【正文】 學(xué)號：110900735 姓名：謝冬云 《 MATLAB 實踐 》課程設(shè)計學(xué)生姓名： 謝冬云 學(xué) 號： 110900735 專業(yè)班級： 09級信通（3）班 指導(dǎo)教師： 鄭曉明 二○一二 年 六 月 二十 日目 錄一、設(shè)計目的 2二、題目分析 2 課程設(shè)計的基本要求 2 課程設(shè)計的內(nèi)容 2三、總體設(shè)計 2 2 功能模塊 3四、具體設(shè)計 4 4 音效長短的選擇模塊 5 5 6 雙音多頻模塊 9 演奏音樂模塊 9 播放歌曲，視頻模塊 11 多鍵盤輸入對輸入后統(tǒng)一播放模塊 14 畫圖模塊 15五、結(jié)果分析 15六、心得體會 16七、參考書目： 17一、設(shè)計目的運用MATLAB實現(xiàn)MATLAB的GUI的信號處理程序設(shè)計。做一個基于MATLAB GUI的音樂鍵盤。二、題目分析 課程設(shè)計的基本要求1）熟悉和掌握MATLAB 程序設(shè)計方法。2）掌握MATLAB GUI 程序設(shè)計。3）學(xué)習(xí)音樂合成基本知識。 課程設(shè)計的內(nèi)容學(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(jìn)行程序的功能分析和界面設(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)計和調(diào)試。 1）設(shè)計音樂鍵盤GUI界面，實現(xiàn)單音鍵盤的發(fā)聲。2) 能改變音的長短，即可以實現(xiàn)音的縮短，延長。3）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。4）能改變音樂包絡(luò)形式，實現(xiàn)音型的改變。5）能夠演奏一段音樂。6）為界面添加背景音樂，實現(xiàn)wav格式的聲音的播放，同時可以用本軟件播放視頻，但是matlab不支持畫音同步的功能，但是可以看到?jīng)]有聲音的視頻。7）能夠?qū)崿F(xiàn)對鍵盤的輸入按鍵進(jìn)行存儲，等到輸入結(jié)束后統(tǒng)一播放剛才輸入的鍵盤按鍵相對應(yīng)的聲音。三、總體設(shè)計總體設(shè)計框圖如下圖所示，其包括單音鍵盤發(fā)音模塊，音效長短的選擇模塊，包絡(luò)的選擇模塊，實現(xiàn)鍵盤代替鼠標(biāo)輸入模塊，雙音多頻模塊，演奏音樂模塊，播放歌曲，視頻模塊包括對文件播放的暫停，停止和復(fù)位，多鍵盤輸入對輸入后統(tǒng)一播放模塊和畫圖模塊。 功能模塊1）單音鍵盤發(fā)音模塊設(shè)計一個帶參子函數(shù)實現(xiàn)鍵盤的發(fā)音功能，當(dāng)實現(xiàn)需要實現(xiàn)音階的播放時，只要調(diào)用這個子函數(shù)，并根據(jù)不同音階、不同音調(diào)的頻率改變子函數(shù)的參數(shù)即可。2) 音效長短的選擇模塊制作一個button group的組控件分別選擇不同的控件實現(xiàn)不同的音效長短，音效的長短是通過改變播放一個音階的時間長短來實現(xiàn)的。3）包絡(luò)的選擇模塊制作一個button group的組控件分別選擇不同的控件實現(xiàn)不同的包絡(luò)，在模塊一的基礎(chǔ)上，設(shè)置選中不同的控件分別對應(yīng)不同的包絡(luò)，x為不同包絡(luò)（如正弦波、三角波、指數(shù)等）的表達(dá)形式，將x與模塊一中實現(xiàn)單音鍵盤發(fā)音的函數(shù)相乘時便可實現(xiàn)不同形式的衰減，實現(xiàn)音型的改變。4）實現(xiàn)鍵盤代替鼠標(biāo)輸入模塊根據(jù)計算機(jī)鍵盤上的不同按鍵對應(yīng)不同的ASCII碼的值，利用函數(shù)get()獲取當(dāng)前所按下的數(shù)字鍵對應(yīng)的ASCII碼的值，根據(jù) ASCII碼的值判斷對應(yīng)是按下鍵盤的值。并執(zhí)行相應(yīng)音階的功能鍵。5）雙音多頻模塊通過設(shè)置一個radio button 來實現(xiàn)雙音多頻的功能，設(shè)置一個全局變量，當(dāng)選中該控件時，全局變量的值改變，即在帶參的子函數(shù)中增加它的頻率分量。就可以實現(xiàn)雙音多頻功能。6）演奏音樂模塊 通過設(shè)置一個push button鍵來實現(xiàn)，按下該鍵時，可以選擇事先自己編好的txt的文檔，通過這個文檔就可以播放音樂。7）播放歌曲，視頻模塊根據(jù)matlab提供的函數(shù)，視頻時首先對文件的名字和路徑進(jìn)行提起，直接對文件的播放。音樂的則是首先對文件的名字和路徑進(jìn)行提起，得到名字和路徑后就對該文件進(jìn)行采樣，使其離散化。最后實現(xiàn)對文件的播放。8）多鍵盤輸入對輸入后統(tǒng)一播放模塊該功能實現(xiàn)先對鍵盤輸入內(nèi)容進(jìn)行存儲，當(dāng)輸入完成后就可以按播放鍵對剛才的存儲內(nèi)容進(jìn)行播放，本功能通過radio button鍵實現(xiàn)的鍵盤輸入的存儲，當(dāng)該建被選中時，則會不斷的掃描鍵盤是否有鍵盤按下，并對按下鍵進(jìn)行存儲，直到該鍵沒有被選中為止，同時設(shè)置一個push button鍵對存儲的信息進(jìn)行播放，播放完成后自動清除存儲的內(nèi)容，以便下一次存儲。9）畫圖模塊該模塊的功能是根據(jù)播放每一個音符的數(shù)組畫出每一個音符的波形，使我們對播放的音型可以一目了然，便于觀察與分析。四、具體設(shè)計 （1）GUI界面的設(shè)計根據(jù)要求，首先利用push button鍵作為單音鍵盤的發(fā)音鍵。1~7七個音階對應(yīng)高中低三種不同的音調(diào)共21個鍵，還有15個輔音，共36個按鍵。如圖所示，白色的按鍵代表音調(diào)鍵，前7個是低音的七個音階，中間7個是中音的七個音階，后面7個是高音的七個音階，黑色的代表輔音。（2）程序設(shè)計查閱相關(guān)資料可知，發(fā)音頻率對應(yīng)的表達(dá)式為f=440*2^((s49)/12)，當(dāng)所發(fā)音為低音時s的取值為31~37，發(fā)中音時s的取值為40~46，發(fā)高音時s的取值為49~55。為了程序設(shè)計簡化目的，設(shè)計一個名為gangqin(s)的子函數(shù)，程序如下：function gangqin(s) % 演奏音符global r。global n。global ff。global T。global p。f=440*2^((s49)/12)。 %各音階的頻率n=0:1/8000:T。 %各音階的長短