第一篇：《材料力學性能》實驗指導書

《材料力學性能》課程實驗教學大綱 課程名稱：材料力學性能

課程代碼：05224090 課程總學時：48

實驗學時：16

實驗學分：0.5 適用專業：材料成型與控制工程、金屬材料工程

一、實驗教學的性質和任務

材料力學性能實驗是《材料力學性能》課程中重要的教學環節。通過實驗教學，驗證、和應用課堂中講授的理論知識，使學生掌握材料力學性能的測試原理和測試方法；了解測試設備及基本操作規范；培養學生對實驗數據和實驗結果進行正確分析判斷的能力以及科學認真的態度和實事求是的工作作風。為今后的課程設計、畢業設計及工程實踐工作打下堅實的基礎。為了培養學生的應用和動手能力除了安排8學時校內實驗室驗證試驗外，還充分利用南山輕合金試驗中心的檢測條件，聘請現場工程技術人員作為我們的實驗教師，開設了8學時現場應用實驗。

二、實驗教學的主要內容和基本要求

1、實驗教學的主要內容及知識、能力、素質的基本要求； 校內驗證實驗（共四個）：

實驗

一、金屬室溫拉伸力學性能的測定

（1）測繪低碳鋼和鑄鐵試件的載荷―變形曲線(F―Δl曲線)。

(2)測定低碳鋼的拉伸屈服點σs、抗拉強度σb、伸長率ψ、斷面收縮率δ和鑄鐵的抗拉強度σb

(3)觀察低碳鋼（塑性材料）與鑄鐵（脆性材料）拉伸過程中的各種現象、拉斷后的斷口情況，分析兩者的力學性能；

（4）了解拉伸試驗機測試原理及操作步驟。實驗

二、金屬材料硬度測定

(1)了解不同種類硬度測定的基本原理及常用硬度實驗法的應用范圍；(2)學會使用布氏、洛氏硬度計并掌握相應硬度的測試方法。實驗

三、金屬室溫缺口試樣沖擊韌性的測定（1）了解溫度對材料沖擊值的影響；

（2）測定鋼材和硬鋁合金的沖擊韌性，比較兩種材料的抗沖擊能力和破壞斷口的形貌。實驗

四、金屬磨損試驗（1）深入理解磨粒磨損的產生機理和影響因素，掌握金屬材料改善耐磨粒磨損性能的方法；（2）了解磨料磨損試驗機的工作原理、構造及使用；（3）掌握金屬材料耐磨性能的檢測方法?，F場應用實驗（共四個）：

實驗一：鋁合金板材粗糙度測量（1）掌握取樣及測量工具的準備。

（2）掌握對鋁合金罐體料板材粗糙度測量的方法。實驗二：鋁合金板材板形測定

掌握板材波距、波高檢測步驟及板形值計算方法。實驗三：鋁合金罐體料沖杯及制耳的測定

（1）掌握GBS-60W型數顯自動杯突試驗機的使用。

（2）掌握使用126C型制耳率測量儀檢測并計算制耳率。實驗四：鋁合金板帶的規塑延伸強度測定（1）掌握M-cut65型試樣沖樣機的使用。

（2）掌握鋁合金板帶拉伸各性能指標的測定方法

2、實驗教學方法手段的基本要求；

(1)指導教師主要負責講清相關原理和操作要求。

（2）以學生自己動手操作解決問題為主，使學生具有正確處理實驗數據和分析實驗結果的能力。

三、實驗項目的設置及學時分配表 校內實驗 序號

實驗項目名稱

實驗內容提要

學時

每組 人數

實驗屬性

金屬室溫拉伸力學性能的測定

掌握金屬拉伸各性能指標的測定方法；熟悉微機控制萬能實驗機和其他設備的使用。10

驗證性

金屬材料硬度測定

學會使用布氏、洛氏、維氏硬度計并掌握相應硬度的測試方法。10

驗證性

金屬室溫缺口試樣沖擊韌性的測定

掌握沖擊值的測定方法；了解溫度對材料沖擊值的影響 10

驗證性

金屬磨損試驗

掌握金屬材料耐磨性能的檢測方法。10 驗證性

合計

現場應用實驗 序號

實驗項目名稱

實驗內容提要 學時

每組人數

實驗屬性

鋁合金板材粗糙度測量

掌握使用MarSurf PS1粗糙度測量儀對3104罐體料板材進行粗糙度測量 20

應用型

鋁合金板材板形測定

掌握3104罐體料板材波距、波高檢測步驟及板形值計算方法。20

應用型

鋁合金罐體料沖杯及制耳的測定

掌握GBS-60W型數顯自動杯突試驗機的使用，掌握使用126C型制耳率測量儀檢測并計算制耳率。20

應用型

鋁合金板帶的規塑延伸強度測定

掌握M-cut65型試樣沖樣機的使用，掌握鋁合金板帶拉伸各性能指標的測定方法 20 應用型

合計

四、考核方式及成績評定 以課堂的表現、動手能力、分析問題和解決問題的能力以及實驗報告的完成質量為主要依據評定成績。實驗成績分為優、良、中、及格和不及格五個等級，以一定比例計入平時成績。

五、推薦實驗教材及教學參考書 教材：自編實驗指導書 參考書：《材料力學性能》，時海芳主編，北京大學出版社，2010年?！恫牧衔锢硇阅堋?，劉強主編，化學工業出版社，2009年?！恫牧狭W》，陳忠安主編，北京大學出版社，2009 年。《材料力學教材》，殷有泉主編，北京大學出版社，2009年?！督饘俨牧系奈锢硇阅堋罚盍⒈骶?，機械工業出版社，2011年。制訂：王文英 審定：趙越超 批準：王承志

第二篇：數據結構 實驗指導書

數 據 結 構 實 驗 指 導 書

數據結構實驗指導書

目錄

數據結構實驗指導書.......................................................................................................................1

目錄...........................................................................................................................................1 實驗指導書概述...............................................................................................................................2 上機實驗題目...................................................................................................................................3

實驗一 C語言相關知識復習................................................................................................3

一、實驗目的...................................................................................................................3

二、實驗內容...................................................................................................................3 實驗二 單鏈表的插入、刪除...............................................................................................3

一、實驗目的...................................................................................................................3

二、實驗內容...................................................................................................................3

三、實現提示...................................................................................................................4 實驗三 棧及其應用.................................................................................................................5

一、實驗目的...................................................................................................................5

二、實驗內容...................................................................................................................5 實驗四 二叉樹的遞歸算法.....................................................................................................6

一、實驗目的...................................................................................................................6

二、實驗內容...................................................................................................................6 實驗五 圖的遍歷.....................................................................................................................7

一、實驗目的...................................................................................................................7

二、實驗內容...................................................................................................................7 實驗六 有序表的查找.............................................................................................................7

一、實驗目的...................................................................................................................7

二、實驗內容...................................................................................................................7 實驗七 哈希表.........................................................................................................................7

一、實驗目的...................................................................................................................7

二、實驗內容...................................................................................................................7 實驗八 內部排序算法的應用.................................................................................................8

一、實驗目的...................................................................................................................8

二、實驗內容...................................................................................................................8

實驗指導書概述

“數據結構”是計算機專業一門重要的專業技術基礎課程，是一門關鍵性核心課程。本課程系統地介紹了軟件設計中常用的數據結構以及相應的存儲結構和實現算法，介紹了多種常用的查找和排序技術，并對其進行了性能分析和比較，內容非常豐富。本課程的學習將為后續課程的學習以及軟件設計水平的提高打下良好的基礎。

