matlab課程設(shè)計報告--matlab gui的音樂鍵盤仿真

1、<p>　　《 MATLAB 實踐 》</p><p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　目 錄</p><p>　　1.設(shè)計目的…………………………………………………3</p><p>　　2.題目分析…………………………………………………3</p><p&g

2、t;　　3.總體設(shè)計…………………………………………………4</p><p>　　4.具體設(shè)計…………………………………………………4</p><p>　　5.結(jié)果分析…………………………………………………15</p><p>　　6.心得體會…………………………………………………15</p><p><b>　　設(shè)計目的:<

3、/b></p><p>　　運用MATLAB實現(xiàn)MATLAB的GUI程序設(shè)計。</p><p><b>　　2、題目分析:</b></p><p><b>　　課程設(shè)計題目：</b></p><p>　　MATLAB GUI的音樂鍵盤仿真 </p><p>　　課程設(shè)計

4、的基本要求：</p><p>　　1）熟悉和掌握MATLAB 程序設(shè)計方法。</p><p>　　2）掌握MATLAB GUI 程序設(shè)計。</p><p>　　3）學(xué)習(xí)音樂合成基本知識。</p><p><b>　　設(shè)計分析：</b></p><p>　　這次使用的設(shè)計軟件是MATLAB的GUI模

5、塊，要設(shè)計一個音樂鍵盤要知道一個最簡單的鍵盤本身要有36個發(fā)音鍵，既21個音階和15個輔音階。于是就要在界面上畫出36個pushbutton鍵，再根據(jù)其他要求的功能設(shè)計出其他相應(yīng)的模塊。</p><p>　　模擬鍵盤發(fā)音是使用音頻函數(shù)soundsc將不同頻率的函數(shù)以聲音的模式表現(xiàn)出來，而每個音階相差頻率f=440*2^2/12;音階與相應(yīng)的輔音階相差頻率f=440*2^1/12。有了音樂合成的這些基本知識后便可根

6、據(jù)自己需要設(shè)計界面根據(jù)功能編寫相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)。</p><p><b>　　課程設(shè)計的內(nèi)容：</b></p><p>　　學(xué)習(xí)MATLAB GUI程序設(shè)計，設(shè)計和實現(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)需求進行程序的功能分析和界面設(shè)計，給出設(shè)計詳細說明。然后按照自己擬定的功能要求進行程序設(shè)計和調(diào)試。</p><p>　　1）設(shè)計音

7、樂鍵盤GUI界面，實現(xiàn)單音鍵盤的發(fā)聲。</p><p>　　2）實現(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和高音頻組的一個頻率，實現(xiàn)按鍵的發(fā)出雙音。</p><p>　　3）能改變音樂包絡(luò)形式，實現(xiàn)音型的改變。</p><p>　　4）能夠演奏一段音樂。</p><p>　　5）改變鍵盤的音色，給基音加上泛音序列，模擬不同的樂器演奏

8、。</p><p>　　6）選作：根據(jù)節(jié)奏節(jié)拍，根據(jù)簡譜自動演奏一段音樂。</p><p><b>　　3、總體設(shè)計</b></p><p>　　其中琴鍵區(qū)域?qū)崿F(xiàn)按鍵發(fā)聲，可用鼠標點擊，也可以用鍵盤實現(xiàn)；顯示屏區(qū)域?qū)崿F(xiàn)聲音波形的實時顯示；控制區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制，包括音樂播放、暫停、停止，視屏播放，樂器切換，節(jié)拍切換和諧波切換。</p

9、><p><b>　　4、具體設(shè)計</b></p><p><b>　　外板設(shè)計圖如下：</b></p><p>　　4.1 琴鍵區(qū)域設(shè)計</p><p><b>　　界面設(shè)計</b></p><p><b>　　單個按鍵函數(shù)設(shè)計</b>

10、;</p><p>　　該琴鍵設(shè)計為C調(diào)，1對應(yīng)頻率為261.63Hz，相鄰兩鍵為一個半音，頻率比為：2^1/12，因此后面頻率類推，如2對應(yīng)293.67Hz。</p><p><b>　　單個按鍵函數(shù)如下：</b></p><p>　　function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, hand

11、les)</p><p><b>　　f=261.63;</b></p><p>　　if get(handles.radiobutton3,'Value')==1;</p><p><b>　　N=8000;</b></p><p><b>　　end;</b>

