数字钟设计eda课设

数字钟设计eda课设（4篇）

1.数字钟设计eda课设 篇一

华东交通大学课设论文

课程设计(论文)任务书

信息工程

学

院

通信工程 专

业

11-1、2、3、4

班一、一、课程设计(论文)题目 基于Simulink的数字通信系统的仿真设计

二、课程设计(论文)工作自 2014 年 6 月 16 日起至 2014 年 6 月 27 日止。

三、课程设计(论文)地点: 图书馆、寝室、通信实验室（4-410）。

四、课程设计(论文)内容要求： 1．本课程设计的目的

（1）使学生掌握通信系统各功能模块的基本工作原理；

（2）培养学生采用Simulink仿真软件对各种电路进行仿真的方法；（3）培养学生对二进制数字调制及解调电路的理解能力；（4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力；（5）提高学生的科技论文写作能力。2．课程设计的任务及要求 1）基本要求：

（1）学习Simulink仿真软件的使用；

（2）对数字通信系统调制及解调电路各功能模块的工作原理进行分析；（3）提出数字通信系统调制及解调电路的设计方案，选用合适的模块；（4）对所设计系统进行仿真；（5）并对仿真结果进行分析。

a.2ASK调制及解调 b.2FSK调制及解调 c.2PSK调制及解调 d.2DPSK调制及解调

e.MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM（至少选做一种）

2）创新要求：

3）课程设计论文编写要求

（1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文

（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（3）毕业论文装订按学校的统一要求完成 4）答辩标准：

（1）完成原理分析（20分）（2）系统方案选择（30分）（3）仿真结果分析（30分）（4）论文写作

（20分）5）参考文献：

（1）王俊峰.《通信原理MATLAB仿真教程》 人民邮电出版社第1版.2010.11.1

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（2）赵静.《基于MATLAB的通信系统仿真》 北京航空航天大学出版社

6）课程设计进度安排

内容

天数

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地点

构思及收集资料 2

图书馆 仿真 5

实验室 撰写论文 3

实验室

学生签名：

2014年6月16日

课程设计(论文)评审意见

（1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）系统方案选择（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）仿真结果分析（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）论文写作

（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）

评阅人：

职称：

副教授

2014 年 6 月27 日

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目录

1.引言.............................................................................................................................2 1.1设计背景。.......................................................................................................2 1.2数字通信系统设计步骤。...............................................................................3 1.3课设内容：.......................................................................................................3 2.MATLAB和SIMULINK简介。.............................................................................4 3.通信与基带传输系统概念。.....................................................................................6 3.1 通信的概念......................................................................................................6 3.2数字基带传输系统...........................................................................................7 4.2ASK的调制、解调系统设计原理及仿真。......................................................8 4.1 2ASK调制。.................................................................................................8 4.2

2ASK的解调：.........................................................................................9 4.3 2ASK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。.............................9 5.2FSK的调制、解调系统设计原理及仿真。....................................................10 5.1 2FSK的调制。...........................................................................................10 5.2 2FSK的解调。...........................................................................................12 5.3 2FSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。...........................12 6.2PSK的调制、解调系统设计原理及仿真。....................................................13 6.1 2PSK的调制。..............................................................................................13 6.2 2PSK的解调。..............................................................................................14 6.3 2PSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。...........................15 7.2DPSK的调制、解调系统设计原理及仿真。.................................................16 7.1 2DPSK的调制。........................................................................................16 7.2 2DPSK的解调。........................................................................................17 7.3 2DPSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。........................17 8.MSK的调制、解调系统设计原理及仿真。........................................................19 8.1 MSK的调制。............................................................................................19 8.2 MSK的解调...................................................................................................20 8.3 MSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。...............................21 9.结论。.....................................................................................................................21 参考文献......................................................................................................................22

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基于simulink的数字通信系统的设计

摘要：数字调制是指用数字基带信号对载波的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。根据控制的载波参量的不同，数字调制有调幅、调相和调频三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。

在此次的课设中我们利用simulink完成了2ASK调制及解调、2FSK调制及解、调2PSK调制及解调还有2DPSK调制及解调，在MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM中选择了MSK进行了调制解调的设计。

在报告中描述了此次课设中各种调制方式调制解调的原理，并给出调制、解调的原理框图。根据各种调制方式的原理,结合调制、解调的原理框图。利用simulink设计出了相应的调制、解调系统，同时还进行了仿真，结合原理不断观察仿真结果，不断的调整相应的参数得到了相对最理想的结果，并对相应的调制解调系统的结果进行分析。