由于以下原因，使得掌握這門課程具有較大難度： ? 內容多，時間短，給學習帶來困難；

? 貫穿全書的動態鏈表存儲結構和遞歸技術是學習中的重點和難點； ? 隱含在各部分的技術和方法豐富，也是學習的重點和難點； ? 先修課程中所介紹的專業性知識不多，加大了學習難度。

由于數據結構課程的技術性與實踐性，《數據結構課程實驗》的設置十分必要。為了幫助學生更好地學習本課程，理解和掌握算法設計所需的技術，為整個專業學習打好基礎，要求運用所學知識，上機解決一些典型問題，通過分析、設計、編碼、調試等各環節的訓練，使學生深刻理解、牢固掌握所用到的一些技術。

上機實踐是對學生的一種全面綜合訓練，是與課堂聽講、自學和練習相輔相成的必不可少的一個教學環節。通過上機實踐，使學生在可能短的時間內對數據結構知識的實踐和應用有一個比較全面和系統的認識，達到理論與實踐相結合的目的。

為了達到上述目的，本指導書安排了8個實驗題目，它們與教科書的各章有緊密的關系，使學生在實驗后能加深對課程內容的理解，增強動手能力。

每個實驗題目采取了統一的格式，由問題描述、基本要求、測試數據、實現提示等部分組成。

問題描述旨在為讀者建立問題提出的背景環境，指明問題“是什么”；

要求則對問題進一步求精，劃出問題的邊界，指出具體的參量或前提條件，并規定該題的最低限度要求；

測試部分旨在為檢查學生上機作業提供方便，在完成實習題時應自己設計完整和 嚴格的測試方案，當數據輸入量較大時，提倡以文件形式向程序提供輸入數據；

實現提示對實現中的難點及其解法思路等問題作了簡要提示，個別問題給出了參考實現。

下面帶*的題目為選做題目。

上機實驗題目

實驗一 C語言相關知識復習

一、實驗目的

復習C語言中函數、數組、結構體、文件等概念，掌握它們的描述與操作方法；熟悉掌握C++中typedef、引用參數調用（&）的概念及使用方法，為理解數據結構課程的后續內容以及算法書寫奠定基礎。

二、實驗內容 問題描述：編寫一個函數，求一個整數數組中的最大、最小值。

要求：在函數聲明中采用引用參數傳遞方式實現最大、最小值的返回。測試：在主函數中輸入10個數，調用此函數，打印輸出最大和最小值。2 關于指針的使用：

用malloc方式分別申請兩個指針，并實現兩個指針內容的比較大小操作。要求：此功能在一個函數內實現，該函數接受兩個整數值，存儲到兩個指針內容中，輸出兩者中的最大值。

測試：從主函數中輸入兩個數，調用該函數，打印輸出交換后的值。

實驗二 單鏈表的插入、刪除

一、實驗目的

1、熟悉某種數據結構在計算機上實現的方法。

2、掌握單鏈表的定義、創建、插入、刪除、遍歷等基本操作的實現。

3、體會單鏈表操作、有序表插入、刪除的一般方法。

二、實驗內容

問題描述：已知遞增有序的單鏈表A，編寫算法實現向A中插入或刪除一個元素，并保持A的有序性。

實驗要求：

1、結點的數據均為整型。

2、若表中已經存在此元素，則不插入

三、實現提示

1.在已知的線性表中插入或刪除，需要下面的輔助函數：線性表的創建、線性表的遍歷

2.在單鏈表表中插入或刪除，需依次實現：

a)單鏈表結構的定義

b)單鏈表的創建（頭插法或尾插法建表）c)單鏈表的遍歷

d)單鏈表的插入、刪除（采用順序查找方法，順頭指針往后，查找插入或刪除位置，再修改指針）

//頭文件

#include “stdlib.h” //預定義常量 #define NULL 0

//單鏈表的定義

typedef struct LNode{ int data;struct LNode *next;}LNode,*LinkList;//單鏈表的創建

void Create_List(LinkList &L){ int data;LinkList p,q;L=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));L->next=NULL;

q=L;

scanf(“%d”,&data);while(data!=0){

p=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));

p->data=data;

p->next=q->next;

q->next=p;

q=p;

scanf(“%d”,&data);} }

//單鏈表的遍歷

void TranverseList(LinkList L){

LinkList p;

p=L->next;

if(p==NULL)

{

printf(“niln”);

return;

}

while(p!=NULL)

{

printf(“%d ”,p->data);

p=p->next;

}

printf(“n”);}

實驗三 棧及其應用

一、實驗目的

1、熟悉棧的順序表示與實現。

2、熟悉棧的應用。

3、理解并掌握遞歸函數的設計與實現。

二、實驗內容 問題描述：利用棧實現十進制數n轉化為d進制數 要求：

1)輸入一個n和d，打印輸出d進制數序列。

2)利用順序棧來實現十進制數n轉化為其他d進制數。此時，需要同時實現初始化空棧、入棧、出棧、判?？盏容o助功能。測試數據：

（1）輸入n:1348

d:8 輸出：2504（2）輸入n:9

d:8 輸出：11（3）輸入n:0

d:8 輸出：0 2 問題描述：利用棧實現算術表達式求值。要求：

1)參與運算的操作數為10以內的數值。測試數據：

自擬。

實驗四 二叉樹的遞歸算法

一、實驗目的

1、掌握二叉樹的表示與實現。

2、掌握二叉樹的定義、創建、遍歷等基本操作的實現。

3、熟悉求二叉樹深度等遞歸算法的設計與實現。

二、實驗內容

問題描述：已知二叉樹t，分別采用順序存儲結構、二叉鏈表存儲結構實現求二叉樹的深度，并對二叉樹分別進行中序遍歷。要求：

1、二叉樹分別采用順序或二叉鏈表存儲。

2、樹中的數據類型約定為整型。測試數據：

1、輸入序列：-+a??*b??-c??d??/e??f??創建二叉樹； 輸出：深度：5

前序序列：-+a*b-cd/ef

中序序列：a+b*c-d-e/f

后序序列：abcd-*+ef/-T:d / e f

2、t=nil

輸入：?

輸出：深度：0 實驗五 圖的遍歷

一、實驗目的

熟悉圖的基本操作，掌握圖遍歷的設計與實現。

二、實驗內容

問題描述：已知的描述校園景點的圖，實現對該圖的深度優先和廣度優先遍歷。要求：

圖采用鄰接矩陣存儲，頂點信息包括景點的名稱和簡單描述。

實驗六 有序表的查找

一、實驗目的

1、理解各種查找方法的基本思想

2、熟悉有序表查找方法的算法實現

二、實驗內容 已知一有序的序列{1,3,5,7,9}，采用折半法分別查找3和6。

2已知輸入一無序的序列{5,1,3,9,7}，創建一棵二叉排序樹，然后對其遍歷，輸出遞增有序的序列。

實驗七 哈希表

一、實驗目的

理解哈希表的概念和基本操作；熟悉哈希表的創建、查找、插入的算法實現。

二、實驗內容

問題描述：已知11位好友的名字各不相同，設計并實現一個哈希表，根據好友的名字，可以取得其生日。要求：

1、好友的信息包含名字和生日兩個數據項，其中好友的名字為主鍵，用漢語拼音形式存放；

2、哈希函數采取：好友名字中所有拼音字母ASCII碼值的和 MOD 11(除以1取余)；

3、采取線性探測再散列的方式處理沖突。

實驗八 內部排序算法的應用

一、實驗目的

理解各種內部排序方法的基本思想；熟悉各種內部排序方法的算法實現

二、實驗內容

問題描述：已知一序列{503，087，512，061，908，170，897，275，653，426}，分別采取下列排序方法對其進行排序：

（1）直接插入排序；

（2）簡單選擇排序；

（3）起泡排序；（4）快速排序；（5）堆排序。

第三篇：數據結構實驗指導書

目 錄

實驗規則················································2 實驗環境················································2 實驗報告要求············································3 實驗一 單鏈表

