Matlab課程設(shè)計報告44175

1、至誠學(xué)院« MATLAB實(shí)踐課程設(shè)計學(xué)生姓名:學(xué) 號:專業(yè)班級:指導(dǎo)教師:1、設(shè)計目的32、題目分析33、總體設(shè)計 34、具體設(shè)計45、小結(jié)與心得 76、參考文獻(xiàn) 87、附錄 81、設(shè)計目的運(yùn)用MATLA實(shí)現(xiàn)MATLAB GUI程序設(shè)計。培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力,增強(qiáng) 學(xué)生的程序設(shè)計能力與解決實(shí)際問題的能力。通過MATLA實(shí)踐設(shè)計的訓(xùn)練,提高 學(xué)生對已學(xué)相關(guān)專業(yè)知識的掌握與應(yīng)用水平。 通過學(xué)習(xí)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生樹立如何運(yùn) 用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課程來選擇設(shè)計題目 ,并培養(yǎng)學(xué)生合理安排實(shí)現(xiàn)設(shè)計的基本程 序流程, 利用強(qiáng)大的仿真功能與豐富的工具箱來制作、調(diào)試、評價自己設(shè)計的作 品。通過課程實(shí)踐教學(xué) ,

2、 培養(yǎng)學(xué)生將已學(xué)課程基礎(chǔ)理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)實(shí)際相結(jié)合。 提高學(xué)生實(shí)踐動手能力 , 為日后參加工作奠定一定的實(shí)踐基礎(chǔ)。也讓我們明白了 程序設(shè)計與MATLA軟件的應(yīng)用。2、題目分析學(xué)習(xí)MATLAB GU程序設(shè)計，設(shè)計與實(shí)現(xiàn)一個音樂鍵盤仿真系統(tǒng)。要求：按照 軟件工程方法 , 根據(jù)需求進(jìn)行程序的功能分析與界面設(shè)計 , 給出設(shè)計詳細(xì)說明。 然 后按照自己擬定的功能要求進(jìn)行程序設(shè)計與調(diào)試。以下幾點(diǎn)就是程序的功能 ：(1) 設(shè)計音樂鍵盤GUI界面,實(shí)現(xiàn)單音鍵盤的發(fā)聲。(2) 實(shí)現(xiàn)鍵盤的雙音多頻 , 即每個鍵盤對應(yīng)低音頻組的一個頻率與高音頻組的 一個頻率, 實(shí)現(xiàn)按鍵的發(fā)出雙音。(3) 能改變音樂包絡(luò)形式 , 實(shí)現(xiàn)

3、音型的改變。(4) 能夠演奏一段音樂。(5) 能夠顯示集成音樂的曲譜 , 并且將之播放。(6) 能夠在動態(tài)框輸入想要的曲譜 , 并且將之播放。(7) 能夠讀取電腦鍵盤的相應(yīng) , 發(fā)出與鋼琴鍵盤對應(yīng)的聲音3、總體設(shè)計3、1 功能模塊(1) 鋼琴鍵盤 ： 先選擇音高與包絡(luò) , 點(diǎn)擊鋼琴鍵盤即可發(fā)音。(2) 電腦鍵盤 ： 先選擇音高與包絡(luò) , 點(diǎn)擊相應(yīng)電腦鍵盤即可發(fā)音。(3) 音高與包絡(luò)的選擇 ： 從菜單欄選擇。(4) 自主輸入曲譜與播放 ： 從動態(tài)框輸入曲譜并播放。(5) 集成曲目的選擇與播放 ： 從菜單欄選擇并播放。(6) 使用指南、關(guān)于軟件、退出 ： 從菜單欄選擇。3、2軟件設(shè)計思路4、具體設(shè)

