基于MATLAB的數(shù)字電子琴的設(shè)計與實現(xiàn)

《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課程設(shè)計報告電子信息工程學(xué)院《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課程設(shè)計報告題目：基于MATLAB的數(shù)字電子琴的設(shè)計與實現(xiàn)專業(yè)班級：通信工程專業(yè)二〇一三年六月十三日MATLAB中產(chǎn)生不同頻率的正弦單頻信號。存用戶輸入的音階：用戶輸入音階后，在GUI窗口中會有對應(yīng)的音符顯示，點擊保存，即可將這些字符保存為一個,txt文件。加載音階：選擇打開加載音符，點擊暫停播放，即可將之前保存好的音符進行播放。產(chǎn)生數(shù)字信號：對應(yīng)不同的按鍵產(chǎn)生不同的正弦數(shù)字信號。波形線束：通過不同的信號，畫出不同的信號的時域與頻域圖。驅(qū)動聲卡：發(fā)出聲音。四、軟件流程Matlab是一個具有數(shù)值分析、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等功能的工程實用軟件。本文介紹了一種使用GUI工具箱，用Matlab實現(xiàn)虛擬數(shù)字信號發(fā)生器的設(shè)計。并在此基礎(chǔ)上，利用聲卡，實現(xiàn)了簡易的數(shù)字電子琴。具體軟件流程如下:（1）搭建GUI界面圖形用戶界面（GraphicalUserInterface，簡稱GUI，又稱圖形用戶接口）是指采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面。Matlab環(huán)境下的圖形用戶界面（GUI）是由窗口、光標、按鍵、菜單、文字說明等對象（Objects）構(gòu)成的一個用戶界面。用戶通過一定的方法（如鼠標或鍵盤）選擇、激活這些圖形對象，使計算機產(chǎn)生某種動作或變化。做好的GUI界面分別如圖2、圖3所示：圖2圖3編寫.M文件搭建好GUI界面后，點擊“保存”按鈕，系統(tǒng)將自動生成M文件與Fig文件各一個，并且M文件內(nèi)部已經(jīng)按照GUI界面中組件的類別，分別自動生成了相應(yīng)的模塊調(diào)用函數(shù)。根據(jù)需需要，我們對生成的各個函數(shù)進行補充，完成函數(shù)功能的實現(xiàn)及各個函數(shù)的調(diào)用關(guān)系。本次實驗主要對控件的回調(diào)函數(shù)（callback）下寫入相應(yīng)的程序，該程序相當(dāng)于一個將前后面板連接起來的紐帶，在數(shù)字信號生成中作用很大。主要源程序文件如下：信號產(chǎn)生部分：globalnglobalm;globalyc;b=[-9,-8,-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26]c=b(t);f=440*2^((c+m)/12);%C調(diào)D調(diào)改變mfs=10*fx=0:(1/fs):ycswitchyccase0.25d=-4case0.5d=-2case1d=-2switchncase3y=exp(d*x).*sin(2*pi*f*x)+0.2*exp(d*x).*sin(2*pi*f*3*x)+0.3*exp(d*x).*sin(2*pi*f*3*x)+0.4*exp(d*x).*sin(2*pi*f*4*x)+0.5*exp(d*x).*sin(2*pi*f*5*x)case1y=sin(2*pi*f*x)case2y=exp(d*x).*sin(2*pi*f*x)end繪圖部分：subplot(2,1,1)plot(x,y);axis([0,yc,-2,2])xlabel('時間/s')ylabel('幅度')gridon;subplot(2,1,2)Y=abs(fft(y))plot(Y)xlabel('頻率/Hz')ylabel('幅度')gridon%axis([0,yc,-2,2]);wavplay(y,fs,'async');五、調(diào)試分析在軟件設(shè)計過程中遇到了許多困難，以下選擇幾點主要的進行分析說明：1、校徽的顯示問題：由于本作品想添加?；?，創(chuàng)建了一個axes坐標，但是始終在該坐標上無法顯示我們預(yù)設(shè)好的?；請D片。解決方案：在圖片顯示子函數(shù)imshow后加上要顯示的坐標，即可將圖片顯示在于設(shè)置的坐標上。2、音階的保存:將輸入的音符進行保存為txt文本文件時，保存時是按字符串格式保存的，再次加載時，卻是按照字符進行加載，到時要回刪一個音階時，將之前所有以保存的音階會全部刪除。解決方案：讀數(shù)據(jù)時，使用大括號，使數(shù)據(jù)為一個cell型數(shù)組。3、GUI背景設(shè)置問題：為了美化界面，我們想到使用背景圖片，但是由于MATLAB中沒有該加載背景圖片的功能，因此始終無法加載圖片解決方案：經(jīng)過上網(wǎng)搜尋方案，想到在GUI界面中建一個坐標覆蓋整個界面，然后圖片加載到該坐標中，使bringback功能將該圖片作為背景。4、在EDIT窗口中顯示字符問題：開始設(shè)想在一個EDIT窗口中實時顯示按下的音階，但是始終無法實現(xiàn)該功能解決方法：使用MATLAB中的set與get函數(shù)，最終的以實現(xiàn)。設(shè)計總結(jié)通過本次實驗，掌握了GUI界面的搭建，對matlab中常見的函數(shù)有了深刻的認識。在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)matlab是個很強大的軟件，可惜自己對它的認識太少，以后還得自己學(xué)習(xí)。同時，這次制作數(shù)字電子琴，通過晚上查找資料，也對一些音律方面的知識有很多的認識，在實驗過程中，存在著很多問題，在韓萍老師及何煒琨老師的悉心指導(dǎo)下，最終一個一個解決了，通過這次試驗，自己獲益匪淺。七、參考文獻[1]鄭君里.信號與系統(tǒng)（第二版），高等教育出版社，2005[2]