿器、喷水设备、凡士林等。 三、试样制备 (一)原状土试样的制备步骤 1、将土样筒按标明的上下方向放置,剥去蜡封和胶带,开启土样筒取土样。 2、检查土样结构,若土样已扰动,则不应作为制备力学性质试验的试样。 3、根据试验要求确定环刀尺寸,并在环刀内壁涂一薄层凡士林,然后刃口向下放在土样上,将环刀垂直下压,同时用切土刀沿环刀外侧切削土样,边压边削直至土样高出环刀,制样时不得扰动土样。 4、采用钢丝锯或切土刀平整环刀两端土样,然后擦净环刀外壁,称环刀和土的总质量。 5、切削试样时,应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。 6、从切削的余土中取代表性试样,供测定含水率以及颗粒分析、界限含水率等试验之用。

信号与系统实验报告_1(常用信号的分类与观察)

实验一:信号的时域分析 一、实验目的 1.观察常用信号的波形特点及产生方法 2.学会使用示波器对常用波形参数的测量 二、实验仪器 1.信号与系统试验箱一台(型号ZH5004) 2.40MHz双踪示波器一台 3.DDS信号源一台 三、实验原理 对于一个系统特性的研究,其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系,即在一特定的输入信号下,系统对应的输出响应信号。因而对信号的研究是对系统研究的出发点,是对系统特性观察的基本手段与方法。在本实验中,将对常用信号和特性进行分析、研究。 信号可以表示为一个或多个变量的函数,在这里仅对一维信号进行研究,自变量为时间。常用信号有:指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、复指数信号、Sa(t)信号、钟形信号、脉冲信号等。 1、信号:指数信号可表示为f(t)=Ke at。对于不同的a取值,其波形表现为不同的形式,如下图所示: 图1―1 指数信号 2、信号:其表达式为f(t)=Ksin(ωt+θ),其信号的参数:振幅K、角频率ω、与初始相位θ。其波形如下图所示:

图1-2 正弦信号 3、指数衰减正弦信号:其表达式为其波形如下图: 图1-3 指数衰减正弦信号 4、Sa(t)信号:其表达式为:。Sa(t)是一个偶函数,t= ±π,±2π,…,±nπ时,函数值为零。该函数在很多应用场合具有独特的运用。其信号如下图所示:

图1-4 Sa(t)信号 5、钟形信号(高斯函数):其表达式为:其信号如下图所示: 图1-5 钟形信号 6、脉冲信号:其表达式为f(t)=u(t)-u(t-T),其中u(t)为单位阶跃函数。其信号如下图所示: 7、方波信号:信号为周期为T,前T/2期间信号为正电平信号,后T/2期间信号为负电平信号,其信号如下图所示 U(t)

计算机硬件实验指导书模板

第一部分EL实验系统的结构 EL-l微机实验教学系统由功能实验板、可选的CPU板、二块小面包板三部分构成, 可安装在45*30*10cm的实验箱内。总框图如下: 面包板: 1)通用面包板 2)金属圆孔组成的通用实验板 CPU板: 1)8086 PC总线板 2)8086 CPU板 3)8051 CPU板 4)8098 CPU板 5)80C198 CPU板 功能实验板: 由若干相对独立的功能接口电路组成, 它们是: D/A电路、A/D电路、发光二极管电路、开关量输入电路、RAM/ROM电路、简单I/O电路、8253可编程定时器/计数器电路、8255并行接口电路、总线驱动电路、8279接口电路、单脉冲发生器、LED显示电路、键盘电路、复位电路、8250串行接口电路。 ( 一) 功能实验板结构