12、;</p><p>　　if get(handles.radiobutton4,'Value')==1;</p><p><b>　　N=2000;</b></p><p><b>　　end;</b></p><p>　　if get(handles.radiobutton5,&#

13、39;Value')==1;</p><p><b>　　N=25000;</b></p><p><b>　　end;</b></p><p>　　if get(handles.radiobutton9,'Value')==1;</p><p><b>　　T=1

14、;</b></p><p><b>　　end;</b></p><p>　　if get(handles.radiobutton10,'Value')==1;</p><p><b>　　T=0.5;</b></p><p><b>　　end;</b&

15、gt;</p><p>　　if get(handles.radiobutton11,'Value')==1;</p><p><b>　　T=0.25;</b></p><p><b>　　end;</b></p><p>　　n=0:1/N:T;</p><p

16、>　　x=exp(-2*n);</p><p>　　if get(handles.radiobutton14,'Value')==1;</p><p>　　ft=x.*sin(f*2*pi*n);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　if get(handles.radi

17、obutton13,'Value')==1;</p><p>　　ft=x.*sin(f*2*pi*n)+0.2*sin(f*2*2*pi*n);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　if get(handles.radiobutton12,'Value')==1;</p>

18、<p>　　ft=x.*sin(f*2*pi*n)+0.2*sin(f*2*2*pi*n)+0.3*sin(f*3*2*pi*n);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　voice=get(handles.voice,'Value')</p><p>　　sound(ft*voice,8

19、000);</p><p>　　plot(n,ft);</p><p>　　axis tight;</p><p><b>　　實現(xiàn)結(jié)果：</b></p><p>　　可以根據(jù)按下不同的鍵，發(fā)出不同音調(diào)的聲音，且沒有失真。</p><p>　　4.2顯示屏區(qū)域設(shè)計</p><p

20、><b>　?。?）界面設(shè)計</b></p><p><b>　?。?）函數(shù)設(shè)計</b></p><p>　　改模塊主要功能是用來實現(xiàn)聲音波形實時顯示，因此只需要要在每個按鍵函數(shù)里面添加波形顯示函數(shù)即可：</p><p>　　plot(n,ft);</p><p>　　axis tight;&

21、lt;/p><p><b>　?。?）功能實現(xiàn)</b></p><p>　　鋼琴，1/2節(jié)拍，單音波形</p><p>　　敲擊，1/8節(jié)拍，2次諧波波形</p><p>　　4.3 節(jié)拍切換設(shè)計</p><p><b>　?。?）界面設(shè)計</b></p><

22、p><b>　?。?）函數(shù)設(shè)計</b></p><p>　　if get(handles.radiobutton3,'Value')==1;</p><p><b>　　N=8000;</b></p><p><b>　　end;</b></p><p>

23、　　if get(handles.radiobutton4,'Value')==1;</p><p><b>　　N=2000;</b></p><p><b>　　end;</b></p><p>　　if get(handles.radiobutton5,'Value')==1;<

24、/p><p><b>　　N=25000;</b></p><p><b>　　end;</b></p><p>　　if get(handles.radiobutton9,'Value')==1;</p><p><b>　　T=1;</b></p>

25、<p><b>　　end;</b></p><p>　　if get(handles.radiobutton10,'Value')==1;</p><p><b>　　T=0.5;</b></p><p><b>　　end;</b></p><p&g

26、t;　　if get(handles.radiobutton11,'Value')==1;</p><p><b>　　T=0.25;</b></p><p><b>　　end;</b></p><p>　　n=0:1/N:T;</p><p><b>　?。?）功能實現(xiàn)

27、</b></p><p>　　‘duo’音，1/2節(jié)拍：</p><p>　　‘duo’音，1/4節(jié)拍：</p><p>　　‘duo’音，1/8節(jié)拍：</p><p>　　4.4 諧波切換設(shè)計</p><p><b>　　（1）界面設(shè)計</b></p><p>

28、;<b>　?。?）函數(shù)設(shè)計</b></p><p>　　if get(handles.radiobutton14,'Value')==1;</p><p>　　ft=x.*sin(f*2*pi*n);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　if get(h

29、andles.radiobutton13,'Value')==1;</p><p>　　ft=x.*sin(f*2*pi*n)+0.2*sin(f*2*2*pi*n);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　if get(handles.radiobutton12,'Value')==1

30、;</p><p>　　ft=x.*sin(f*2*pi*n)+0.2*sin(f*2*2*pi*n)+0.3*sin(f*3*2*pi*n);</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　（3）功能實現(xiàn)</b></p><p>　　‘duo’音，單音諧波：</p&