最后对本次的课设进行了总结，此次的课设学会了simulink的使用，加深了对通信原理的理解，成功实现各调制方式的调制、解调。

关键字：数字调制 simulink 仿真与调试

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1.引言

1.1设计背景。

随着现代通信系统的飞速发展,计算机仿真已经成为分析和设计通信系统的主要工具,在通信系统的研发和教学中具有越来越重要的意义。计算机仿真是衡量系统性能的工具,它通过构建模型运行结果来分析实物系统的性能从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。通过仿真,可以降低新系统失败的可能性,消除系统中潜在的瓶颈,优化系统的整体性能。因此,仿真是通信系统研究和工程建设中不可缺少的环节。仿真也称模拟,在本质上,系统的计算机仿真就是根据实际的物理系统的运行原理建立相应的数学描述并进行计算机数值求解。根据实际的目标问题提出相应的数学描述,通常可以表达为一系列数学方程以及一系列边界条件。把系统的数学描述称为系统的仿真模型。用计算机语言重新表达的数学模型称为系统的计算机仿真模型。对用户而言,使用仿真软件的平台不同,所建立的计算机仿真模型形式也不同,可以是字符形式的一系列程序代码,也可以是图形化的一些列一组信号流程图、系统方框图或者状态转移图。

SIMULINK是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。SIMULINK具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点SIMULINK已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于SIMULINK。从理论上对通信系统进行深入细致的研究是非常必要的，本文对通信系统中的一些重要环节，如数字信号的调制解调有着深入的研究学习。本文在深刻理解通信系统理论的基础上，利用MATLAB提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块，对通信系统中的典型信号进行了模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示。通过系统的仿真与分析可以看出SIMULINK在系统建模和仿真中的巨大优势，是学习、研究和设计通信系统强有力的工具。

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1.2数字通信系统设计步骤。

利用SIMULINK进行数字通信系统设计、仿真的基本步骤如下：（1）建立数学模型：根据通信系统的基本原理，将整个系统简化到有源系统，确定总的系统功能，并将各部分功能模块化，找出各部分之间的关系，画出系统流程框图模型。

（2）仿真系统：根据建立的模型从SIMULINK通信模型库的各个子库中将所需要的单元功能模块拷贝到Untitled窗口，按系统流程框图模型连接，组建要仿真的通信系统模型。

（3）设置、调整参数：参数设置包括运行系统参数设置（如系统运行时间。采样速率等）和功能模块运行参数设置（如正弦信号的频率、幅度、初相；低通滤波器的截止频率、通带增益、阻带衰减等）。

（4）设置观察窗口，分析仿真数据和波形：在系统模型的关键点处设置观测输出模块，用于观测仿真系统的运行情况，以便及时调整参数，分析结果。

（5）生成新的模块：对于库中没有的功能模块，可以根据以掌握的技术生成所需新的子模块，以便随时调用。

1.3课设内容：

此次课设的主要内容如下：

（1）：学习了simulink的使用方法。

（2）：学习了各种调制方式的调制解调原理，及其设计方法。

（3）：根据各种调制方式的原理，利用simulink设计出了相应的调制、解调系统，同时还进行了仿真，结合原理不断观察仿真结果，不断的调整相应的参数得到了最理想的结果。

（4）：以文档的形式描述了此次课设中各种调制方式调制解调的原理，给出相应的调制解调系统并对结果进行分析。

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2.MATLAB和SIMULINK简介。

美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”（缩写为Matlab）这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从Matlab诞生开始，由于其高度的集成性及应用的方便性，在高校中受到了极大的欢迎。由于它使用方便，能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了7。X版本。Matlab是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩充Matlab的功能，使其成为了巨大的知识宝库。可以毫不夸张的说，哪怕是你真正理解了一个工具箱，那么就是理解了一门非常重要的科学知识。科研工作者通常可以通过Matlab来学习某个领域的科学知识，这就是Matlab真正在全世界推广开来的原因。目前的Matlab版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像VB等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，Matlab和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了Matlab的应用潜力。可以说，Matlab已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。Simulink工作环境进过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。它的主要特点在于：

1、建模方便、快捷；

2、易于进行模型分析；

3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相

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比，具有更直观、方便、灵活的优点。Simulink模块库（或函数库）包含有Sinks（输出方式）、Sources（输入源）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）、Connection（连接与接口）和Extra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的Simulink库模块（或库函数），而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以根据需要定制和创建自己的模块。用Simulink创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后，用户可以通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗口键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行仿真的批处理非常有用。采用Scope模块和其他的显示模块，可以在仿真进行的同时就可立即观看到仿真结果，若改变模块的参数并再次运行即可观察到相应的结果，这适用于因果关系的问题研究。仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里做事后处理。模型分析工具包括线性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的应用工具箱都包含这些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。

强大的Simulink动态仿真环境，可以实现可视化建模和多工作环境间文件互用和数据交换。Simulink支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持多种采样速率的多速率系统;Simulink为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，它与传统的仿真软件包用差分方程和微分方程建模相比，更直观、方便和灵活。用户可以在Matlab和Simulink两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。用于实现通信仿真的通信工具包(Communication toolbox，也叫Commlib，通信工具箱)是Matlab语言中的一个科学性工具包，提供通信领域中计算、研究模拟发展、系统设计和分析的功能，可以在Matlab环境下独立使用，也可以配合Simulink使用。另外，Matlab的图形界面功能GUI（Graphical User Interface）能为仿真系统生成一个人机交互界面，便于仿真系统的操作。因此，Matlab在通信系统仿真中得到了广泛应用，本文也选用该工具对数字调制系统进行仿真。