（一）······································4 實驗二 單鏈表

（二）······································5 實驗三 ?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ? 實驗四 二叉樹···········································7 實驗五 最短路徑·········································8 實驗六 內部排序·········································9

實 驗 規 則

為了順利完成實驗教學任務，確保人身、設備的安全，培養嚴謹、踏實、實事求是的科學作風和愛護國家財產的優良品質，特制定以下實驗規則：

1、實驗前必須充分預習，完成指定的預習任務。預習要求如下：

（1）認真閱讀指導書，進行必要的設計與計算。（2）熟悉實驗內容。

（3）預先復習，并按要求編寫程序。（4）未完成預習任務者不得進入實驗室。

2、遵守以下紀律：

（1）在實驗室不得做和實驗無關的事情。

（2）進行任課老師指定內容以外的實驗，必須經指導教師同意。（3）遵守紀律，不遲到。

（4）保持實驗室內安靜、整潔，愛護公物，不許亂寫亂畫。

實 驗 環 境

本實驗在386以上的微機上進行，運行環境為VC6.0。

實驗報告要求

1、實驗題目 2．實驗目的 3．實驗環境

4．實驗內容與完成情況（可以附上自主設計的源程序）5．出現的問題及對問題的解決方案 6．實驗思考：（學生對本次實驗的收獲的總結）

實驗一 單鏈表

（一）一、實驗目的

掌握線性表的鏈式存儲結構及其基本操作。

二、預習要求

1、看懂書上的算法，深入理解鏈表的物理存儲模式和邏輯模式。

2、根據要求，編寫程序準備上機調試。

三、實驗內容

實現一個簡單的學生信息管理系統，該系統的功能有：

1、利用單鏈表建立學生基本信息表

2、瀏覽每個學生的信息

3、根據學號查詢某個學生的基本信息

4、添加學生信息到單鏈表中

5、刪除一個學生的信息

四、實現提示

設計結點的結構體類型，包括學生的學號、姓名、年齡、性別；要求設計一個簡單的菜單界面，根據需要選擇所要進行的操作；構造函數，每一個函數實現上述的一個功能。

實驗二 單鏈表

（二）一、實驗目的

掌握線性表的鏈式存儲結構及其基本操作。

二、預習要求

1、看懂書上的算法，深入理解鏈表的物理存儲模式和邏輯模式。

2、根據要求，編寫程序準備上機調試。

三、實驗內容

1、實現單鏈表的就地逆置。

2、建立兩個非遞減有序單鏈表，然后合并成一個非遞減鏈表。

3、建立兩個非遞減有序單鏈表，然后合并成一個非遞增鏈表。

4、編寫一個主函數,調試上述算法。

四、選做題、思考題

1、如何用帶表頭結點的單鏈表作為多項式的存儲表示，實現兩個多項式的相加。

2、約毖夫環的實現。

3、如何利用文件實現學生信息的存取。

實驗三 棧

一、實驗目的

深入了解并掌握棧的特性及其在實際中的應用；熟練掌握棧的算法實現；運用棧操作求解實際問題。

二、預習要求

1、看懂書上的算法，深入理解棧的特性和存儲結構，以便在實際問題背景下靈活運用。

2、根據要求，編寫程序準備上機調試。

三、實驗內容

利用棧實現數據的分類，要求當輸入為偶數時進棧1，當輸入為奇數時進棧2，最后分別從棧1和棧2輸出偶數和奇數序列。

四、實現提示

1、開辟一個連續的存儲空間，實現兩個棧順序存儲空間的共享；分別在兩端設置棧頂指針，并按要求實現棧操作。

2、采用順序存儲實現棧的初始化、入棧、出棧操作。

五、選做題、思考題

1、兩?？臻g共享時，棧滿的條件是什么？

2、為停車場編制進行管理的模擬程序（習題集P96，2.1）。

3、編寫程序，利用棧實現表達式求值。

實驗四 二叉樹

一、實驗目的

通過實踐掌握二叉樹的存儲結構和遍歷思想；掌握二叉樹的常見算法的程序實現。

二、預習要求

二叉樹的三種遍歷方法。

三、實驗內容

1、輸入字符序列，建立二叉鏈表。

2、利用棧，編寫非遞歸算法，編程實現二叉樹的中序遍歷。

3、求二叉樹的葉子結點個數。

4、在主函數中設計一個簡單的菜單，分別調試上述算法。

四、選做題、思考題

1、如何實現二叉樹的后序遍歷（非遞歸）。

2、如何求二叉樹的高度。

實驗五 最短路徑（旅游景點導游咨詢模擬）

一、實驗目的

利用圖的最短路徑原理為用戶提供路徑咨詢，掌握求最短路徑的算法并編程實現。

二、預習要求

學習了解圖的存儲結構，掌握求最短路徑的兩種算法。

三、實驗內容

設計一個旅游景點導游模擬程序，為來訪的客人提供景點最短路徑的信息查詢服務，任意選取n城市，構成一個有向帶權圖，圖中頂點表示城市，邊上的權值表示兩點間的距離，根據用戶指定的始點和終點輸出相應的最短路徑。

