《MATLAB与仿真系统课程设计》.docx

1、MATLAB与仿真系统课程设计自动化专业课程设计报告MATLAB与仿真系统课程设计班 级 姓 名 学 号 时 间 2010.12.13-2010.12.17 地 点 电信实验中心软件机房 指 导 教 师 邓 长 辉 大 连 海 洋 大 学 信 息 工 程 学 院自 动 化 教 研 大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 报 告 纸学院(系): 专业班级: 姓名: 学号: 图像与动画 一、课程设计的目的与要求1、课程设计目的：（1）进一步理解和消化书本知识，运用所学知识和技能进行简单的设计。（2）通过课程设计提高应用能力，为专业课的学习打下基础。（3）培养查阅资料的习惯,训练和提高独立思考和解决

2、问题的能力。（4）通过命令的调用来显示磁盘目录下的某个图像；完成简单动画的制作，结合GUI可视化程序设计培养知识综合运用能力和技巧。2、课程设计要求从课程设计的目的出发，通过设计工作的各个环节，达到以下要求：（1）能够正确理解课程设计的题目和意义，全面思考问题。（2）运用科学合理的方法，认真按时完成。二、课程设计课题的分析MATLAB提供了一种能力，它可以存储一系列各种类型的二维或三维图，然后像放电影一样把它们按次序重放出来。在某种意义上，动画提供的运动为图形增加另一个维数。通常图形的次序不必以任意的方式关联起来。一种明显的动画类型是取出三维图形然后缓慢地将它旋转，这样我们就可以从不同角度来观

3、察它。另一种类型是当一个参数变化时，依次显示某些问题解的图形。MATLAB中的函数moviein，getframe和movie提供了捕捉和播放动画的所需工具。函数moviein可以产生一个帧矩阵来存放动画中的帧；函数getframe对当前的图像进行快照；而函数movie按顺序回放各帧。照这样，捕捉和回放动画的方法是：（1）创建帧矩阵；（2）对动画中的每一帧生成图形，并把它捕捉到到帧矩阵里；（3）从帧矩阵里回放动画。1、结合本身所学知识以及课程设计要求，确立自我方案的整体设计整体设计一个可视化模块，该模块分图像显示模块和动画播放模块。图像显示模块主要是用来显示磁盘目录下的某个图片；动画播放模块主

4、要是用来播放动画。2、对整体方案进行划分，分模块对各个小问题进行解决i. 图片显示模块：在MATLAB中键入所需代码，使其能够调用磁盘目录下的图片文档；ii. 动画播放模块：在MATLAB中键入所需代码，使其能够播放动画；iii. GUI的设计：建立一个GUI的模板，使其能都搭载图片显示模块和动画播放模块。3、对各个模块进行整合，使其工作三、课程设计的内容与安排通过编程显示磁盘目录下的图像文件，对GUI中的CALLBACK进行编程，使其能够完成调用图片这一功能；编程实现不断变化的图形，该图为自己绘制，且观赏价值高。时间安排参考如下教学时间安排教学安排周一 布置任务，查阅资料周二 设计周三 设计

5、周四 仿真、调试周五 验收、总结报告四、课程设计的步骤1、图片显示模块的设计。 图片显示模块是为了在MATLAB中显示本地磁盘中的图片文档而建立的一个模块 打开MATLAB程序，在弹出的“command window”窗口中键入以下代码： %=照片读取=x,cmap = imread(E:picture走走走100815DSC00285.JPG);image(x);colormap(cmap);axis image off 该段代码调用的是本地磁盘E:picture走走走100815目录的下DSC00285.JPG图片文档2、动画播放模块的设计 动画播放模块是为了在MATLAB环境下绘制和播放