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3.通信与基带传输系统概念。

3.1 通信的概念

通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息(Message)。消息有模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。通信系统一般模型如下所示：

信息源发送设备信道接收设备受信者

图3-1：通信系统一般模型

相应的信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的，如下图3-2所示：

信息源调制器信道解调器受信者

图3-2：通信系统一般模型

同时数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的，如图3-3所示的数字通信系统：

信信源源信道数字制器数信信字受道源信息编编调 解译译信码器码器道调器码器码器者图3-3：数字通信系统

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通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，也即信息(Information)。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。

通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真，高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。

3.2数字基带传输系统

在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。

3-4数字调制系统的基本结构

数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。基本的数字调制方式有：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK)、正交振幅键控(QAM)、多相相移键控信号(QPSK)、最小移频键控(MSK)。

本次课设内容主要以二进制振幅键控(2ASK)、二进制频移动键控(2FSK)和二进制相移键控(2PSK)、二进制相对相移键控（2DPSK）、最小移频键控(MSK)为主。

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4.2ASK的调制、解调系统设计原理及仿真。

4.1 2ASK调制。

(1)调制原理（模拟相乘法）：

振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互独立。

该二进制符号序列可表示为：

其中：

Ts是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲:

则二进制振幅键控信号可表示为：

（2）根据模拟相乘法调制原理框图如下：

4-1振幅调制模拟相乘法调制原理图

（3）二进制振幅键控调制波形如下：

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根据载波信号幅度的取值的对调制信号进行调制。波形如下：

4-2二进制振幅键控调制波形

4.2

2ASK的解调：

（1）解调原理（相干解调）：

2ASK信号的解调有两种方法即相干解调和包络解调。此次课设中采用相干解调，相干解调也称为同步解调，利用乘法器，输入一路与载频相干即同频同相的参考信号与载频相乘。具体过程如下：

比如原始信号A与载频

调制后得到信号，解调时，得到滤除，引入相干（同频同相）的参数信号，用低通滤波器将高频信号即得原始信号A。（2）解调原理框图：

4.3 2ASK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。

（1）

2ASK调制与解调系统的仿真电路图：

利用simulink得到2ASK调制与解调系统的仿真电路图：

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（2）仿真结果。

根据调制解调仿真电路，经过调整得到如下结果：

（3）结果分析：

对照调制解调电路各点，根据仿真结果可以看出，整个电路得到了很准确的调制信号，并且很好地将其解调出来，解调信号和原始信号对比发现，没有任何的失真和延时。

5.2FSK的调制、解调系统设计原理及仿真。

5.1 2FSK的调制。

（1）调制原理：

采用了模拟调频法。2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态

华东交通大学课设论文 的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为载频为时代表传1。显然，2FSK信号完全可以看成两个分别以以和

时代表传0，和

为载频,为被传二进制序列的两种2ASK信号的合成。2FSK信号的一般时域数学表达式为:

其中，且是的反码，关系式如下：

（2）调制原理框图：

采用模拟相乘法有如下的调制原理图：

2fsk调制波形如下：(3)解调信号时域波形：

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5.2 2FSK的解调。

(1)解调原理（相干解调）：

二进制移频键控信号的解调方法很多，有模拟鉴频法和数字检测法，有非相干解调方法也有相干解调方法。其解调原理是将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号，分别进行解调,通过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号。(2)解调原理框图:

5.3 2FSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。

(1)simulink绘制的2FSK调制与解系统的仿真电路图如下：

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(2)仿真结果如下：

(3)仿真结果分析：

结果表明能非常准确的对信号进行调制，得到了较好的2FSK波形，并且在时间上非常同步。对于解调信号，其解调结果与原波形相比有一半的失真，还不是很理想。

6.2PSK的调制、解调系统设计原理及仿真。

6.1 2PSK的调制。

（1）2PSK调制的原理：

二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号。通常用已调信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0。二进制移相键控信号的时域表达式为：

e2psk(t)g(tnTs)*an

在2PSK调制中，an应选择双极性，即：

0,an1,0,bn1,发送的概率为P发送的概率为1-P发送的概率为P发送的概率为1-P

若g(t)是脉宽为Ts，高度为1的矩形脉冲时，则有:

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coswct,e2pskcoswct,发送的概率为P发送的概率为1-P

当发送二进制符号1时，已调信号e2PSK(t)取0°相位，发送二进制符号0时，e2PSK(t)取180°相位。若用φn表示第n个符号的绝对相位，则有发送 1 符号

φn= 0°，发送 0 符号。这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对移相方式。（2）2PSK调制框图（采用模拟相乘法）：

（3）2PSK调制的波形：

6.2 2PSK的解调。

（1）解调原理(相干解调法)：

由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。此次课设中2PSK信号的解调方法采用的是相干解调法。经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0。

（2）解调原理框图：

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6.3 2PSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。

(1):simulink软件仿真图如下:

（2）仿真结果如下：

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（3）结果分析：

结果表明能非常准确的对信号进行调制，得到了较好的2PSK波形，并且在时间上非常同步。对于解调信号，因为我所使用的simulink没有抽样判决器，采用代替器件中有判决键的使用导致解调结果有延时。

7.2DPSK的调制、解调系统设计原理及仿真。

7.1 2DPSK的调制。

（1）调制原理(模拟调相法)：

二进制移相键控（2PSK）方式是指受键控的载波相位按基带脉冲而改变的一种数字调制方式。众所周知2PSK调制是将传输的数字码元“1”用初始相位为180°的正弦波表示，而数字码元“0”用初始相位为0°的正弦波表示。若设at是传输数字码元的绝对码，则2PSK已调信号在任一个码元时间T内的表达式为: s(t)Asin[wcta(t)]a(t)0或者1

为此实际中一般采用一种所谓的差分移相键控（2DPSK）方式。2DPSK方式是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。假设前后相邻码元的载波相位差为，可定义一种数字信息与

之间的关系为：

若将传输数字码元的绝对码at先进行差分编码得相对码bt，其差分编译码如下：

差分编码为 btatbtT（2）差分译码为 atbtbtT（3）再将相对码bt进行2PSK调制，则所得到的即是2DPSK已调信号，其在任一码元时间T内的表达式为

stAsinctbt,bt1或0（4）（2）调制原理框图（采用模拟调相法）：

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（3）其调制波形：

7.2 2DPSK的解调。

（1）解调原理（差分相干解调方式）：

实际中接收到的2DPSK 信号在经过带通滤波后，由于码元跳变处的高频分量被过滤掉，滤波后的2DPSK信号波形分为稳定区和过渡区，码元中间部分是稳定区，前、后部分为过渡区。稳定区内的信号基本无损失，波形近似为正弦波，而过渡区内的波形则不是正弦波，并且幅度明显降低。调制信息基本上只存在于码元稳定区。

直接比较前、后码元的相位差，从而恢复发送的二进制数字信息。由于解调的同时完成了码反变换作用，故解调器中不需要码反变换器，只需将调制信号延迟一个码元间隔Ts。由于差分相干解调方式不需要专门的相干载波，因此是一种非相干解调方法。（2）解调原理框图：

7.3 2DPSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。

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(1)DPSK调制与解调系统的仿真电路图

(2)仿真结果:

(3)结果分析：

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结果表明能非常准确的对信号进行调制，得到了较好的2DPSK波形，并且在时间上非常同步。对于解调信号，能很好的恢复出调制信号，世间上非常同步，只不过有些许误差。

从信差分编码移相2DPSK在数字通信系统中是一种重要的调制方式，其抗噪性能和信道频带利用率均优于移幅键控(ASK)和移频键控(FSK)，因而在实际的数据传输系统中得到广泛的应用。

8.MSK的调制、解调系统设计原理及仿真。

8.1 MSK的调制。

（1）调制原理：

MSK叫最小频移键控，它是频移键控（FSK）的一种改进型。这里“最小”指的是能以最小的调制指数（即0.5）获得正交信号，它能比PSK传送更高的比特速率。

二进制MSK信号的表达式可写为：

sMSK(t)cos(wctpiak*tk)其中(k1)TstkTs 2*Ts

式中，φk称为附加相位函数；ωc为载波角频率；Tk为第k个输入码元，s为码元宽度；a取值为±1；φk为第k个码元的相位常数，在时间kTs≤t≤(k+1)Ts中保持不变，其作用是保证在t=kTs时刻信号相位连续。由

wc+p2TSa=+1dfk(t)pa=wc+k=dt2Tswc-p2TSa

1可知 4Ts1当ak＝－1时，信号的频率为：f1＝fc－

4Ts11由此可得频率之差为：f＝f2－f1＝H=f Ts=x=0.5

2Ts2Ts当ak＝＋1时，信号的频率为：f2＝fc＋（2）调制系统：

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(3)MSK调制信号：

＋－－＋＋＋－－ 8.2 MSK的解调

（1）解调原理：

采用相干解调，其解调原理是将MSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调，然后进行判决，这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样 值的大小，可以不专门设置门限。（2）：解调原理框图：

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8.3 MSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。

（1）MSK调制与解调系统的仿真电路图。

（2）仿真结果:

9.结论。

通过这段时间的努力，基本成功设计出了2ASK、2FSK、2PSK及2DPSK及解有MSK调制解调系统，并且除部分失真和延时外，调制解调信号都和调制解调原理相符。

通过本次课程设计，我收获颇多,对二进制数字调制和解调系统有了更深入的了解，对2ASK调制及解调、2FSK调制及解、调2PSK调制及解调还有2DPSK调制及解调还有MSK调制解调都有了更是深入的理解。把书本上的理论知识和实际动手联系起来让我懂得了在学习的过程中要带着问题去学习，这样才能提高学习的效率。我们必须要联系实际去解决问题，因为我们的知识水平有限，在学习与实践的过程中难免会出现一些问题。这次课程设计使我把以往所学的很多基础知识都联系了起来，在这期间我深刻的体会到了以前所学的每一样知识都是有用的。只有把基础知识一样样地学扎实了才能在现代技术的基础上不断拓展，不