四、實現提示

咨詢以用戶和計算機的對話方式進行，由用戶輸入起始點和終點，輸出信息：最短路徑是多少？并指出所經過的城市。存儲結構可選用鄰接矩陣。

五、選做題、思考題

1．如何實現對城市信息進行編輯（如：添加或刪除）的功能。

2．用鄰接表作存儲結構，求一指定景點出發，到其余各景點的最短路徑。

實驗六 內部排序

一、實驗目的

直觀感受算法的關鍵字比較次數和關鍵字移動次數。

二、預習要求

1、常見的排序算法(插入排序、交換排序、選擇排序、歸并排序、基數排序等)的思想、特點及其適用條件。

2、根據要求，編寫程序準備上機調試。

三、實驗內容

1、對直接插入排序和簡單選擇排序算法進行關鍵字比較次數和關鍵字移動次數的比較。

2、利用鏈式存儲結構，編寫程序，實現直接插入排序和冒泡排序。

四、實現提示

測試數據可以為幾組典型的數據：正序、逆序、亂序。

五、選做題、思考題

1、快速排序算法的非遞歸實現。

2、結合實驗，理解針對不同待排元素的特點而選擇不同排序方法的重要性。

3、如何對本實驗進行時間、空間的復雜度分析。

第四篇：液壓實驗指導書

液壓與氣壓傳動實驗指導書

張鐵平

編

應用技術學院機械系

2012年 2 月

目 錄

實驗1：液壓系統的認識與液壓泵類元件拆裝

一、實驗目的?????????????????????????????2

二、實驗儀器?????????????????????????????2

三、實驗臺結構與實驗原理???????????????????????2

四、實驗步驟?????????????????????????????2

五、實驗操作注意事項?????????????????????????2

六、實驗報告及思考題?????????????????????????2 實驗2：液壓閥類元件的結構、工作原理的認識及元件的拆裝???????????3

一、實驗目的?????????????????????????????3

二、實驗儀器?????????????????????????????3

三、實驗臺結構與實驗原理???????????????????????3

四、實驗步驟?????????????????????????????3

五、實驗操作注意事項?????????????????????????3

六、實驗報告及思考題?????????????????????????3 實驗3：液壓系統調速回路性能實驗

一、實驗目的?????????????????????????????4

二、實驗儀器?????????????????????????????4

三、實驗臺結構與實驗原理???????????????????????4

四、實驗步驟?????????????????????????????4

五、實驗操作注意事項?????????????????????????4

六、實驗報告及思考題?????????????????????????4 實驗4：液壓傳動系統順序動作回路組裝

一、實驗目的?????????????????????????????5

二、實驗儀器?????????????????????????????5

三、實驗臺結構與實驗原理???????????????????????5

四、實驗步驟?????????????????????????????6

五、實驗操作注意事項?????????????????????????6

六、實驗報告及思考題?????????????????????????6 實驗5：液壓系統基本回路綜合實驗

一、實驗目的?????????????????????????????7

二、實驗儀器?????????????????????????????7

三、實驗臺結構與實驗原理???????????????????????7

四、實驗步驟?????????????????????????????8

五、實驗操作注意事項?????????????????????????8

六、實驗報告及思考題?????????????????????????8實驗1：液壓系統的認識與液壓泵類元件拆裝

一、實驗目的

熟悉和掌握液壓系統中各元件的結構、工作原理及元件性能；能夠完成各種泵的拆裝，掌握齒輪泵和葉片泵的結構、特點以及工作原理。

二、實驗儀器

內六角扳手、改錐、螺絲刀、尖嘴鉗子等

三、實驗臺結構與實驗原理

拆裝實驗操作臺

對齒輪泵和葉片泵進行拆解，觀察內部結構。掌握其工作原理。

四、實驗步驟

1.將實驗中給出的液壓元件分別拆開，觀察各元件的組成零件、結構特征、工作原理，并記錄拆裝順序以便于正確組裝。

2.齒輪泵的拆裝：將齒輪泵按順序拆開，觀察泵的密封容積由哪些零件組成，困油區、卸荷槽在什么位置，泵內壓力油的泄漏情況，如何提高容積效率。

3.葉片泵的拆裝：將葉片泵按順序拆開，觀察泵的密封容積由哪些零件組成，如何區分配油盤上的配油窗口，分析配油盤上的三角溝槽有什么作用，葉片能否反裝，泵在工作時葉片一端靠什么力始終頂住定子內圓表面而不產生脫空現象。

五、實驗操作注意事項

1.因實驗元器件結構和用材的特殊性，在實驗的過程中務必注意穩拿輕放防止碰撞。2.學生做實驗之前一定要了解本實驗的操作規章，在實驗指導老師的指導下進行，切勿盲目進行實驗。

3.實驗完畢后，要清理好元器件，注意搞好元器件的保養和實驗臺的清潔。

六、實驗報告及思考題

1．實驗報告 1）本實驗目的；

2）本實驗設備及參數測試原理；

3）已知條件和實驗數據記錄（問題等）； 4）實驗結果及分析。2．思考題

1）寫出所拆齒輪泵和葉片泵的工作原理。

2）所拆的齒輪泵和葉片泵哪些是變量泵？哪些是非變量泵？寫出其是怎樣調節變量的？

3）液壓系統的組成有哪些？實驗2：液壓閥類元件的結構、工作原理的認識及元件的拆裝

一、實驗目的

熟悉和掌握液壓系統中各元件的結構、工作原理及元件性能；能夠完成各種液壓閥的拆裝，掌握所拆液壓閥的結構、特點以及工作原理。

二、實驗儀器

內六角扳手、改錐、螺絲刀、尖嘴鉗子等

三、實驗臺結構與實驗原理

1.拆裝實驗操作臺

2.對本實驗給出的液壓閥進行拆解，觀察內部結構。掌握其工作原理。

壓力閥的工作原理是通過作用在閥體端面上的液體壓力與閥體另一端面上作用的彈簧力進行平衡來控制閥體的運動，實現閥的開啟和關閉。

四、實驗步驟

1.單向閥的拆裝，對所給出的單向閥進行拆卸，拆開緊固螺栓，卸下閥芯和壓緊彈簧，觀察閥的內部結構，掌握其工作原理及單向閥的特性。

2.壓力控制閥的拆卸，拆卸本實驗所給的壓力控制閥，卸下閥芯和調節彈簧，觀察其結構。掌握調節彈簧是如何和油壓共同作用控制閥體的運動以實現閥的開啟和關閉的。并掌握其調節壓力原理。

3.流量控制閥的拆卸，拆卸本實驗所給的流量控制閥，卸下閥芯，觀察內部結構，掌握閥體的運動如何改變通流面積的大小以改變流量的。

4.方向控制閥的拆卸，拆解方向控制閥的芯，觀察其結構，掌握閥芯的位置變化如何改變油路的通斷。

五、實驗操作注意事項

1.因實驗元器件結構和用材的特殊性，在實驗的過程中務必注意穩拿輕放防止碰撞。2.做實驗之前必須熟悉元器件的工作原理和動作的條件，絕對禁止強行拆卸，不要強行旋轉各種元件的手柄，以免造成人為損壞。

3.學生做實驗之前一定要了解本實驗的操作規章，在實驗指導老師的指導下進行，切勿盲目進行實驗。

六、實驗報告及思考題

1．實驗報告 1）本實驗目的； 2）本實驗所用設備；

3）已知條件和實驗過程記錄（拆卸過程中遇到的問題和疑惑）； 4）實驗結果及分析。2．思考題

1）寫出直動型溢流閥和先導型溢流閥的工作原理和他們的異同。

2）溢流閥出油口壓力不為零和溢流閥出油口壓力為零時，其調節的進油口壓力是否相同，為什么？

3）三位四通換向閥哪種類型的中位機能具有卸荷作用？ 實驗3：液壓系統調速回路性能實驗

一、實驗目的

1.了解和熟悉液壓元器件的工作原理 2.熟悉調速回路的工作原理

3.加強學生的動手能力和創新能力

二、實驗儀器

1.液壓傳動綜合教學實驗臺 1臺 2.液壓泵站 1臺

3.二位二通電磁閥 1個 4.節流閥

1個 5.調速閥

1個

6.二位四通電磁換向閥 1個 7.溢流閥

1個 8.液壓缸

1個

9.接近開關及其支架

3只

10.油管、四通、壓力表

若干

三、實驗臺結構與實驗原理

S1F=0S2S375A6標識 元件描述 1 液壓源，簡略符號 3 壓力表 4 三位四通換向閥 5 可調單向節流閥 6 二位二通換向閥 7 單作用缸 8 溢流閥 8 油箱 9 油箱50%PAB43PT8PT129系統原理圖

系統原理如上圖，實用三個行程開關S1、S2、S3分別實現系統快進、慢進、快退的調速功能。

四、實驗步驟

1.熟悉該液壓回路的原理圖。；

2.按照原理圖連接好回路，確認回路連接無誤，3.打開溢流閥，開啟電液，氣動泵站電機。通過溢流閥調節系統壓力，電磁閥4左邊電磁鐵得電時，電磁閥4的左位開始工作，液壓缸有桿腔的油直接從二位二通閥快速流回油箱，當活塞桿運動到接近開關S2位置時，二位二通電磁閥得電由常開變為常閉，回油經調速閥5流回油箱。液壓缸做工進運動。當活塞桿運動到接近開關S3位置時，三位四通電磁閥4右位得電，電磁閥4右位工作進行換向。液壓缸快速復位。調節溢流閥，讓回路在不同的系統壓力下反復允許多次，觀察他們之間的運動情況。