4、計4、1總體界面設(shè)置Jih LIi!" 生*祗 百4 jaifrHilD ai ¥ % m4. It d 包詐*通過這次的設(shè)計，總共實(shí)現(xiàn)了以下五個功能模塊，其中包括：1、音樂鍵盤GUI界面的設(shè)置,包括界面畫面的設(shè)置。2、這次總共用了實(shí)現(xiàn)單音鍵盤的發(fā)聲。3、實(shí)現(xiàn)鍵盤的雙音多頻，即每個鍵盤對應(yīng)低音頻組的一個頻率與高音頻組的一 個頻率,實(shí)現(xiàn)按鍵的發(fā)出雙音。4、實(shí)現(xiàn)音型的改變，能改變音樂包絡(luò)形式5、能夠演奏一段音樂，音樂的名字就是小星星。4、2,各個功能模塊實(shí)現(xiàn)第一點(diǎn),界面的設(shè)置：這次共用了 12個鍵盤。及其七個圖相框，其中鍵盤一組之間 共12鍵,7個白鍵,5個黑鍵，按規(guī)定每相鄰半

5、音的頻率比值為12V2=1、059463, 還有一個靜態(tài)文檔，一個文本框組成。圖片采用以下圖片與及其應(yīng)用程序。M dl匚 LUA 口 H UU.£XVEIj tui后丄I袒丄J.Ifunction 滋翳E工*蚊匕氐鎖披Mud 勰UDtdM加 haMM©EM hObjecthandle to asegE see GCEO)% eventda.ta teserved - to be defined in 直 future veiEian of MATLAB-% lvardLuH empty - handles not created until aftall CteateFcn

6、s calledL iirL3howtL 23. jpg')% Bint: place code in OpeninFcn to popularteK Executes dating object creatiorij aftet setting all properties.'r-ri 尸1 ir'/i Ai an 1iiii耗第二點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)單音的發(fā)音。單音的發(fā)音主要就是老師給的一個程序，通過更改n的值可以改變音的長短，改變f00的頻率就可以改變音質(zhì)，f0000=sin(f00*2*pi*n);就是一個主音頻率,soundsc(f0000);就是播放聲音。k=2、A(1

7、/12);f00=220;n=0:1/8000:1;f0000=si n(f00*2*pi* n);sou ndsc(f0000);第三點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鍵盤的雙音多頻。通過在單音的基礎(chǔ)上加上一個諧波或者多個諧波， 讓主音頻率出現(xiàn)疊加。這個不僅可以讓音質(zhì)得到根本上的提高，也可以調(diào)節(jié)聲音讓其變的更加悅耳。k=2、a(i/12);f00=220、*(k、A12);n=0:1/8000:0、3;fOOOO=(sin(f00*2*pi*n)+0、5*sin(f00*4*pi*n);sou ndsc(f0000);第四點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)音型的改變，能改變音樂包絡(luò)形式。這個主要就是在f0000的單音或 者多音的基礎(chǔ)上加上一個

8、包絡(luò)，可以用方波，鋸齒波,三角波等函數(shù)與它相乘function pustibuttQn2Callba.cl! (hObjeclj eventdathandles)齊 hObjacthandle *to puslibirtton? (see GCBO)備 eventdata reserved -tote defined in a future version of JIATLAB% handles stru匚tUTE with, handles and user data Csee GUIDkTA)k=2Z(l/12),f00=220. #*5)；11=0:1/3000:0.3;X=exp(2*

9、n) jfOOOCx. * (sin(fD0*2*pi*n)HL &*sin(f 00*4*pi*n.);f Qwdsc£f0000);第五點(diǎn)，能夠演奏一段音樂，音樂的名字就是小星星。這個原理主要就是通過根據(jù) 譜來使得一個個音來拼湊而成，在改變一下它的播音時間，就可以較為連貫的播 出。具體程序參見附錄。4、3各模塊的調(diào)試結(jié)果。10:1/8000:0.3；4.3.1,能夠通過單音播放音樂，根據(jù)老師所給的單音，可以讓鍵盤播出一個拉長 的音,通過更改n的間隔范圍或者取值范圍可以讓音變得拉長或者變短。本題通過把0到0、3之間取值范圍為8000份。經(jīng)過調(diào)試可以成功。432,多音多頻的調(diào)