1、输出显示电路 1)数码显示电路。 该电路由6位共阴极数码管, 3片75452, 2片74SL07组成, 74LS07为段驱动器, 相应输入插孔为CZ4。75452为位驱动器, 相应输入插控为CZ3(LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6)。 2)LED灯显示电路。 该电路由2片74LS04, 12只发光二极管( 红、绿、黄各4只) 组成。12只二极管相应的输人插孔为CZ2(LI1, LI2, LI3, LI4, LI5, LI6, LI7, LI8, LI9, LI10, LIl1, LIl2) 2、信号发生电路 1)开关量输入电路: 该电路由8只开关组成, 每只开关有两个位置, 一个位置代表高电平, 一个位置代表低电平。该电路的输出插孔为CZl(Kl, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8)。 2)时钟输入电路: 该电路由1片74LSl6l组成: ·当CPU为PC总线时, 输入时钟为AT总线的CLK, ·当CPU为805l、8098、80C198时, CLK的输入时钟为晶振频率, ·当CPU为8086时, CLK是2MHz。 输出时钟为该CLK的2分频(CLK0), 4分频(CLKI), 8分频(CLK2), 16分频(CLK3), 相应输出插孔CZ47(CLK0, CLKl, CLK2,

CAD上机实验指导书及实验报告

北京邮电大学世纪学院 实验、实习、课程设计报告撰写格式与要求 (试行) 一、实验报告格式要求 1、有实验教学手册,按手册要求填写,若无则采用统一实验报告封面。 2、报告一律用钢笔书写或打印,打印要求用A4纸;页边距要求如下:页边距上下各为2.5厘米,左右边距各为2.5厘米;行间距取固定值(设置值为20磅);字符间距为默认值(缩放100%,间距:标准)。 3、统一采用国家标准所规定的单位与符号,要求文字书写工整,不得潦草;作图规范,不得随手勾画。 4、实验报告中的实验原始记录,须经实验指导教师签字或登记。 二、实习报告、课程设计报告格式要求 1、采用统一的封面。 2、根据教学大纲的要求手写或打印,手写一律用钢笔书写,统一采用国家标准所规定的单位与符号,要求文字书写工整,不得潦草;作图规范,不得随手勾画。打印要求用A4纸;页边距要求如下:页边距上下各为2.5厘米,左右边距各为2.5厘米;行间距取固定值(设置值为20磅);字符间距为默认值(缩放100%,间距:标准)。 三、报告内容要求 1、实验报告内容包括:实验目的、实验原理、实验仪器设备、实验操作过程、原始数据、实验结果分析、实验心得等方面内容。 2、实习报告内容包括:实习题目、实习任务与要求、实习具体实施情况(附上图表、原始数据等)、实习个人总结等内容。 3、课程设计报告或说明书内容包括:课程设计任务与要求、总体方案、方案设计与分析、所需仪器设备与元器件、设计实现与调试、收获体会、参考资料等方面内容。 北京邮电大学世纪学院 教务处 2009-8

实验报告 课程名称计算机绘图(CAD) 实验项目AutoCAD二维绘图实验 专业班级 姓名学号 指导教师实验成绩 2016年11月日

信号与系统实验报告

中南大学 信号与系统试验报告 姓名: 学号: 专业班级:自动化 实验一 基本信号的生成 1.实验目的 ● 学会使用MATLAB 产生各种常见的连续时间信号与离散时间信号; ● 通过MATLAB 中的绘图工具对产生的信号进行观察,加深对常用信号的 理解; ● 熟悉MATLAB 的基本操作,以及一些基本函数的使用,为以后的实验奠 定基础。 2.实验内容 ⑴ 运行以上九个例子程序,掌握一些常用基本信号的特点及其MATLAB 实现方法;改变有关参数,进一步观察信号波形的变化。 ⑵ 在 k [10:10]=- 范围内产生并画出以下信号: a) 1f [k][k]δ=; b) 2f [k][k+2]δ=; c) 3f [k][k-4]δ=; d) 4f [k]2[k+2][k-4]δδ=-。