4.實驗完畢后，清理實驗臺，將各元器件放回原來的位置。

五、實驗操作注意事項

1.因實驗元器件結構和用材的特殊性，在實驗的過程中務必注意穩拿輕放防止碰撞；在回路實驗過程中確認安裝穩妥無誤才能進行加壓實驗。

2.做實驗之前必須熟悉元器件的工作原理和動作條件，掌握快速組合的方法，絕對禁止強行拆卸，不要強行旋轉各種元器件的手柄，以免造成人為損壞。

3.實驗中的行程開關為感應式，開關頭部距離感應金屬約4mm之內即可感應信號。4.嚴禁帶負載啟動（要將溢流閥逆時針旋松動），以免造成安全事故。5.學生做實驗時，系統壓力不得超過額定壓力6.3MPa。

6.實驗之前一定要了解本實驗系統的操作規程，在老師的指導下進行，切勿盲目進行實驗。

7.實驗過程中，發現回路中任何一處有問題時，應立即切斷泵站電源，并向老師匯報情況，只有當回路釋壓后才能重新進行實驗。

8.實驗完畢后，要清理好元器件，注意搞好元器件的保養和實驗臺的清潔

六、實驗報告及思考題

1．實驗報告 1）本實驗目的；

2）本實驗設備及原理圖； 4）結果及分析。2．思考題

1）簡述系統如何實現調速功能的，即慢進的速度如何調節

2）速度的換接是通過哪些元件一同實現的。速度換接的時刻能夠通過哪些元件來改變。

3）電磁閥4和電磁閥6的只要作用分別是什么？實驗4：液壓傳動系統順序動作回路組裝

一、實驗目的

1.了解電路控制液壓回路工作原理

2.掌握接近開關的使用方法與職能符號及其運用；

二、實驗儀器

1.液壓傳動綜合教學實驗臺 1臺 2.換向閥（閥芯機能“O”）2只 3.液壓缸

2只 4.接近開關及其支架 4只 5.溢流閥

1只 6.四通油路過渡板 3只

7.壓力表（量程10MPa）

2只 8.油泵 1臺

9.油管

若干

三、實驗臺結構與實驗原理

43126F=07F=0AY1BAY2BY443TPT28Y35PT標識 元件描述 1 液壓源，簡略符號 10 油箱 2 壓力表 3 溢流閥 4 三位四通電磁換向閥 5 三位四通電磁換向閥 6 單作用缸 7 單作用缸 8 油箱 9 油箱制圖：吳德旺10P91系統原理圖

四、實驗步驟

1.根據實驗內容，設計實驗所需的回路，所設計的回路必須經過認真的檢查，確保正確無誤。

2.按照檢查無誤后的回路要求，選擇所需的液壓元件，并且檢查其性能的完好性。3.將檢查好的液壓元件安裝在插件板適當的位置，通過快速接頭和軟管按照回路要求，把各個元件連接起來（包括壓力表），（注：并聯油路可用多孔油路板）；

4.將電磁閥及行程開關與控制線連接 5.確認安裝連接正確后，旋松泵出口溢流閥，然后啟動油泵，按要求調壓（3－5MPa）。6.系統溢流閥做安全閥使用，不得隨意調整

7.根據回路要求，調節液壓缸的速度，必要時可以加裝流量閥進行調節。使液壓缸 活塞桿的速度適中。

8.實驗完畢后，應先旋松溢流閥手柄，然后停止油泵工作。確認回路中的壓力為零后，取下連接油管和元件，歸類放入規定的抽屜或規定地方。

五、實驗操作注意事項

1.因實驗元器件結構和用材的特殊性，在實驗的過程中務必注意穩拿輕放防止碰撞；在回路實驗過程中確認安裝穩妥無誤才能進行加壓實驗。

2.做實驗之前必須熟悉元器件的工作原理和動作條件，掌握快速組合的方法，絕對禁止強行拆卸，不要強行旋轉各種元器件的手柄，以免造成人為損壞。

3.實驗中的行程開關為感應式，開關頭部距離感應金屬約4mm之內即可感應信號。4.嚴禁帶負載啟動（要將溢流閥逆時針旋松動），以免造成安全事故。5.學生做實驗時，系統壓力不得超過額定壓力6.3MPa。

6.實驗之前一定要了解本實驗系統的操作規程，在老師的指導下進行，切勿盲目進行實驗。

7.實驗過程中，發現回路中任何一處有問題時，應立即切斷泵站電源，并向老師匯報情況，只有當回路釋壓后才能重新進行實驗。

8.實驗完畢后，要清理好元器件，注意搞好元器件的保養和實驗臺的清潔。

六、實驗報告及思考題

1．實驗報告 1）本實驗目的；

2）本實驗設備及實驗原理； 3）已知條件和實驗記錄； 4）結果及分析。2．思考題

1）改用順序閥取代行程開關實現同樣的功能，實驗成功后畫出實驗原理圖。

2）本實驗中如果行程開關2損壞后，有什么樣的結果？如果是行程開關4損壞呢，結果又如何？ 實驗5：液壓系統基本回路綜合實驗

一、實驗目的

1.了解壓力控制閥的特點

2.掌握順序閥的工作原理、職能符號及其應用； 3.會用順序閥或行程開關實現順序動作回路。

4.對比實驗4自己改進的回路，理解順序動作回路的特點及實現方法。5.在完成所給實驗的基礎上，改進系統原理圖實現雙缸同步功能。

二、實驗儀器

1.液壓傳動綜合教學實驗臺 1臺 2.換向閥（閥芯機能“O”）1只 3.順序閥

2只 4.液壓缸

2只

5.接近開關及其支架

2只 6.溢流閥

1只

7.四通油路過渡底板

3只 8.壓力表（量程：10MPa）2只 9.油泵

1臺 10.油管 若干

三、實驗臺結構與實驗原理

7F=0821F=0T69T5PPABY23PY1PT4標識 元件描述 1 液壓源，簡略符號 10 單向閥 11 油箱 12 油箱 2 溢流閥10 3 壓力表 4 三位四通電磁換向閥 5 溢流閥 6 溢流閥 7 單作用缸 8 單作用缸 9 單向閥制圖：吳德旺2T1211系統原理圖1

四、實驗步驟

1.根據實驗內容，設計實驗所需的回路，所設計的回路必須經過認真檢查，確保正確 無誤；

2.按照檢查無誤的回路要求，選擇所需的液壓元件，并且檢查其性能的完好性； 3.將檢查好的液壓元件安裝在插件板的適當位置，通過快速接頭和軟管按照回路要求，把各個元件連接起來（包括壓力表）。（注：并聯油路可用多孔油路板）。

4.將電磁閥及行程開關與控制線連接；

5.按照回路圖，確認安裝連接正確后，旋松泵出口自行安裝的溢流閥。經過檢查確認正確無誤后，再啟動油泵，按要求調壓。

6.系統溢流閥作安全閥使用，不得隨意調整。

7.根據回路要求，調節順序閥，使液壓油缸左右運動速度適中； 8.實驗完畢后，應先旋松溢流閥手柄，然后停止油泵工作。經確認回路中壓力為零后，取下連接油管和元件，歸類放入規定的抽屜中或規定地方。

五、實驗操作注意事項

1.因實驗元器件結構和用材的特殊性，在實驗的過程中務必注意穩拿輕放防止碰撞；在回路實驗過程中確認安裝穩妥無誤才能進行加壓實驗。

2.做實驗之前必須熟悉元器件的工作原理和動作條件，掌握快速組合的方法，絕對禁止強行拆卸，不要強行旋轉各種元器件的手柄，以免造成人為損壞。

3.實驗中的行程開關為感應式，開關頭部距離感應金屬約4mm之內即可感應信號。4.嚴禁帶負載啟動（要將溢流閥逆時針旋松動），以免造成安全事故。5.學生做實驗時，系統壓力不得超過額定壓力6.3MPa。