10、節(jié)主要就是在于主函數(shù)加上的其她諧波函數(shù),這次就是加上 0、5、*sin(f00*4*pi*n),當(dāng)然也可以加上更多的諧波，讓音質(zhì)得到一定的變更此次調(diào)試也得到了成功。y % 冷 |fC000=x. * tsintf53intf00*4*pi*n);ndscCfOOOO):4.3.3,包絡(luò)的添加及其改變主要還就是通過包絡(luò)函數(shù)，本次采用的就是e指數(shù)的 衰減函數(shù)，當(dāng)然可以添加其她的包絡(luò)，這樣的添加效果可以改變音質(zhì)，聽出來的感 覺與沒有加包絡(luò)的感覺就是不一樣的。同理其她包絡(luò)也就是一樣。起初添加的包 絡(luò)與函數(shù)沒有匹配，導(dǎo)致演奏不出來，經(jīng)過檢查得到了改正。esp,OOOO=Ei * (sin(f 0 0*2

11、*pi*n)"H)p 5*sin (iOOMi w);?Qmdsc(fOOOO),434,歌曲的添加，這次添加的歌曲通過百度得到小星星的歌譜 ，然后在通過疊 加得到了這首，當(dāng)然添加其她的也行。起初，聽起來的聲音就是拉長音，通過更改 n的值得以連貫。5、小結(jié)與心得通過這次實(shí)踐，讓我學(xué)到了很多，明白了很多。首先在第一節(jié)課鄭老師講的 MATLAB勺GUI界面設(shè)置包括各個鍵的功能以及回調(diào)函數(shù)的應(yīng)用與通過課后的練 習(xí),讓我對這次實(shí)踐有了進(jìn)一步的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。在寫下MATLAB計任務(wù)安排的時候，期間的進(jìn)度由于事先沒有寫詳細(xì)以至于在安排的進(jìn)度上出現(xiàn)了小差錯，導(dǎo)致做出來的作品不夠完善。在摸索的道路

12、上慢慢前行，在第一周的時候做出了單音,在通過問老師，同學(xué)與上網(wǎng)查找資料的基礎(chǔ)上，慢慢加上了包絡(luò)，與雙音雙 頻等,經(jīng)過這次的親自實(shí)踐熟悉與掌握MATLAE程序設(shè)計方法,掌握了最基礎(chǔ)的MATLAB GUI程序設(shè)計，學(xué)習(xí)了音樂合成基本知識。當(dāng)然這次實(shí)驗也存在著不足，雖然懂的添加文本選擇框，但就是卻沒有正確的回調(diào)函數(shù)讓其運(yùn)行，使得能夠添 加更多的功能與演奏項目。雖然用了 if else但就是還就是不行，通過老師的指 導(dǎo)用swith case但就是中途中還就是出現(xiàn)了不足之處，系統(tǒng)提示出現(xiàn)錯誤，所以 經(jīng)過這次的實(shí)踐也讓自己明白了一個人的力量就是有限了，需要與同學(xué)們進(jìn)行商量與討論。經(jīng)過這次MATLAB實(shí)踐課

13、，充分的讓自己嘗試的結(jié)果得到體驗與能力得到體 現(xiàn)。相信不僅僅通過這門課讓自己在畢業(yè)前得到了一次很好的鍛煉，更就是希望能夠引以為鑒，爭取在程序中得到加強(qiáng)，在其她設(shè)計方面得到進(jìn)一步突破，讓自己 不斷積累經(jīng)驗。通過這個也讓我明白了這門課的有趣與神奇。以下就是經(jīng)過整改與修正后的最終圖片，功能在過程中在添加文本中失敗，以及程序最終沒能夠成 功,以至于用簡單的程序完成此次的實(shí)踐，雖然這門課程結(jié)束了，但就是也希望自己能夠在接下來中更加的出色6參考書目：1 MATLAB用教程鄭阿奇2 信號系統(tǒng)-MATLAB合實(shí)驗3 基MATLAB信號與系統(tǒng)試教程電子工業(yè)出版社谷源濤 高等教育出版社徐利民 舒軍編著 清華大學(xué)出

14、版社谷源濤 高等教育出版社4信號與系統(tǒng)-MATLA綜合實(shí)驗7、附錄7、1 一閃一閃亮晶晶歌曲程序附錄k=2、人(1/12);5*sin(f00*4*pi*n);f00=220、*(k、A3);soundsc(f0000);n=0:1/8000:0、3;k=2、a(1/12);x=exp(-2*n);f00=220、*(k、A10);f0000=x、*(sin(f00*2*pi*n)+0、n=0:1/8000:0、3;5*sin(f00*4*pi*n);x=exp(-2*n);soundsc(f0000);f0000=x、*(sin(f00*2*pi*n)+0、k=2、a(1/12);5*sin