源程序: k=-10:10; f1k=[zeros(1,10),1,zeros(1,10)]; subplot(2,2,1) stem(k,f1k) title('f1[k]') f2k=[zeros(1,8),1,zeros(1,12)]; subplot(2,2,2) stem(k,f2k) title('f2[k]') f3k=[zeros(1,14),1,zeros(1,6)]; subplot(2,2,3) stem(k,f3k) title('f3[k]') f4k=2*f2k-f3k; subplot(2,2,4) stem(k,f4k) title('f4[k]') ⑶ 在 k [0:31]=范围内产生并画出以下信号: a) ()()k k 144f [k]sin cos π π=; b) ()2k 24f [k]cos π =; c) ()()k k 348f [k]sin cos π π=。 请问这三个信号的基波周期分别是多少? 源程序: k=0:31; f1k=sin(pi/4*k).*cos(pi/4*k); subplot(3,1,1) stem(k,f1k) title('f1[k]') f2k=(cos(pi/4*k)).^2; subplot(3,1,2) stem(k,f2k) title('f2[k]') f3k=sin(pi/4*k).*cos(pi/8*k); subplot(3,1,3) stem(k,f3k) title('f3[k]') 其中f1[k]的基波周期是4, f2[k]的基波周期是4, f3[k]的基波周期是16。

北京理工大学信号与系统实验实验报告

实验1 信号的时域描述与运算 一、实验目的 1. 掌握信号的MATLAB表示及其可视化方法。 2. 掌握信号基本时域运算的MA TLAB实现方法。 3. 利用MA TLAB分析常用信号,加深对信号时域特性的理解。 二、实验原理与方法 1. 连续时间信号的MATLAB表示 连续时间信号指的是在连续时间范围内有定义的信号,即除了若干个不连续点外,在任何时刻信号都有定义。在MATLAB中连续时间信号可以用两种方法来表示,即向量表示法和符号对象表示法。 从严格意义上来说,MATLAB并不能处理连续时间信号,在MATLAB中连续时间信号是用等时间间隔采样后的采样值来近似表示的,当采样间隔足够小时,这些采样值就可以很好地近似表示出连续时间信号,这种表示方法称为向量表示法。表示一个连续时间信号需要使用两个向量,其中一个向量用于表示信号的时间范围,另一个向量表示连续时间信号在该时间范围内的采样值。例如一个正弦信号可以表示如下: >> t=0:0.01:10; >> x=sin(t); 利用plot(t,x)命令可以绘制上述信号的时域波形,如图1所示。 如果连续时间信号可以用表达式来描述,则还可以采用符号表达式來表示信号。例如对于上述正弦信号,可以用符号对象表示如下: >> x=sin(t); >> ezplot(X); 利用ezplot(x)命令可以绘制上述信号的时域波形 Time(seconds) 图1 利用向量表示连续时间信号

t 图 2 利用符号对象表示连续时间信号 sin(t) 2.连续时间信号的时域运算 对连续时间信号的运算包括两信号相加、相乘、微分、积分,以及位移、反转、尺度变换(尺度伸缩)等。 1)相加和相乘 信号相加和相乘指两信号对应时刻的值相加和相乘,对于两个采用向量表示的可以直接使用算术运算的运算符“+”和“*”来计算,此时要求表示两信号的向量时间范围和采样间隔相同。采用符号对象表示的两个信号,可以直接根据符号对象的运算规则运算。 2)微分和积分 对于向量表示法表示的连续时间信号,可以通过数值计算的方法计算信号的微分和积分。这里微分使用差分来近似求取的,由时间向量[N t t t ,,,21?]和采样值向量[N x x x ,,,21?]表示的连续时间信号,其微分可以通过下式求得 1,,2,1,|)('1-?=?-≈ +=N k t x x t x k k t t k 其中t ?表示采样间隔。MA TLAB 中用diff 函数来计算差分 k k x x -+1。 连续时间信号的定积分可以由MATLAB 的qud 函数实现,调用格式为 quad ('function_name',a,b) 其中,function_name 为被积函数名,a 、b 为积分区间。

