基于PIC16F877A的混沌信號發(fā)生器的設計

混沌科學(xué)得到廣泛研究應該得益于20世紀60年代洛倫茲(Lorenz)的“蝴蝶效應”。混沌信號具有初值敏感性、內隨機性、遍歷性和有界性等特點(diǎn)，近幾年得到深入的研究和探索，并開(kāi)始廣泛應用于信號處理、保密通信、生物醫學(xué)等領(lǐng)域，特別是在醫療器械的應用，有著(zhù)重大的突破?？茖W(xué)研究表明：生物體是一個(gè)高度的非線(xiàn)性系統，而非線(xiàn)性系統的運動(dòng)通常表現出混沌現象，人體的生理活動(dòng)呈現眾多的混沌現象。所以，研究混沌信號源的產(chǎn)生對生物醫學(xué)的研究有著(zhù)極其重要的意義。

1 混沌信號產(chǎn)生的數學(xué)建模與仿真
1．1 混沌信號系統數學(xué)模型的選用
該設計中，考慮到人體生理活動(dòng)本身也是一個(gè)混沌系統，主要是要產(chǎn)生一個(gè)具有混沌特性的信號源，來(lái)調節人體的生理活動(dòng)，因此，該設計采用最經(jīng)典的Lorenz混沌模型來(lái)產(chǎn)生信號。其數學(xué)模型如式(1)所示。當σ=10，b=8／3，r=28時(shí)系統進(jìn)入混沌狀態(tài)。此時(shí)Lorenz方程可表示為式(2)。

代入數值得：

1．2 基于Matlab／Simulink的Lorenz混沌系統仿真
Simulink是Matlab軟件的一個(gè)附加組件，為用戶(hù)提供了一個(gè)建模和仿真的工作平臺，它采用模塊組合的方法來(lái)創(chuàng )建動(dòng)態(tài)系統的計算機模型，其重要的特點(diǎn)是快速、準確。對于比較復雜的非線(xiàn)性系統，效果更為明顯。其用戶(hù)交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入，即用戶(hù)只需要知道這些模塊的輸入／輸出和模塊的功而不必考察模塊內部是如何實(shí)現的，通過(guò)對這些基本模塊的調用，再將它們接起來(lái)就可以構成所需要的系統模型(以．mdl文件進(jìn)行存取)，進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。在Matlab／Simulink環(huán)境下創(chuàng )建仿真模型，如圖1所示，運行仿真后，可得混沌系統時(shí)域波形以及相軌跡圖仿真結果，如圖2所示。