15、(f00*4*pi*n);f00=220、*(k、A3);soundsc(f0000);n=0:1/8000:0、3;k=2、a(1/12);x=exp(-2*n);f00=220、*(k、A12);f0000=x、*(sin(f00*2*pi*n)+0、n=0:1/8000:0、3;5*sin(f00*4*pi*n);x=exp(-2*n);soundsc(f0000);f0000=x、*(sin(f00*2*pi*n)+0、k=2、a(1/12);5*sin(f00*4*pi*n);f00=220、*(k、A10);soundsc(f0000);n=0:1/8000:0、3;k=2、a(1

16、/12);x=exp(-2*n);f00=220、*(k、A12);f0000=x、*(sin(f00*2*pi*n)+0、n=0:1/8000:0 、3;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0 5*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);k=2、人(1/12);f00=220、*(k、A10); n=0:1/8000:1;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+05*sin(f00*4*pi*n); soundsc(f0000);k=2、 A(1/12);f00=220 、 *(k 、

17、A8); n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0 5*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);k=2、 A(1/12);f00=220 、 *(k 、 A8); n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0 5*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);k=2、 A(1/12);f00=220 、 *(k 、 A7); n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(si

18、n(f00*2*pi*n)+0 5*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);k=2、 A(1/12);f00=220 、 *(k 、 A7); n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0 5*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);k=2、 A(1/12);f00=220 、 *(k 、 A5); n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+05*sin(f00*4*pi*n); soundsc(f0000)

19、;k=2、 A(1/12); f00=220 、 *(k 、 A5); n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0 5*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);k=2、 A(1/12); f00=220 、 *(k 、 A3); n=0:1/8000:1;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+05*sin(f00*4*pi*n); soundsc(f0000);k=2、 A(1/12);f00=220 、 *(k 、 A10); n=0:1/8000:0 、

20、 3;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+05*sin(f00*4*pi*n); soundsc(f0000);k=2、 A(1/12);f00=220 、 *(k 、 A10); n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+05*sin(f00*4*pi*n); soundsc(f0000);k=2、 A(1/12); f00=220 、 *(k 、 A8); n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0 5

21、*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);k=2、 A(1/12); f00=220 、 *(k 、 A8); n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+05*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);soundsc(f0000);k=2、 A(1/12);k=2、人(1/12);f00=220 、 *(k 、 A8);f00=220、*(k、A7);n=0:1/8000:0 、 3;n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);x=exp(-2*n);f0000=x

22、、 *(sin(f00*2*pi*n)+0f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0、5*sin(f00*4*pi*n);5*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);soundsc(f0000);k=2、 A(1/12);k=2、 A(1/12);f00=220 、 *(k 、 A8);f00=220 、 *(k 、 A7);n=0:1/8000:0 、 3;n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0、

23、5*sin(f00*4*pi*n);5*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);soundsc(f0000);k=2、 A(1/12);k=2、 A(1/12);f00=220 、 *(k 、 A7);f00=220 、 *(k 、 A5);n=0:1/8000:0 、 3;n=0:1/8000:1;x=exp(-2*n);x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0、5*sin(f00*4*pi*n);5*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);soun

24、dsc(f0000);k=2、 A(1/12);k=2、 A(1/12);f00=220 、 *(k 、 A7);f00=220 、 *(k 、 A10);n=0:1/8000:0 、 3;n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0、5*sin(f00*4*pi*n);5*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);soundsc(f0000);k=2、 A(1/12);k=2、 A(1/12);f00=220 、 *(k

25、 、 A5);f00=220 、 *(k 、 A10);n=0:1/8000:1;n=0:1/8000:0 、 3;x=exp(-2*n);x=exp(-2*n);f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0f0000=x 、 *(sin(f00*2*pi*n)+0、5*sin(f00*4*pi*n);5*sin(f00*4*pi*n);soundsc(f0000);7、2 樂音基本知識聲音就是由物體振動 （如聲帶琴弦等 ）產(chǎn)生的波 ,人類能聽到的聲音頻率范圍 集中在10-20kHZ,低于該范圍的聲波稱次聲波，高于該范圍的稱為超聲波。聲音 的強(qiáng)弱由振幅決定人耳聽力范圍為 0-12