6、动画而建立的一个模块 打开MATLAB编辑器，在空白处键入以下代码： （1）.布朗运动的代码 %=布朗运动= n=50; %指定布朗运动的点数s=0.02; %指定温度或速率%产生n个随机点(x,y),处于-0.5到0.5之间%=x=rand(n,1)-0.5; y=rand(n,1)-0.5;h=plot(x,y,.); %绘制随机点axis(-1 1 -1 1);axis squareshading interpgrid offset(h,EraseMode,Xor,MarkerSize,20); %设置擦除模式为Xor%循环5000次，产生动画效果%=for i=linspace(1,1

7、0,5000) drawnow x=x+s*randn(n,1); %在坐标点附近添加随机噪声 y=y+s*randn(n,1); set(h,XData,x,YData,y); %通过改变数据属性来重新绘图end （2）.球体运动动画的代码%=小球运动=fill(6,7,7,6,5,5,0,0,0,0.5,0); %右边竖条的填充hold on; %保持当前图形及轴系的所有特性fill(2,6,6,2,3,3,0,0,0,0.5,0); %左边竖条的填充hold on; % 保持当前图形及轴系的所有特性t1=0:pi/60:pi;plot(4-2*sin(t1-pi/2),5-2*cos(t

8、1-pi/2); %绘制中间的凹弧图形grid; %添加网格线axis(0,9,0,9); %定义坐标轴的比例axis(off); %关闭所有轴标注，标记，背景fill(1,2,2,1,5,5,0,0,0,0.5,0); %中间长方形的填充hold on; % 保持当前图形及轴系的所有特性title(Sphere); %定义图题x0=6;y0=5;head1=line(x0,y0,color,b,linestyle,.,. erasemode,xor,markersize,30); head2=line(x0,y0,color,b,linestyle,.,. erasemode,xor,mar

9、kersize,50); %设置小球颜色,大小,线条的擦拭方式 t=0; %设置小球的初始值dt=0.001; %设置运动周期t1=0; %设置大球的初始值dt1=0.001;while 1 %条件表达式 t=t+dt; x1=9-1*t; y1=5; x3=6; y3=5; if t0 x2=6; y2=5; %设置小球的运动轨迹 end if t2.8 t=t+dt; a=sin(t-3); x1=6.1; y1=5.1; x3=4-2*sin(1.5*a); y3=5-2*cos(1.5*a); %设置大球的运动轨迹 end set(head1,xdata,x1,ydata,y1); %

10、设置球的运动 set(head2,xdata,x3,ydata,y3); drawnow;endguide3、GUI的设计 建立一个GUI的模板，使其能都搭载图片显示模块和动画播放模块 （1） 打开MATLAB软件，在弹出的“command window”中键入：guide回车，弹出如图1：图1.GUI设计启动窗口（2）选择“Blank GUI (Default)”点击“OK”按钮进入GUI编辑窗口，如图2：图2.GUI编辑窗口（3）添加组件。组件名称数量StringTagFrontSizeaxes pushbutton14BrownianSpherePictureQuitaxes1BT_Br

11、ownianBT_SphereBT_PictureShowBT_Quit10.010.010.010.010.0表1.组件列表及部分属性设置图3.组件的摆放在GUI界面内添加组件如图3所示，在修改完部分属性以后界面如图5所示，修改界面如图4所示。图4.属性编辑栏图5.属性修改完后的GUI界面（4）菜单栏的设置（这里不添加默认的菜单栏，即GUI界面的MenuBar属性设置为none）图6.菜单栏的编辑为菜单栏添加组件组件清单如表2所示，组件添加如图7所示图7.菜单栏的修改名称数量LabelTagAcceleratorNew Men New Menu Item u46FileBackColorHe

12、lpAbou BrownianSpherePictureShowExitYellowRedNM_FileNM_BackColorNM_HelpNM_About NMI_BrownianNMI_SphereNMI_PictureShowNMI_ExitNMI_YellowNMI_Red- Ctrl+BCtrl+SCtrl+PCtrl+E-表2.菜单栏的部分属性设置（5）其余设置 GUI界面的Tag属性设为“CourseExercise”中文意思为“课程设计” 4、代码的添加以及模块的组合封装按钮Quit功能实现：% - Executes on button press in BT_Quit.fu