华东交通大学课设论文

断创新。才能在专业领域上赢得自己的一席之地。也学会了对matlab和Simulink的基础使用方法，能成功对数字调制系统的进行仿真设计。

当然在做课程设计的过程中总会出现各种问题，通过不断对各种通信系统的调整改进、改变某些参数比较系统性能的变化，最后基本可以设计出正确的调制解调电路，可以得到较理想的调制解调结果。

无形间提高了我们的动手、动脑能力，并且同学相互探讨问题，研究解决方案，增进大家的团队意识。同时我也充分认识到了理论与实践相结合的重要性，平时我们只是一味地学习理论知识，很少有自己动手设计的时候，但这次课程设计为我们提供了一个好的机会，不仅锻炼了我的动手能力，还使我对通信系统有了感性的认识。

参考文献

[1]樊昌信, 曹丽娜．通信原理．国防工业出版社．2006． [2]张化光、孙秋野.MATLAB/SIMULINK教程.人民邮电出版社.

2.数字钟设计eda课设 篇二

《数字电路》是高等院校电气、电子信息类专业的一门重要的专业基础课, 具有理论性与实践性强的特点。优化该课程的实践教学, 对提高课程教学质量至关重要。随着大规模集成电路的飞速发展, 电子类高新技术项目的开发也更加依赖于EDA技术的应用。

1. 传统数字电路课程设计方法的不足

传统数字电路课程设计方法是基于固定功能的标准芯片, “自下而上”地构造一个系统。这种方法缺乏灵活性, 实现单一, 电路连线复杂, 查错比较困难。学生一部分精力牵制在复杂的连线上, 因此感到枯燥、乏味。可见传统方法在一定程度上制约了学生个性和创新思维的发展, 必须引入新技术。

2. EDA技术概述

2.1 EDA的概念

EDA (Electronic Design Automation, 电子设计自动化) , 是以计算机为平台, 硬件描述语言 (VHDL) 为设计语言, 可编程逻辑器件为实验载体, 以ASIC/SOC芯片为目标器件进行必要的元件建模和系统仿真的电子产品自动化设计过程。

2.2 TOP-DOWN的设计方法

EDA技术采用TOP-DOWN (自顶向下) 设计方法。这种方法从系统设计入手, 在顶层进行功能方框图的划分和结构设计, 在方框图一级进行仿真、纠错, 并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述, 在系统一级进行验证, 然后用逻辑综合优化工具生成具体门级电路网表。设计人员可不受芯片结构约束, 集中精力开发产品, 并且采用的是结构化开发手段。

2.3 设计语言

在EDA技术中多采用硬件描述语言 (HDL) 进行系统设计, 设计人员在设计时只需知道系统要做什么 (What to do) , 而不必关心怎样做 (How to do) 。VHDL几乎覆盖了以往所有各种硬件描述语言的功能, 整个自顶向下或自底向上的电路设计过程都可以用它来完成。

3. EDA技术在数字电路设计中的应用实例

以智能函数信号发生器的设计为例, 讨论EDA技术在数字逻辑电路设计中的具体应用。

3.1 设计要求

设计一个能产生递增斜波、递减斜波、阶梯波、正弦波、方波等多种波形, 并可通过开关选择输出波形的多功能函数信号发生器。

3.2 方案构思

根据设计要求, 本系统主要分为以下几个模块:

(1) 波形发生模块:主要包括分别产生递增斜波、递减斜波、阶梯波、正弦波、方波等波形的子模块。

(2) 多路选择模块:根据选择信号的不同取值, 判断选择输出对应的波形。

(3) D/A转换模块。

3.3 系统实现

3.3.1 设计输入

顶层原理图如图1所示, 其中各模块可由VHDL实现, 输出端Q[7..0]后面接D/A转换器的数据输入端。

3.3.2 编译、仿真

1.编译过程

建立顶层文件SIGNAL_GEN.VHD, 并按照图1所示构建顶层设计文件, 然后进行整体编译和仿真。

2.仿真结果

系统整体仿真当SEL[2..0]=011时, 输出为阶梯波。

3.3.3 下载验证

选择实验箱No.5模式进行下载, 并将各跳线帽置于正确位置, 然后将输出信号送至示波器, 改变CLK或者SEL[2..0], 可以看出输出信号的情况正好达到了预期功能。

4. 结束语

实践表明, 在数字电路课程设计引入EDA技术, 克服了传统课程设计的种种弊端, 不仅极大地丰富选题、扩展功能, 而且同一课题出现多种实现方案, 提高了学生的创新思维能力。

摘要：分析了传统数字电路课程设计的不足, 阐述了在课程设计引入EDA技术的必要性和优越性。介绍了EDA技术的概念和基本特征及设计方法。通过一个实例介绍了EDA技术在电路设计中的具体实现, 强调EDA技术作为一种全新的电子设计方法在现代数字电路课程设计中的重要作用。