6.實驗之前一定要了解本實驗系統的操作規程，在老師的指導下進行，切勿盲目進行實驗。

7.實驗過程中，發現回路中任何一處有問題時，應立即切斷泵站電源，并向老師匯報情況，只有當回路釋壓后才能重新進行實驗。

8.實驗完畢后，要清理好元器件，注意搞好元器件的保養和實驗臺的清潔。

六、實驗報告及思考題

1．實驗報告 1）本實驗目的；

2）本實驗設備及參數測試原理； 3）已知條件和實驗數據記錄； 4）結果分析與探索。2．思考題

1）分別說明當系統中順序閥5和順序閥6的調節壓力高于溢流閥2的調節壓力（即系統壓力）時，兩個液壓缸的工作情況如何變化

2）系統圖中單向閥

9、單向閥10的作用是什么？

3）本實驗中對兩個液壓缸順序動作的控制與實驗四中的有何不同？

第五篇：數據通信實驗指導書

數 據 通 信

驗 指 導 書

信息技術學院

實

目 錄

實驗一 數字通信的基帶碼型................................................................3實驗二 2ASK數字調制與解調.................................................................7

實驗三 2FSK數字調制與解調...............................................................12實驗四 2PSK數字調制與解調...............................................................18

實驗一 數字通信的基帶碼型

一、實驗目的：

1.了解幾種常見的數字基本信號

2.掌握常用數字基帶傳輸碼型的編碼規則

3.掌握用MATLAB仿真技術實現目前用于數字通信的基帶碼型

二、實驗儀器：

安裝Matlab軟件的PC機一臺

三、實驗原理：

1、單極性不歸零碼NRZ（Non Return Zero）

脈沖寬度?等于碼元寬度T 特點：（1）有直流，零頻附近的低頻分量一般信道難傳輸。

（2）收端判決門限與信號功率有關，不方便。（3）要求傳輸線一端接地。

（4）不能用濾波法直接提取位定時信號。

2、雙極性非歸零碼（BNRZ）

??T，有正負電平

特點：不能用濾波直接提取位定時信號。

3、單極性歸零碼（RZ）

??T

特點：（1）可用濾波法提取位同步信號

（2）NRZ的缺點都存在

4、雙極性歸零碼（BRZ）

特點：（1）整流后可用濾波提取位同步信號

（2）NRZ的缺點都不存在

四、實驗步驟：

1、單極性不歸零碼NRZ（Non Return Zero）

(1)建立Ｍ文件，MATLAB實現程序如下：

function y=snrz(x)

%本函數實現將輸入的一段二進制代碼編為相應的單極性不歸零碼輸出 %輸入x為二進制碼，輸出y為編好的碼 t0=200;t=0:1/t0:length(x);

%給出相應的時間序列 for i=1:length(x)

%計算碼元的值

if x(i)==1

%如果輸入信息為1

for j=1:t0

%該碼元對應的點值取1

y((i-1)*t0+j)=1;

end

else

for j=1:t0

%如果輸入信息為0，碼元對應的點值取0

y((i-1)*t0+j)=0;

end

end

end y=[y,x(i)];plot(t,y);

%采用title命令來實現標記出各碼元對應的二元信息 title('1

0

0

0

0');

grid on;axis([0,i,-0.1,1.1]);(2)在命令窗口中鍵入x的二進制代碼和函數名，就可以得到所對應的單極性不歸零碼輸出，如輸入以下指令，將出現圖1-2所示結果。

x=[1 0 1 1 0 0 1 0];snrz(x)

圖1-2 單極性不歸零碼

2、雙極性非歸零碼（BNRZ）

雙極性非歸零碼的實現同單極性基本一樣，只需將snrz.m中的判斷得到0信息后的語句y((i-1)*t0+j)=0;中的0改為-1即可，將axis([0,i,-0.1,1.1]);中的-0.1改為-1.1即可，即axis([0,i,-1.1,1.1]);所以就不再給出MATLAB函數文件了，波形圖如圖1-3所示。

圖1-3 雙極性不歸零碼

3、單極性歸零碼（RZ）

function y=srz(x)%本函數實現將輸入的一段二進制代碼編為相應的單極性歸零碼輸出

%輸入x為二進制碼，輸出y為編好的碼 t0=200;t=0:1/t0:length(x);

%給出相應的時間序列 for i=1:length(x)

%計算碼元的值

if x(i)==1

%如果輸入信息為1

for j=1:t0/2

y((2*i-2)*t0/2+j)=1;

%定義前半段時間值為1

y((2*i-1)*t0/2+j)=0;

%定義后半段時間值為0

end else

for j=1:t0

%如果輸入信息為0

y((i-1)*t0+j)=0;

%定義所有時間值為0

end

end end y=[y,x(i)];plot(t,y);title('1

0

0

0

0');grid on;axis([0,i,-0.1,1.1]);

同理，在命令窗口中鍵入x的二進制代碼和函數名，就可以得到所對應的單極性歸零碼輸出，如輸入以下指令，將出現圖7-4所示結果。

x=[1 0 1 1 0 0 1 0];

srz(x)

圖1-4 單極性歸零碼

4、雙極性歸零碼（BRZ）

雙極性歸零碼的MATLAB實現同單極性也基本一樣，只需將srz.m中的判斷得到0信息后的語句 for j=1:t0

y((i-1)*t0+j)=0;改為for j=1:t0/2

y((2*i-2)*t0/2+j)=-1;

y((2*i-1)*t0/2+j)=0;即可，所以也就不再給出MATLAB函數文件了，其波形圖如圖1-5所示。

圖1-5 雙極性歸零碼

五、實驗報告要求：

用如下碼型重復步驟，并做出相應的波形記錄：

a 單極性不歸零碼

b 單極性歸零碼 c 雙極性不歸零碼

d 雙極性歸零碼

實驗二 2ASK數字調制與解調

一、實驗目的：

1．用MATLAB仿真技術實現數字調制與解調、基帶數字調制與解調。2．掌握用鍵控法產生2ASK信號的方法．

3．了解2ASK信號的頻譜與數字基帶信號頻譜之間的關系。

二、實驗儀器：

安裝Matlab軟件的PC機一臺

三、實驗原理：

本次設計采用的流程圖如圖2-1所示。

s(t)乘法器++乘法器低通濾波器抽樣判決器 cos?ctn(t)cos?ct

圖 2-1 2ASK調制解調框圖

1.ASK調制原理

2ASK二進制振幅調制就是用二進制數字基帶信號控制正弦載波的幅度，使載波振幅隨著二進制數字基帶信號而變化，而其頻率和初始相位保持不變。信息比特是通過載波的幅度來傳遞的。其信號表達式為：e0(t)?S(t)?cos?ct，S(t)為單極性數字基帶信號。由于調制信號只有0或1兩個電平，相乘的結果相當于將載頻或者關斷，或者接通，它的實際意義是當調制的數字信號“1”時，傳輸載波；當調制的數字信號為“0”時，不傳輸載波。2ASK信號的時間波形e2ASK(t)隨二進制基帶信號S(t)通斷變化。所以又被稱為通斷鍵控信號。典型波形如圖2-2所示。

圖 2-2 典型2ASK波形

e2ASK(t)為已調信號，它的幅度受s(t)控制，也就是說它的幅度上攜帶有s(t)的信息。2ASK信號的產生方法通常有兩種：模擬調制法（相乘器法）和鍵控法。模擬調制法就是用基帶信號與載波相乘，進而把基帶信號調制到載波上進行傳輸。鍵控法由s(t)來控制電路的開關進而進行調制。兩種方法的調制如圖2-3和圖2-4所示。