计算机组成原理实验指导书

计算机组成原理实验指导书适用TD-CMA实验设备

实验一基本运算器实验 一、实验原理 运算器内部含有三个独立运算部件,分别为算术、逻辑和移位运算部件,要处理的数据存于暂存器A和暂存器B,三个部件同时接受来自A和B的数据(有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前,如ARM),各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3 0 CN来决定,任何时候,多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。如果是影响进位的运算,还将置进位标志FC,在运算结果输出前,置ALU零标志。ALU中所有模块集成在一片CPLD中。 逻辑运算部件由逻辑门构成,较为简单,而后面又有专门的算术运算部件设计实验,在此对这两个部件不再赘述。移位运算采用的是桶形移位器,一般采用交叉开关矩阵来实现,交叉开关的原理如图1-1-2所示。图中显示的是一个4X4的矩阵(系统中是一个8X8的矩阵)。每一个输入都通过开关与一个输出相连,把沿对角线的开关导通,就可实现移位功能,即: (1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能,将一条对角线的开关导通,这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。 (2) 对于循环右移功能,右移对角线同互补的左移对角线一起激活。例如,在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。 (3) 对于未连接的输出位,移位时使用符号扩展或是0填充,具体由相应的指令控制。使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。 原理如图1-1-1所示

图1-1-1 运算器原理图 运算器内部含有三个独立运算部件,分别为算术、逻辑和移位运算部件,要处理的数据存于暂存器A和暂存器B,三个部件同时接受来自A和B的数据(有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前,如ARM),各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3 0 决定,任何时候,多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。如果是算术运算,还将置进位标志FC,在运算结果输出前,置ALU零标志。ALU中所有模块集成在一片CPLD(MAXII EPM240)中。 逻辑运算部件由逻辑门构成,较为简单,而后面又有专门的算术运算部件设计实验,在此对这两个部件不再赘述。移位运算采用的是桶形移位器,一般采用交叉开关矩阵来实现,交叉开关的原理如图1-1-2所示。图中显示的是一个4X4的矩阵(系统中是一个8X8的矩阵)。每一个输入都通过开关与一个输出相连,把沿对角线的开关导通,就可实现移位功能,即:

《流体力学》课程实验(上机)指导书及实验报告格式

《流体力学》课程实验指导书袁守利编 汽车工程学院 2005年9月

前言 1.实验总体目标、任务与要求 1)学生在学习了《流体力学》基本理论的基础上,通过伯努利方程实验、动量方程实 验,实现对基本理论的验证。 2)通过实验,使学生对水柱(水银柱)、U型压差计、毕托管、孔板流量计、文丘里流量计等流体力学常用的测压、测流量装置的结构、原理和使用有基本认识。 2.适用专业 热能与动力工程 3.先修课程 《流体力学》相关章节。 4.实验项目与学时分配 5. 实验改革与特色 根据实验内容和现有实验条件,在实验过程中,采取学生自己动手和教师演示相结合的方法,力求达到较好的实验效果。

实验一伯努利方程实验 1.观察流体流经实验管段时的能量转化关系,了解特定截面上的总水头、测压管水头、压强水头、速度水头和位置水头间的关系,从而加深对伯努利方程的理解和认识。 2.掌握各种水头的测试方法和压强的测试方法。 3.掌握流量、流速的测量方法,了解毕托管测速的原理。 二、实验条件 伯努利方程实验仪 三、实验原理 1.实验装置: 图一伯努利方程实验台 1.水箱及潜水泵 2.上水管 3.电源 4.溢流管 5.整流栅 6.溢流板 7.定压水箱 8.实验 细管9. 实验粗管10.测压管11.调节阀12.接水箱13.量杯14回水管15.实验桌 2.工作原理 定压水箱7靠溢流来维持其恒定的水位,在水箱下部装接水平放置的实验细管8,水经实验细管以恒定流流出,并通过调节阀11调节其出水流量。通过布置在实验管四个截面上的四组测压孔及测压管,可以测量到相应截面上的各种水头的大小,从而可以分析管路中恒定流动的各种能量形式、大小及相互转化关系。各个测量截面上的一组测压管都相当于一组毕托管,所以也可以用来测管中某点的流速。 电测流量装置由回水箱、计量水箱和电测流量装置(由浮子、光栅计量尺和光电子