关键词：EDA,数字电路,硬件描述语言

参考文献

[1]杨树莲.现代EDA技术及其发展[J].科技情报开发与经济, 2006, (15) :144-145

[2]潘松.黄继业.EDA实用教程 (第三版) [M].北京:科学出版社, 2006.9

[3]董蕴华.郭祖华.EDA技术在数字系统设计中的应用[J].河南机电高等专科学校学报, 2006, (3) :25-27

3.数字钟设计eda课设 篇三

关键词：EDA技术；数字电子技术；实验中学；电子设计自动化；计算机；电路实验 文献标识码：A

中图分类号：G632 文章编号：1009-2374（2016）15-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.022

1 概述

数控机床是当代加工精度最高的设备，在整个制造业中运用最广泛。采用宏程序编程能加工几何形状比较复杂的零件，尤其是具有列表曲线、非圆曲线和曲面的不规则零件，如此能更高效地利用数控系统的性能，提高数控机床的生产效益。宏程序编程是根据加工零件图形轮廓规律运用数学公式、参数方程、微积分方程等有关数学知识利用基本计算方法来编写加工程序，解决实际工程问题。抓住图形轮廓规律，巧妙运用数学公式，灵活地运用好变量，可使宏程序编写得更灵活简便。宏程序编程千变万化，但万变不离其宗，掌握零件轮廓规律及其数学公式，就掌握了宏程序编程的方法。

2 宏程序

宏程序在制造业中运用广泛、实用性大，在宏程序的编写过程中能将数学定理、公式、微积分方程等相关知识点很好地运用到程序中，宏程序也是利用最基本的数学运算方法去解决实际工程制造问题的方法。宏程序编程变化灵活，可以活学活用，掌握零件轮廓特征和规律是宏程序编程的关键。利用数学知识，灵活运用变量，可以实现多种编程方法解决实际问题。

2.1 宏程序定义

使用宏变量编写出来的程序叫宏程序。编写一般的程序时，程序地址符后为常量，一个程序只能加工一个固定形状的零件，适用范围狭小。宏变量就是宏程序地址符后的变量，宏变量的改变可以运用赋值语句改变赋值的方法实现，使宏程序具有一般程序不能实现的通用性。合理调用子程序语句、配合循环语句和分支语句，可以编写出各种复杂零件、不规则曲面的加工程序。

2.2 宏程序的特点

宏程序和一般数控程序的主要区别在于能支持变量、运算及程序的流程控制。

2.3 宏程序的使用过程

使用宏程序时，首先要对参数变量进行赋值，其次对各个参数变量关系进行运算，最后通过逻辑判断达到控制程序跳转，达到对程序的控制。

2.4 宏程序指令格式（以FANUC 0i系统为例）

变量：就是取值能变化的量。当指定一个变量时，要在符号（#）的后面指定变量号。不能像通用程序语言那样给变量起名字。[例如]#1。

表达式也可用来指定变量号，但此时必须要将表达式放在方括号里面。[例如]#[#1+#2-10]。

运算命令：变量之间可以进行下列运算。右边的表达式可通过常数、变量、函数和算符结合。表达式中的变量#j和#k可用常数替代，另外也可以将表达式使用于左边表达式的变量号中。

运算符：包括算术运算符、条件运算符和逻辑运算符等。每个算符由两个字母组成，用来比较两个值，决定它们是否相等或一个值比另一个值小或大。

注意：不能用不等号。

循环语句：由循环判断语句、循环体和结束语

组成。

IF[〈条件表达式〉]GOTOn：如果指定的条件表达式满足，则转移到序列号为n的语句；如果条件表达式不满足，程序执行下一程序块。

循环（WHILE语句）：在WHILE后指定条件表达式。如果当指定的条件表达式满足时，程序从DO执行到END。如果指定的条件表达式不满足，程序执行END后面的程序块。

备注：当指定的条件表达式满足时，执行WHILE后，程序从DO执行到END。如果指定的条件表达式不满足，程序执行与DO对应的END后面的程序块。条件表达式和算符与IF语句相同。DO和END后面的数值是指定执行范围的识别号，可用1、2、3作为识别号。

识别号（1～3）在DO～END循环中可多次使用，使用时注意程序中不能含有交叉循环。

3 椭球面方程及其参数方程

在空间直角坐标系下：

由式（1）所表示的曲面叫做椭球面或称椭圆面，其中a、b、c为任意正常数，通常假定a≥b≥c>0。该方程叫做椭球面的标准方程。

假设椭球面上任意一点P（x，y，z）如图1（a），设式（1）中a>b>c。如图1（b）所示，以O为球心，分别以a、b、c为半径作三个同心球，从O任引射线ON，设分别交三球面于A、B、C，则OA=a、OB=b、OC=C，将射线ON向XOY平面投影，设A、B、C的射影分别为A′、B′、C′，设∠ZON= ，∠XON=φ，过A′、B′分别作A′A1⊥XO、B′B1⊥XO，过A作平面⊥X轴，过B作平面β⊥Y轴，过C作平面γ⊥Z轴，设三平面交于一点P（x，y，z），则有：