26、0dB 左右。聲音的頻率與振幅會隨著時間 的改變而改變 , 并最終趨于靜止 , 一般把 聲音的發(fā)展過程分為四個階段 , 分別為 觸發(fā),衰減,保持與消失,這四個階段稱為“包絡(luò)”,包絡(luò)時間就就是一個聲音的長 短。音樂就是樂音隨時間流動而形成的藝術(shù)。從信號系統(tǒng)的角度瞧 , 音樂就就是 周期信號頻率隨著時間變化的一種表述，樂譜上的每個音符表達(dá)了此時此刻規(guī)定 出現(xiàn)的信號頻率與持續(xù)時間。1音樂曲調(diào)由音階組成，音階由音組成。不同的音有不同的振動頻率，聲音振動 的頻率決定了的音符的音高（pitch）。人們選取一定頻率的音符來形成音樂體系 所需要的音高。不同音高的樂音,用CDEFGA表示的,這七個拉丁字母就就是

27、樂音 的音名（Pitch Name）。音名對應(yīng)固定的基波信號頻率,如每秒振動440次的聲音 就是目前國際通用的標(biāo)準(zhǔn)音 A。物體振動發(fā)音往往包含復(fù)雜的頻譜結(jié)構(gòu)，如小提琴,A弦振動時，除了產(chǎn)生主 要的基音頻率（440HZ）還產(chǎn)生基音的1/2,1/3,1/4 頻率的泛音。如果過一個物體 振動所發(fā)出的泛音為基音的整數(shù)倍，這個音具有清晰可辨的音高，而噪音通常不 具備該條件。我們把這些按順序排列的泛音稱為泛音列 ，由于不同物體有不同特 征的泛音列，這些泛音列的排列也就構(gòu)成了聲音的特性：音質(zhì)。因此,樂音的基本特征可以用基波頻率，諧波頻率與包絡(luò)波形三方面描述。樂音的基波十二平均律（十二等程律）就是將8度的音程

28、（2倍頻程）按頻率等比率地分成 十二等分,每一等份稱為一個半音即小二度。一個大二度（即全音）則就是兩等份。 半音就是十二平均律組織中最小的音高距離。 升高半音用“#”符號表示，降低半 音用“b”符號表示。十二平均律在交響樂隊與鍵盤樂器中得到廣泛使用 ，現(xiàn)在的 鋼琴即就是根據(jù)十二平均律來定音的。標(biāo)港鋼髯餐含還大于二JE小乎五闊DcjCiP Fi F| GiJiiSl C L> E F A B i d ” f j a 1i 衛(wèi)朮 3 ft 訊"叩呼，m 代曲審 I z應(yīng)訥山 話用.沖卅/嚴(yán)如:小字組a（對應(yīng)鋼琴鍵就是37）的頻率值fa0 220 Hz小字1組a1（對應(yīng)鋼琴鍵就是49

29、A）的頻率值fa1 440 Hz從小字組到小字一組之間共12鍵,7個白鍵,5個黑鍵,按規(guī)定每相鄰半音的 頻率比值為12V2=1、059463,根據(jù)這規(guī)定，就可以得出鋼琴上每一個琴鍵音的頻 率。用CDEFGA來表示不同的音名,一次唱成do,re,mi,sol,la,si（ 簡譜:）又稱 唱名（syllable names）。每個唱名并未固定基波頻率,當(dāng)指定樂曲的音調(diào)時才知 道此時對應(yīng)的音名，亦即確定了對應(yīng)的頻率值。例如，若指定樂曲為C調(diào)，此時唱 名與音名的對應(yīng)關(guān)系如下圖所示：PlowA可見,1音對應(yīng)頻率261、63Hz,還可以瞧出，34與7i唱名之間對應(yīng)半音,其余唱 名之間對應(yīng)全音。如果改為F調(diào)，唱名與音名的對應(yīng)關(guān)系如下圖所示uniiiTnI央k i B CJ）EF>A BC DE F'1 1IllIl1 tI 14 5B7123 45 671« ««其中,它的1對應(yīng)F,