課程設(shè)計報告MATLABGUI的音樂鍵盤仿真

1、MATLAB 實踐課程設(shè)計目 錄1.設(shè)計目的32.題目分析33.總體設(shè)計44.具體設(shè)計45.結(jié)果分析156.心得體會151、 設(shè)計目的:運用MATLAB實現(xiàn)MATLAB的GUI程序設(shè)計。2、題目分析:課程設(shè)計題目：MATLAB GUI的音樂鍵盤仿真 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。設(shè)計分析：這次使用的設(shè)計軟件是MATLAB的GUI模塊，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

2、其他相應(yīng)的模塊。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*22/12;音階與相應(yīng)的輔音階相差頻率f=440*21/12。有了音樂合成的這些基本知識后便可根據(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)。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）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，

3、實現(xiàn)按鍵的發(fā)出雙音。3）能改變音樂包絡(luò)形式，實現(xiàn)音型的改變。4）能夠演奏一段音樂。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。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。3、總體設(shè)計其中琴鍵區(qū)域?qū)崿F(xiàn)按鍵發(fā)聲，可用鼠標(biāo)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。4、具體設(shè)計外板設(shè)計圖如下：4.1 琴鍵區(qū)域設(shè)計（1） 界面設(shè)計（2） 單個按鍵函數(shù)設(shè)計該琴鍵設(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：21/12，因此后面頻率類推，如2對應(yīng)29

4、3.67Hz。單個按鍵函數(shù)如下：function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)f=261.63;if get(handles.radiobutton3,'Value')=1; N=8000;end;if get(handles.radiobutton4,'Value')=1; N=2000;end;if get(handles.radiobutton5,'Value')=1; N=25000;end;if get(handles.radiobutton9,'Value&

5、#39;)=1; T=1;end;if get(handles.radiobutton10,'Value')=1; T=0.5;end;if get(handles.radiobutton11,'Value')=1; T=0.25;end;n=0:1/N:T;x=exp(-2*n);if get(handles.radiobutton14,'Value')=1; ft=x.*sin(f*2*pi*n);endif get(handles.radiobutton13,'Value')=1; ft=x.*sin(f*2*pi*n)+0

6、.2*sin(f*2*2*pi*n);endif get(handles.radiobutton12,'Value')=1; ft=x.*sin(f*2*pi*n)+0.2*sin(f*2*2*pi*n)+0.3*sin(f*3*2*pi*n);endvoice=get(handles.voice,'Value')sound(ft*voice,8000);plot(n,ft);axis tight;（3） 實現(xiàn)結(jié)果：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。4.2顯示屏區(qū)域設(shè)計（1）界面設(shè)計（2）函數(shù)設(shè)計改模塊主要功能是用來實現(xiàn)聲音波形實時顯示，因此

7、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：plot(n,ft);axis tight;（3）功能實現(xiàn)鋼琴，1/2節(jié)拍，單音波形敲擊，1/8節(jié)拍，2次諧波波形4.3 節(jié)拍切換設(shè)計（1）界面設(shè)計（2）函數(shù)設(shè)計if get(handles.radiobutton3,'Value')=1; N=8000;end;if get(handles.radiobutton4,'Value')=1; N=2000;end;if get(handles.radiobutton5,'Value')=1; N=25000;end;if get(handles.ra

8、diobutton9,'Value')=1; T=1;end;if get(handles.radiobutton10,'Value')=1; T=0.5;end;if get(handles.radiobutton11,'Value')=1; T=0.25;end;n=0:1/N:T;（3）功能實現(xiàn)duo音，1/2節(jié)拍：duo音，1/4節(jié)拍：duo音，1/8節(jié)拍：4.4諧波切換設(shè)計（1）界面設(shè)計（2）函數(shù)設(shè)計if get(handles.radiobutton14,'Value')=1;ft=x.*sin(f*2*pi*n);e

9、ndif get(handles.radiobutton13,'Value')=1; ft=x.*sin(f*2*pi*n)+0.2*sin(f*2*2*pi*n);endif get(handles.radiobutton12,'Value')=1; ft=x.*sin(f*2*pi*n)+0.2*sin(f*2*2*pi*n)+0.3*sin(f*3*2*pi*n);end（3）功能實現(xiàn)duo音，單音諧波：duo音，1次諧波：duo音，2次諧波：4.5音樂播放設(shè)計（1）界面設(shè)計（2）函數(shù)設(shè)計Music：選取音樂function pushbutton35_Ca