4 应用实例

加工一个凸椭球，椭球的长半轴轴长为25mm，短半轴长为15mm，椭球高10mm，要求使用宏程序编写凸椭球加工的程序。

4.1 椭球加工思路

在椭球面高度范围内（0～10mm）垂直Z轴将椭球分为N份，所得所有截面与X0Y平面平行，截面与椭球相交曲线为椭圆，此椭圆轨迹可利用宏程序进行加工都与XY轴平行，N值越大加工效果越接近椭球形状的，加工精度越高。

4.2 选取宏变量

宏程序编制根据零件规律灵活选取宏变量是关键，选取宏变量不同，加工程序编写方法就不同。利用椭球面高度范围内（0～10mm）垂直Z轴将椭球分为N份加工凸椭球宏变量选取有两种：一种是等距法，将椭球面高度平均分为N等份，这种方法计算每份Z轴坐标较繁琐；另一种方法是等角度法，所分椭球截面曲线同一方向与椭球心夹角相等，都为 ，如图2所示。这种方法刚好套用得上椭球面的参数方程，计算Z轴坐标方便，所以加工凸椭球选用等角度法取宏变量，由上往下加工，采用了等角度增量，确保凸椭球各加工部位保持加工精度一致。根据凸椭球的参数方程可知，每增加一个转角 （0≤θ≤90°），就能计算出节点坐标P（x，y，z），P点的轨迹z=f（x）就是一个椭圆垂直Z轴的截面。增加的 越小，加工凸椭球的精度越高，表面粗糙度越好。

4.3 加工程序

5 结语

宏程序编程其关键在于宏变量的选取，选取不同的宏变量，编写的方法也不相同。编程时，要根据零件的结构特征，分析零件所需加工表面的几何关系，运用数学公式推导出所选参数宏变量间的关系。有效利用零件轮廓规律及其数学公式编写宏程序，大大提高了手工编写宏程序效率，解决了手工编写某些复杂零件、不规则曲面加工程序难题。

参考文献

[1] FANUC 0i-MC操作 B-64144CM/01[S].

[2] 赫英歧.巧用宏程序加工椭球面[J].科技经济市场，

2008，（10）.

[3] 安春香.椭球面参数方程的推导及其参数方程的几何

意义[J].洛阳师范学院学报，1998，（2）.

作者简介：何祥财（1981-），男，广西贺州人，上汽通用五菱汽车股份有限公司助理工程师，研究方向：汽车发动机制造设备维修。

4.数字钟设计eda课设 篇四

1 简单介绍EDA有关技术

EDA技术的工作平台是计算机, 该技术是以可编程的元器件为实验的载体、以硬件的描述语言为自身的设计语言、以芯片为实验的器件, 进行系统仿真和有关元器件建模的电子产品自动化设计过程。该技术的出现对于电子领域来说是一次改革, 它起源于计算机的辅助制造、辅助设计、辅助测试计算以及计算机的辅助工程。设计师们运用EDA设计电子系统, 可在计算机中自动地完成系统的性能分析、电路的设计以及图纸生成这些过程。EDA技术是目前电子设计技术的发展潮流, 其最基本的特征就是技术人员将计算机作为工具, 采用自顶向下的设计方式, 对电子系统进行分析和设计, 用硬件的有关描述语言对系统的行为进行设计, 采用智能的开发工具完成系统的编译过程, 并对目标芯片进行编程和下载, 这就是高层次的数字电路设计方法。EDA技术包含丰富的内容, 涉及面非常广。从教学的角度来看, 我们应当主要掌握4点内容:第一, 硬件的相关描述语言;第二, 软件的有关开发工具;第三, 大规模的可编程器件;第四, 实验的开发系统。硬件的相关描述语言是使用EDA技术对电子系统进行设计的一种表达方式;软件的有关开发工具是运用EDA技术对电子系统进行自动化设计;大规模的可编程器件是使用EDA技术设计电子系统的一种载体;实验的开发系统则是运用EDA技术对电子系统进行设计时的下载和验证工具[1]。

2 在数字电路的实验中引入EDA技术

数字电路课程在实验上机的过程中, 应该让学生先了解EDA的软件工具, 并让学生们运用EDA技术验证一些简单的数字电路方面的知识。最简单的例子就是给学生一段程序代码, 对照着将其输入计算机中, 然后编程下载好后检测结果, 接着在原有的程序上修改几处后再检测结果。一开始, 学生们都没有学习过EDA的相关技术和设计方法, 通过这样的简单实验, 让学生们对EDA技术有个大致的感知, 对EDA技术有初步的了解, 把抽象的内容变得具体化, 通过电子设备展现在学生们的眼前, 让学生们对该技术产生浓厚的学习兴趣。还可以运用EDA技术, 将数字电路中偏理论性的内容改编成可以用于生活中的简单便捷的系统。如:移位寄存器可编成彩灯变换的控制器, 加法减法计数器可编成数字时钟等。通过这种将理论知识用于实际生活中的实例, 让学生对课堂上的理论知识改变态度, 学生不再感到枯燥乏味, 把理论知识与实际生活有效地结合起来将使学生产生浓厚的学习兴趣。除此之外, 也能在实际生活中运用到这些简单的功能, 从而发掘理论和实际应用中更多的关联, 为数字电路的设计奠定扎实的基础。学生在数字电路的上机实验中能够对EDA技术有大致的认识, 结合课本上数字电路的理论知识, 并在老师的指导下学习HDL语言和EDA的相关技术。学习完基本的技术之后接下来就开始进行课程的设计。把理论知识、EDA的相关技术、课程的设计、上机实验科学合理地结合起来, 使学生在学习的过程中逐渐了解EDA的相关技术, 并慢慢地掌握该技术, 从而能够完成电子系统的方案设计[2]。