圖 2-3 模擬調制法（相乘器法）

圖 2-4 鍵控法

2.ASK解調原理

2ASK有兩種基本解調方法：相干解調法（同步檢測法）和非相干解調法（包絡檢波法）。相干解調需要將載頻位置的已調信號頻譜重新搬回原始基帶位置，因此用相乘器與載波相乘來實現。相乘后的信號只要濾除高頻部分就可以了。為確保無失真還原信號，必須在接收端提供一個與調制載波嚴格同步的本地載波，這是整個解調過程能否順利完好進行的關鍵。本次設計采用相干解調法。兩種解調原理圖如圖2-5和圖2-6所示。

圖 2-5 相干解調法（同步檢測法）

圖 2-6 非相干解調法（包絡檢波法）

四、實驗步驟：

通過編寫M文件程序，產生隨機信號，按圖2-1順序對每一模塊編程后。程序中注有需注意語句及解釋。運行程序，實現2ASK的調制與解調過程。本次設計采用模擬調制法（相乘器法）和相干解調法。

2ASK調制解調程序及注釋 clear all close all i=10;%10個碼元 j=5000;t=linspace(0,5,j);%0-5之間產生5000個點行矢量，即分成5000份 fc=10;%載波頻率 fm=i/5;%碼元速率

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%產生基帶信號 x=(rand(1,i))%rand函數產生在0-1之間隨機數，共1-10個 figure(2)plot(x)a=round(x);%隨機序列，round取最接近小數的整數 figure(3)stem(a)%火柴梗狀圖 st=t;for n=1:10

if a(n)<1;

for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n

st(m)=0;

end

else

for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n

st(m)=1;

end

end end figure(1);subplot(421);plot(t,st);axis([0,5,-1,2]);title('基帶信號st');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%載波 s1=cos(2*pi*fc*t);subplot(422);plot(s1);title('載波信號s1');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%調制 e_2ask=st.*s1;subplot(423);plot(t,e_2ask);title('已調信號');noise =rand(1,j);e_2ask=e_2ask+noise;%加入噪聲 subplot(424);plot(t,e_2ask);title('加入噪聲的信號');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%相干解調 at=e_2ask.*cos(2*pi*fc*t);at=at-mean(at);%因為是單極性波形，還有直流分量，應去掉 subplot(425);plot(t,at);title('與載波相乘后信號');[f,af] = T2F(t,at);%通過低通濾波器 [t,at] = lpf(f,af,2*fm);subplot(426);plot(t,at);title('相干解調后波形');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%抽樣判決 for m=0:i-1;

if at(1,m*500+250)+0.5<0.5;

for j=m*500+1:(m+1)*500;

at(1,j)=0;

end

else

for j=m*500+1:(m+1)*500;

at(1,j)=1;

end

end end subplot(427);plot(t,at);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')

五、實驗報告要求：

1．根據實驗仿真結果，畫出相應波形圖 2.對仿真結果加以分析說明 實驗三 2FSK數字調制與解調

一、實驗目的：

1.用MATLAB仿真技術實現數字調制與解調、基帶數字調制與解調。2.掌握用鍵控法產生2FSK信號的方法；

3.了解2FSK信號的頻譜與數字基帶信號頻譜之間的關系。

二、實驗儀器：

安裝Matlab軟件的PC機一臺

三、實驗原理：

本次設計所用流程圖如圖 2-9所示。s(t)鍵控法FSK發生器乘法器低通濾波器抽樣判決器 n(t)圖 2-9 2FSK調制解調框圖

1.FSK調制原理

一個FSK信號可以看成是兩個不同載波的2ASK信號的疊加。其解調和解調方法和FSK差不多。2FSK信號的頻譜可以看成是f1和f2的兩個2ASK頻譜的組合。

頻移鍵控是利用載波的頻率來傳遞數字信號，在2FSK中，載波的頻率隨著二進制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化，頻移鍵控是利用載波的頻移變化來傳遞數字信息的。在2FSK中，載波的頻率隨基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化。故其表達式為：

?Acos(?1t??n)e2FSK(t)???Acos(?2t??n)典型波形如圖 2-10所示。

cos?ctak s1(t)1011001t s2(t)tcos(w1t+θn)tcos(w2t+φn)ts1(t)cos(w1t+θn)t s2(t)cos(w2t+φn)t2FSK信號t

圖 2-10 2FSK典型波形圖

2FSK的調制方式有兩種，即模擬調頻法和鍵控法。本次設計采用鍵控法。鍵控法中可以用二進制“1”來對應于載頻f1，而“0”用來對應于另一頻率f2，而這個可以用受矩形脈沖序列控制的開關電路對兩個不同的獨立的頻率源f1、f2進行選擇通。鍵控法原理圖如圖2-11示

載波 f12FSK輸出信號載波 f2二進制數據2FSK的調制原理圖圖 2-11 2FSK鍵控法原理圖

2.FSK解調原理

2FSK的解調方式有兩種：相干解調方式和非相干解調方式。

非相干解調是經過調制后的2FSK數字信號通過兩個頻率不同的帶通濾波器f1、f2濾出不需要的信號，然后再將這兩種經過濾波的信號分別通過包絡檢波器檢波，最后將兩種信號同時輸入到抽樣判決器同時外加抽樣脈沖，最后解調出來的信號就是調制前的輸入信號。其原理圖如圖2-12所示。

帶通濾波器 F1輸入包絡檢波器抽樣脈沖抽樣判決器輸出帶通濾波器 F2包絡檢波器

圖 2-12 2FSK非相干解調原理圖

相干解調是根據已調信號由兩個載波f1、f2調制而成，則先用兩個分別對f1、f2帶通的濾波器對已調信號進行濾波，然后再分別將濾波后的信號與相應的載波f1、f2相乘進行相干解調，再分別低通濾波、用抽樣信號進行抽樣判決器即可。原理圖如圖3-14所示。

cos2π f1t非相干方式原理圖帶通濾波器 F1輸入相乘器抽樣脈沖低通濾波器抽樣判決器低通濾波器輸出帶通濾波器 F2相乘器cos2π f2t

圖 2-13 2FSK相干解調原理圖

相干方式原理圖

四、實驗步驟：

通過編寫M文件程序，產生隨機信號，按流程圖2.2.1順序對每一模塊編程后。程序中注有需注意語句及解釋。運行程序，實現2FSK的調制與解調過程。本次設計中采用鍵控法調制法和相干解調法。

2FSK調制解調程序及注釋 clear all close all

i=10;%基帶信號碼元數 j=5000;a=round(rand(1,i));%產生隨機序列 t=linspace(0,5,j);f1=10;%載波1頻率 f2=5;%載波2頻率 fm=i/5;%基帶信號頻率

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%產生基帶信號 st1=t;for n=1:10

if a(n)<1;

for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n

st1(m)=0;

end

else

for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n

st1(m)=1;

end

end end st2=t;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%基帶信號求反 for n=1:j;

if st1(n)>=1;

st2(n)=0;

else

st2(n)=1;

end end;figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號st1');axis([0,5,-1,2]);subplot(412);plot(t,st2);title('基帶信號反碼st2');axis([0,5,-1,2]);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%載波信號 s1=cos(2*pi*f1*t)s2=cos(2*pi*f2*t)subplot(413),plot(s1);title('載波信號s1');subplot(414),plot(s2);title('載波信號s2');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%調制 F1=st1.*s1;%加入載波1 F2=st2.*s2;%加入載波2 figure(2);subplot(411);plot(t,F1);title('F1=s1*st1');subplot(412);plot(t,F2);title('F2=s2*st2');e_fsk=F1+F2;subplot(413);plot(t,e_fsk);title('2FSK信號')%鍵控法產生的信號在相鄰碼元之間相位不一定連續 nosie=rand(1,j);fsk=e_fsk+nosie;subplot(414);plot(t,fsk);title('加噪聲后信號')%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%相干解調 st1=fsk.*s1;%與載波1相乘