10、llback(hObject, eventdata, handles)global yinyue;FileName,PathName=uigetfile('*.wav','Music Play');y,fs,bits=wavread(FileName);yinyue=audioplayer(y,fs)voice=get(handles.voice,'Value')play(yinyue);Pauses：播放暫停function pushbutton38_Callback(hObject, eventdata, handles)global yin

11、yue;pause(yinyue);Stop：播放停止function pushbutton37_Callback(hObject, eventdata, handles)global yinyue;stop(yinyue);Resume：播放恢復(fù)function pushbutton40_Callback(hObject, eventdata, handles)global yinyue;resume(yinyue);（3）功能實現(xiàn)4.6 電影播放設(shè)計（1）界面設(shè)計（2）函數(shù)設(shè)計function pushbutton48_Callback(hObject, eventdata, handle

12、s) name,path=uigetfile('*.*','');file=sprintf('%s%s',path,name);mplay(file,24);（3）功能實現(xiàn)4.7 音量控制設(shè)計（1）界面設(shè)計（2）函數(shù)設(shè)計voice=get(handles.voice,'Value')sound(ft*voice,8000);（3）功能實現(xiàn)能實現(xiàn)對音量的調(diào)節(jié)4.8鍵盤控制發(fā)音設(shè)計（1）界面設(shè)計（2）函數(shù)設(shè)計function figure1_KeyPressFcn(hObject, eventdata, handles)if get(

13、gcf,'CurrentCharacter')=49, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇ1 pushbutton10_Callback(hObject,eventdata,handles);endif get(gcf,'CurrentCharacter')=50, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇ2 pushbutton15_Callba

14、ck(hObject,eventdata,handles);endif get(gcf,'CurrentCharacter')=51, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇ3 pushbutton16_Callback(hObject,eventdata,handles);endif get(gcf,'CurrentCharacter')=52, %Èç¹û°´Ïµ

15、;ÄÊÇ4 pushbutton17_Callback(hObject,eventdata,handles);endif get(gcf,'CurrentCharacter')=53, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇ5 pushbutton18_Callback(hObject,eventdata,handles);endif get(gcf,'CurrentCharacter')='C', %

16、0;ç¹û°´ÏµÄÊÇC pushbutton1_Callback(hObject,eventdata,handles); endif get(gcf,'CurrentCharacter')=68, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇD pushbutton2_Callback(hObject,eventdata,handles);endif get(gc

17、f,'CurrentCharacter')=69, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇE pushbutton3_Callback(hObject,eventdata,handles);endif get(gcf,'CurrentCharacter')=70, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇF pushbutton4_Callback(h

18、Object,eventdata,handles);endif get(gcf,'CurrentCharacter')=71, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇG pushbutton5_Callback(hObject,eventdata,handles);endif get(gcf,'CurrentCharacter')=65, %Èç¹û°´Ïµ

19、6;ÊÇA pushbutton6_Callback(hObject,eventdata,handles);endif get(gcf,'CurrentCharacter')=66, %Èç¹û°´ÏµÄÊÇB pushbutton7_Callback(hObject,eventdata,handles);end（3）功能實現(xiàn)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4.9界面美觀設(shè)計：選自己的圖片作為背景（1）界面設(shè)計

20、（2）函數(shù)設(shè)計function figure1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)ha=axes('units','normalized','position',0.583 0.01 0.417 0.984);uistack(ha,'down')II=imread('2.bmp');image(II)colormap grayset(ha,'handlevisibility','off','visible','off&

21、#39;);（3）功能實現(xiàn)4.10樂譜播放設(shè)計（1）界面設(shè)計（2）函數(shù)設(shè)計function qinpu(a,b) f=261.6*2(a/12);n=0:1/8000:b*0.5;x=exp(-2*n); ft=x.*sin(f*2*pi*n)+0.2*sin(f*2*2*pi*n)+0.3*sin(f*3*2*pi*n);soundsc(ft);plot(n,ft);axis tight;function pushbutton49_Callback(hObject, eventdata, handles)name,path=uigetfile('*.*',''); file=sprintf('%s%s',path,name);de=importdata(file);for k=1:length(de) qinpu(de(k),de(k+length(de); pause(0.5)end（3）功能實現(xiàn)播放事先編輯好的樂譜5、結(jié)果分析基本上要求的內(nèi)容都能實現(xiàn)，但是也純在一些欠缺：（1）使用鍵盤發(fā)聲時如果彈