3 数字电路的设计方法

从1990年到现在, 在电子产品的开发过程中有两个最突出的特点:第一, 电子产品上市的时间紧迫;第二, 电子产品的设计越来越复杂。随着可编程性器件的出现和计算机的飞速发展传统模式的数字电路的设计方案有了革命性的解放, 电子设计师摒弃了传统的方式, 采用先进的技术, 使用智能化的芯片代替传统的电路板和零固件, 实现所需要的种种功能。数字电路的设计是基于门级的描述单个层次的设计, 设计方面的工作有分析设计修改、设计输入、仿真, 全部都是基于逻辑门的层次上完成的, 这样的设计方式并不能有效地融入新形式中, 因此需要引进更高层次的设计方式, 我们称之为对系统的设计方式。设计数字电路是一种很综合的设计, 设计过程中通常需要设计多种类型的电路, 这其中又难免存在着不足与错误, 要是只根据设计好的电路在电路板上试验、调试, 那么很有可能带来不好的结果, 测试的过程费时又费力, 甚至还会出现损坏元器件以及实验设备等问题, 致使设计的结果无法满足人们的要求。将EDA技术运用于软件仿真平台上, 利用该技术来进行数字电路的设计, 可帮助人们了解、掌握新的技术以及方法。现如今, 电子技术迅猛发展, 新的电子器件, 新的电路一批接一批不断出现, 不过由于经费等问题的限制, 设计的条件无法第一时间进行更新。计算机上的软件采用仿真的技术, 可以虚拟出一个用于测试的先进仪器或是一个具有各种型号的器件的电子虚拟工作台, 从而可在计算机上进行虚拟的测试和验证, 培养创新分析、设计、开发电路的技能。软件替代硬件, 虚拟替代实际, 这将成为设计方面未来的发展趋势[3]。

4 开放实验室, 鼓励课外EDA设计

EDA相关技术的综合性较强, 该技术涉及面非常广。通过理论课程的学习、上机亲手实验以及完成课程的设计, 再加上后续单片机原理以及微机的原理等课程的学习, 学生们能够慢慢地学习和掌握好EDA技术。掌握了该技术之后, 学校应该鼓励学生在课外对综合的电子电路系统进行设计与创新。在对电子系统进行分析、设计的时候, 采用EDA技术能够很好地应用教学过程中以学生为中心的开放的教学模式。近些年, 计算机得到普及, 而且EDA技术大部分的工作都是在软件的基础上进行, 这就让原本的设计工作走出了实验室。为了让学生自由自主地选择实验内容, 为了能最大限度地使用实验室里的各种资源, 从而让学生产生浓厚的学习兴趣, 提高各方面的实际操作技能, 学校将开放EDA实验室。学生们不仅可以在实验室里进行自己项目的设计, 还可以在寝室里, 甚至可以在校园的任何一个角落, 设计完成后到实验室将相关的文件加载到专门的开发板中, 然后对自己的设计进行验证, 通过不断的调试和修改, 使自己的电子设计更高效、更灵活。在进行EDA设计的过程中, 学生会遇到许许多多的问题, 老师应该提供帮助, 与学生进行交流和沟通, 同时, 学生与学生之间也应该多沟通多交流, 实现共同进步。学生在实际的课程设计过程中, 会遇到问题, 要培养他们分析问题、解决问题的能力, 要给学生一个空间使其充分地展示自己, 这样有助于学生在将来成就一番事业。

5 结语

将EDA技术融入数字电路的教学过程中是一种新型的教学模式。因为在设计电路实验的过程中会经常使用单元电路, 所以该模式可以有效地提高实际设计过程中学生解决各种问题的能力, 也可以很好地帮助学生学习、掌握先进的技术。为了培养电子领域的创新型人才, 并且提高数字电路的教学质量, 将EDA相关技术引进电路的课程设计中, 不仅能够有效地提高学生的实际动手能力和开发能力, 还能够在很大程度上节约数字电路的实验成本, 从而能够提高实验的设计效率。

参考文献

[1]王忠林, 曹献美.基于QuartusⅡ的CPLD的数字系统设计与实现[M].北京:机械工业出版社, 2012.

[2]王忠林, 李荣, 吴新华.基于CPLD的数字电路系统[P].中国:ZL201120280157.6, 2012-03-07.