[f,sf1] = T2F(t,st1);%通過低通濾波器 [t,st1] = lpf(f,sf1,2*fm);figure(3);subplot(311);plot(t,st1);title('與s1相乘后波形');st2=fsk.*s2;%與載波2相乘

[f,sf2] = T2F(t,st2);%通過低通濾波器 [t,st2] = lpf(f,sf2,2*fm);subplot(312);plot(t,st2);title('與s2相乘后波形');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%抽樣判決 for m=0:i-1;

if st1(1,m*500+250)

for j=m*500+1:(m+1)*500;

at(1,j)=0;

end

else

for j=m*500+1:(m+1)*500;

at(1,j)=1;

end

end end;subplot(313);plot(t,at);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')

五、實驗報告要求：

1．根據實驗仿真結果，畫出相應波形圖 2.對仿真結果加以分析說明

實驗四 2PSK數字調制與解調

一、實驗目的：

1.用MATLAB仿真技術實現數字調制與解調、基帶數字調制與解調。2.掌握用鍵控法產生2PSK信號的方法；

3.了解2PSK信號的頻譜與數字基帶信號頻譜之間的關系。

二、實驗儀器：

安裝Matlab軟件的PC機一臺

三、實驗原理：

本次設計所用流程圖如圖2-17所示。

s(t)乘法器++乘法器低通濾波器抽樣判決器 cos?ctn(t)cos?ct

圖 2-17 2PSK調制解調框圖

1.PSK調制原理

在二進制數字調制中，當正弦載波的相位隨二進制數字基帶信號離散變化時，則產生二進制移相鍵控(2PSK)信號。2PSK信號調制有兩種方法，即模擬調制法和鍵控法。通常用已調信號載波的 0°和 180°分別表示二進制數字基帶信號的 1 和 0，模擬調制法用兩個反相的載波信號進行調制。2PSK以載波的相位變化作為參考基準的，當基帶信號為0時相位相對于初始相位為0°，當基帶信號為1時相對于初始相位為180°。

鍵控法，是用載波的相位來攜帶二進制信息的調制方式。通常用0°和180°來分別代表0和1。其時域表達式為：

??e2PSK???ang(t?nTs)?cos?ct

?n?其中，2PSK的調制中an必須為雙極性碼。本次設計中采用模擬調制法。兩種方法原理圖分別如圖2-18和圖2-19所示。

圖 2-18 模擬調制法原理圖

圖 2-19 鍵控法原理圖

2.PSK解調原理

由于2PSK的幅度是恒定的，必須進行相干解調。經過帶通濾波的信號在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進行抽樣判決。判決器是按極性來判決的。即正抽樣值判為1，負抽樣值判為0。2PSK信號的相干解調原理圖如圖2-20所示，各點的波形如圖2-21所示。

由于2PSK信號的載波回復過程中存在著180°的相位模糊，即恢復的本地載波與所需相干載波可能相同，也可能相反，這種相位關系的不確定性將會造成解調出的數字基帶信號與發送的基帶信號正好相反，即“1”變成“0”嗎“0”變成“1”，判決器輸出數字信號全部出錯。這種現象稱為2PSK方式的“倒π”現象或“反相工作”。但在本次仿真中是直接給其同頻同相的載波信號，所以不存在此問題。

e2PSK(t)帶通濾波器a相乘器c低通濾波器d抽樣判決器定時脈沖e輸出cos?ctb

圖 2-20 2PSK的相干解調原理圖 10011atTsbtctdte10011t

圖 2-21 相干解調中各點波形圖

四、實驗步驟：

通過編寫M文件程序（見附錄），產生隨機信號，按流程圖2-17所示順序對每一模塊編程后。程序中注有需注意語句及解釋。運行程序，實現2PSK的調制與解調過程。

2PSK調制解調程序及注釋 clear all close all i=10;j=5000;fc=4;%載波頻率 fm=i/5;%碼元速率 B=2*fm;t=linspace(0,5,j);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%產生基帶信號 a=round(rand(1,i));%隨機序列,基帶信號 figure(3);stem(a);st1=t;for n=1:10

if a(n)<1;

for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n

st1(m)=0;

end

else

for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n

st1(m)=1;

end

end end figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號st1');axis([0,5,-1,2]);%%%%%%%%%%%&&&&&&%%%%%%%%%%%%%%%%%基帶信號求反

%由于PSK中的是雙極性信號，因此對上面所求單極性信號取反來與之一起構成雙極性碼 st2=t;

for k=1:j;

if st1(k)>=1;

st2(k)=0;

else

st2(k)=1;

end end;subplot(412);plot(t,st2);title('基帶信號反碼st2');axis([0,5,-1,2]);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title('雙極性基帶信號st3');axis([0,5,-2,2]);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%載波信號 s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title('載波信號s1');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%調制 e_psk=st3.*s1;figure(2);subplot(511);plot(t,e_psk);title('e_2psk');noise=rand(1,j);psk=e_psk+noise;%加入噪聲 subplot(512);plot(t,psk);title('加噪后波形');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%相干解調 psk=psk.*s1;%與載波相乘 subplot(513);plot(t,psk);title('與載波s1相乘后波形');[f,af] = T2F(t,psk);%%%%%%%%%%%通過低通濾波器 [t,psk] = lpf(f,af,B);subplot(514);plot(t,psk);title('低通濾波后波形');%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%抽樣判決 for m=0:i-1;

if psk(1,m*500+250)<0;

for j=m*500+1:(m+1)*500;

psk(1,j)=0;

end

else

for j=m*500+1:(m+1)*500;

psk(1,j)=1;

end

end end subplot(515);plot(t,psk);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')

五、實驗報告要求：

1．根據實驗仿真結果，畫出相應波形圖 2.對仿真結果加以分析說明

附錄

實驗二、三、四

用到的傅立葉T2F函數

%利用FFT計算信號的頻譜并與信號的真實頻譜的抽樣比較。%腳本文件T2F.m定義了函數T2F，計算信號的傅立葉變換。function [f,sf]= T2F(t,st)%This is a function using the FFT function to calculate a signal's Fourier %Translation

%Input is the time and the signal vectors,the length of time must greater %than 2

%Output is the frequency and the signal spectrum dt = t(2)-t(1);T=t(end);df = 1/T;N = length(st);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;

sf = fft(st);sf = T/N*fftshift(sf);用到的低通濾波器函數 function [t,st]=lpf(f,sf,B)%This function filter an input data using a lowpass filter %Inputs: f: frequency samples % sf: input data spectrum samples

% B: lowpass's bandwidth with a rectangle lowpass %Outputs: t: time samples % st: output data's time samples df = f(2)-f(1);T = 1/df;hf = zeros(1,length(f));%全零矩陣

bf = [-floor(B/df): floor(B/df)] + floor(length(f)/2);hf(bf)=1;yf=hf.*sf;[t,st]=F2T(f,yf);st = real(st);用到的反傅立葉函數

%腳本文件F2T.m定義了函數F2T，計算信號的反傅立葉變換。function [t,st]=F2T(f,sf)%This function calculate the time signal using ifft function for the input %signal's spectrum

df = f(2)-f(1);Fmx =(f(end)-f(1)+df);dt = 1/Fmx;N = length(sf);T = dt*N;%t=-T/2:dt:T/2-dt;t = 0:dt:T-dt;sff = fftshift(sf);st = Fmx*ifft(sff);