31、gt;<p>　　‘duo’音，1次諧波：</p><p>　　‘duo’音，2次諧波：</p><p>　　4.5 音樂播放設(shè)計</p><p><b>　?。?）界面設(shè)計</b></p><p><b>　?。?）函數(shù)設(shè)計</b></p><p>　　Mus

32、ic：選取音樂</p><p>　　function pushbutton35_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　global yinyue;</p><p>　　[FileName,PathName]=uigetfile('*.wav','Music Play');<

33、;/p><p>　　[y,fs,bits]=wavread(FileName);</p><p>　　yinyue=audioplayer(y,fs)</p><p>　　voice=get(handles.voice,'Value')</p><p>　　play(yinyue);</p><p>　　P

34、auses：播放暫停</p><p>　　function pushbutton38_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　global yinyue;</p><p>　　pause(yinyue);</p><p><b>　　Stop：播放停止</b><

35、;/p><p>　　function pushbutton37_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　global yinyue;</p><p>　　stop(yinyue);</p><p>　　Resume：播放恢復(fù)</p><p>　　function pu

36、shbutton40_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　global yinyue;</p><p>　　resume(yinyue);</p><p><b>　?。?）功能實現(xiàn)</b></p><p>　　4.6 電影播放設(shè)計</p><

37、;p><b>　?。?）界面設(shè)計</b></p><p><b>　?。?）函數(shù)設(shè)計</b></p><p>　　function pushbutton48_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　[name,path]=uigetfile('*.*&#

38、39;,'');</p><p>　　file=sprintf('%s%s',path,name);</p><p>　　mplay(file,24);</p><p><b>　　（3）功能實現(xiàn)</b></p><p>　　4.7 音量控制設(shè)計</p><p>&

39、lt;b>　?。?）界面設(shè)計</b></p><p><b>　?。?）函數(shù)設(shè)計</b></p><p>　　voice=get(handles.voice,'Value')</p><p>　　sound(ft*voice,8000);</p><p><b>　?。?）功能

40、實現(xiàn)</b></p><p><b>　　能實現(xiàn)對音量的調(diào)節(jié)</b></p><p>　　4.8鍵盤控制發(fā)音設(shè)計</p><p><b>　?。?）界面設(shè)計</b></p><p><b>　?。?）函數(shù)設(shè)計</b></p><p>　　fu

41、nction figure1_KeyPressFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　if get(gcf,'CurrentCharacter')==49, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇ1</p><p>　

42、　pushbutton10_Callback(hObject,eventdata,handles);end</p><p>　　if get(gcf,'CurrentCharacter')==50, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇ2</p><p>　　p

43、ushbutton15_Callback(hObject,eventdata,handles);end</p><p>　　if get(gcf,'CurrentCharacter')==51, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇ3</p><p>　　pus

44、hbutton16_Callback(hObject,eventdata,handles);end</p><p>　　if get(gcf,'CurrentCharacter')==52, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇ4</p><p>　　pushb

45、utton17_Callback(hObject,eventdata,handles);end</p><p>　　if get(gcf,'CurrentCharacter')==53, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇ5</p><p>　　pushbu

46、tton18_Callback(hObject,eventdata,handles);end</p><p>　　if get(gcf,'CurrentCharacter')=='C', %Èç¹û°´ÏµÄÊÇC</p><p>　

47、　pushbutton1_Callback(hObject,eventdata,handles); end</p><p>　　if get(gcf,'CurrentCharacter')==68, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇD</p><p>　　

48、pushbutton2_Callback(hObject,eventdata,handles);end</p><p>　　if get(gcf,'CurrentCharacter')==69, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇE</p><p>　　pus

49、hbutton3_Callback(hObject,eventdata,handles);end</p><p>　　if get(gcf,'CurrentCharacter')==70, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇF</p><p>　　pushbu

50、tton4_Callback(hObject,eventdata,handles);end</p><p>　　if get(gcf,'CurrentCharacter')==71, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇG</p><p>　　pushbutto

51、n5_Callback(hObject,eventdata,handles);end</p><p>　　if get(gcf,'CurrentCharacter')==65, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇA</p><p>　　pushbutton6_

52、Callback(hObject,eventdata,handles);end</p><p>　　if get(gcf,'CurrentCharacter')==66, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇB</p><p>　　pushbutton7_Cal