信号与系统实验报告

实验三 常见信号的MATLAB 表示及运算 一、实验目的 1.熟悉常见信号的意义、特性及波形 2.学会使用MATLAB 表示信号的方法并绘制信号波形 3. 掌握使用MATLAB 进行信号基本运算的指令 4. 熟悉用MATLAB 实现卷积积分的方法 二、实验原理 根据MATLAB 的数值计算功能和符号运算功能,在MA TLAB 中,信号有两种表示方法,一种是用向量来表示,另一种则是用符号运算的方法。在采用适当的MA TLAB 语句表示出信号后,就可以利用MA TLAB 中的绘图命令绘制出直观的信号波形了。 1.连续时间信号 从严格意义上讲,MATLAB 并不能处理连续信号。在MATLAB 中,是用连续信号在等时间间隔点上的样值来近似表示的,当取样时间间隔足够小时,这些离散的样值就能较好地近似出连续信号。在MATLAB 中连续信号可用向量或符号运算功能来表示。 ⑴ 向量表示法 对于连续时间信号()f t ,可以用两个行向量f 和t 来表示,其中向量t 是用形如12::t t p t =的命令定义的时间范围向量,其中,1t 为信号起始时间,2t 为终止时间,p 为时间间隔。向量f 为连续信号()f t 在向量t 所定义的时间点上的样值。 ⑵ 符号运算表示法 如果一个信号或函数可以用符号表达式来表示,那么我们就可以用前面介绍的符号函数专用绘图命令ezplot()等函数来绘出信号的波形。 ⑶ 常见信号的MATLAB 表示 单位阶跃信号 单位阶跃信号的定义为:10()0 t u t t >?=? 0); %定义函数体,即函数所执行指令

信号与系统实验(新)

信号与系统实验 实验1 阶跃响应与冲激响应 一、实验目的 1、观察和测量RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数,并 研究其电路元件参数变化对响应状态的影响; 2、掌握有关信号时域的测量方法。 二、实验原理说明 实验如图1-1所示RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的电路连接图,图1

用周期方波通过微分电路后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。 三、实验内容 1、阶跃响应波形观察与参数测量 设激励信号为方波,其幅度为1.5V 峰峰值,频率为500Hz 。 实验电路连接图如图1-1(a )所示。 ① 连接如图1-1所示 ② 调整激励源信号为方波,调节频率旋钮,使f=500Hz ,调节幅度旋钮, 使信号幅度为1.5V 。(注意:实验中,在调整信号源的输出信号的参数时,需连接上负载后调节) ③ 示波器CH1接于TP909,调节滑动变阻器,使电路分别工作于欠阻尼、 临界和过阻尼三种状态,并将实验数据填入表格1-1中。 ④ TP908为输入信号波形的测量点,可把示波器的CH ·接于TP908上,便 于波形比较。 表1-1 注:描绘波形要使三状态的X 轴坐标(扫描时间)一致。 2、冲激响应的波形观察 冲激信号是由阶跃信号经过微分电路而得到。 实验电路如图1—1(b )所示。 参数测量 波形观察 欠阻尼状态 临界状态 过阻尼状态 状态 参数测量 R< Tr= Ts= δ= R= Tr= R>

①将信号输入接于P905。(频率与幅度不变); ②将示波器的CH1接于TP906,观察经微分后响应波形(等效为冲激激 励信号); ③连接如图1-1(b)所示 ④将示波器的CH2接于TP909,调整滑动变阻器,使电路分别工作于欠 阻尼、临界和过阻尼三种状态 ④观察TP909端三种状态波形,并填于表1-2中。 表1-2 表中的激励波形为在测量点TP906观察到的波形(冲激激励信号)。 四、实验报告要求 1、描绘同样时间轴阶跃响应与冲激响应的输入、输出电压波形时, 要标明信号幅度A、周期T、方波脉宽T1以及微分电路的τ值。 2、分析实验结果,说明电路参数变化对状态的影响。 五、实验设备 双踪示波器 1 台 信号系统实验箱 1台 上升时间t r :y(t)从0.1到第一次达到0.9所需时间。 峰值时间t p :y(t)从0上升y max 所需的时间。 调节时间t s :y(t)的振荡包络线进入到稳态值的% 5 误差范围所需的时间。 激励波形 响应波形 欠阻尼状态临界状态过阻尼状态

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