53、lback(hObject,eventdata,handles);end</p><p><b>　　（3）功能實現(xiàn)</b></p><p>　　能通過按下對應(yīng)鍵盤，發(fā)出對應(yīng)聲音。如按下C鍵，發(fā)“duo”音</p><p>　　4.9界面美觀設(shè)計：選自己的圖片作為背景</p><p><b>　?。?）界面設(shè)計

54、</b></p><p><b>　?。?）函數(shù)設(shè)計</b></p><p>　　function figure1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　ha=axes('units','normalized','position&#

55、39;,[0.583 0.01 0.417 0.984]);</p><p>　　uistack(ha,'down')</p><p>　　II=imread('2.bmp');</p><p><b>　　image(II)</b></p><p>　　colormap gray<

56、/p><p>　　set(ha,'handlevisibility','off','visible','off');</p><p><b>　　（3）功能實現(xiàn)</b></p><p>　　4.10樂譜播放設(shè)計</p><p><b>　?。?）界面設(shè)

57、計</b></p><p><b>　　（2）函數(shù)設(shè)計</b></p><p>　　function qinpu(a,b) </p><p>　　f=261.6*2^(a/12);</p><p>　　n=0:1/8000:b*0.5;</p><p>　　x=exp(-2*n);

58、</p><p>　　ft=x.*sin(f*2*pi*n)+0.2*sin(f*2*2*pi*n)+0.3*sin(f*3*2*pi*n);</p><p>　　soundsc(ft);</p><p>　　plot(n,ft);</p><p>　　axis tight;</p><p>　　function pu

59、shbutton49_Callback(hObject, eventdata, handles)</p><p>　　[name,path]=uigetfile('*.*',''); </p><p>　　file=sprintf('%s%s',path,name);</p><p>　　de=importdata(f

60、ile);</p><p>　　for k=1:length(de)</p><p>　　qinpu(de(k),de(k+length(de)));</p><p>　　pause(0.5)</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　（3）功能實現(xiàn)<

61、/b></p><p>　　播放事先編輯好的樂譜</p><p><b>　　5、結(jié)果分析</b></p><p>　　基本上要求的內(nèi)容都能實現(xiàn)，但是也純在一些欠缺：</p><p>　　（1）使用鍵盤發(fā)聲時如果彈得太快，函數(shù)執(zhí)行的速度跟不上容易形成音階與節(jié)拍對不上位，在用其演奏歌曲時有點欠缺。</p>

62、<p>　　（2）在播放視頻時無法將食品中的聲音一起播出，我有上網(wǎng)查過好像MATLAB現(xiàn)在還無法實現(xiàn)播放視頻連帶視頻中的聲音。</p><p>　?。?）樂器切換功能做的不夠完善，一方面也是因為自己對音律知識的欠缺。</p><p>　　在今后的學(xué)習(xí)過程中，希望能通過自己的努力去完成修補這些欠缺的點。</p><p><b>　　6、心得體會

63、</b></p><p>　　說實在的這次的MATLAB實驗的題目比較令人感興趣，無論是做PS，音樂鍵盤還是數(shù)據(jù)庫都讓人比較有興趣去嘗試。跟以往很學(xué)術(shù)性的實驗課設(shè)題目大大不同，做完實驗每個人都可以利用自己的作品要么玩弄自己的照片，要嘛編歌或者自彈自唱等！模板的設(shè)計多種做樣格局自己的審美可以設(shè)計不同的界面。查數(shù)據(jù)、編程序的過程也可以讓自己學(xué)到許多知識同時也培養(yǎng)了自己的動手能力，總之，通過這次試驗和同學(xué)的

64、交流學(xué)到了很多東西，培養(yǎng)了動手實驗的興趣也很有成就感。</p><p>　　通過對電子琴此程序的研究與設(shè)計，對我們以后論文的書寫打下了堅實的基礎(chǔ)，同時也使思想提前進入了對論文的思考，這些無疑是給我們提供了一個很好的平臺。</p><p><b>　　參考書目：</b></p><p>　　MATLAB實用教程（第二版）電子工業(yè)出版社</p

65、><p>　　《信號與系統(tǒng)—MATLAB綜合實驗》 谷源濤 高等教育出版社</p><p>　　張志涌 等 精通MATLAB【M】6.5版 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003，3</p><p>　　董霖. MATLAB使用詳解——基礎(chǔ)、開發(fā)及工程應(yīng)用 北京：電子工業(yè)出版社，2009.1</p><p>　　蔡旭輝，劉衛(wèi)國，蔡立燕. MA