13、nction BT_Quit_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to BT_Quit (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)%=close(gcf)%=注：个人习惯在自己添加的代码处添加注释头文件%= 尾文件%=按钮Brownian功能实现：% - Executes on button pr

14、ess in BT_Brownian.function BT_Brownian_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to BT_Brownian (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)%=%=布朗运动= n=50; %指定布朗运动的点数s=0.02; %指定温度或速率%产生n个随机点(x,y)

15、,处于-0.5到0.5之间%=x=rand(n,1)-0.5; y=rand(n,1)-0.5;h=plot(x,y,.); %绘制随机点axis(-1 1 -1 1);axis squareshading interpgrid offset(h,EraseMode,Xor,MarkerSize,20); %设置擦除模式为Xor%循环5000次，产生动画效果%=for i=linspace(1,10,5000) drawnow x=x+s*randn(n,1); %在坐标点附近添加随机噪声 y=y+s*randn(n,1); set(h,XData,x,YData,y); %通过改变数据属性来

16、重新绘图end%=按键Sphere功能实现：% - Executes on button press in BT_Sphere.function BT_Sphere_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to BT_Sphere (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)%=%=小球运动=fill(

17、6,7,7,6,5,5,0,0,0,0.5,0); %右边竖条的填充hold on; %保持当前图形及轴系的所有特性fill(2,6,6,2,3,3,0,0,0,0.5,0); %左边竖条的填充hold on; % 保持当前图形及轴系的所有特性t1=0:pi/60:pi;plot(4-2*sin(t1-pi/2),5-2*cos(t1-pi/2); %绘制中间的凹弧图形grid; %添加网格线axis(0,9,0,9); %定义坐标轴的比例axis(off); %关闭所有轴标注，标记，背景fill(1,2,2,1,5,5,0,0,0,0.5,0); %中间长方形的填充hold on; % 保持

18、当前图形及轴系的所有特性title(Sphere); %定义图题x0=6;y0=5;head1=line(x0,y0,color,b,linestyle,.,. erasemode,xor,markersize,30); head2=line(x0,y0,color,b,linestyle,.,. erasemode,xor,markersize,50); %设置小球颜色,大小,线条的擦拭方式 t=0; %设置小球的初始值dt=0.001; %设置运动周期t1=0; %设置大球的初始值dt1=0.001;while 1 %条件表达式 t=t+dt; x1=9-1*t; y1=5; x3=6;

19、y3=5; if t0 x2=6; y2=5; %设置小球的运动轨迹 end if t2.8 t=t+dt; a=sin(t-3); x1=6.1; y1=5.1; x3=4-2*sin(1.5*a); y3=5-2*cos(1.5*a); %设置大球的运动轨迹 end set(head1,xdata,x1,ydata,y1); %设置球的运动 set(head2,xdata,x3,ydata,y3); drawnow;end %=按钮PictureShow功能实现：% - Executes on button press in BT_PictureShow.function BT_Pictu

20、reShow_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to BT_PictureShow (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)%=%=照片读取=x,cmap = imread(E:picture走走走100815DSC00285.JPG);image(x);colormap(cmap);axis

21、 image off%=颜色的实现：% -function NMI_Red_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to NMI_Red (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)%=set(handles.CourseExercise,color,r); %背景色为红色%=% -function U

22、ntitled_3_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to Untitled_3 (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % -function NMI_Yellow_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to NMI_Y

23、ellow (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)%=set(handles.CourseExercise,color,y); %背景色为黄色 %=五、课程设计的结果程序所有代码为：function varargout = CourseExercise(varargin)% COURSEEXERCISE M-file for CourseExercise.fig%

24、 COURSEEXERCISE, by itself, creates a new COURSEEXERCISE or raises the existing% singleton*.% H = COURSEEXERCISE returns the handle to a new COURSEEXERCISE or the handle to% the existing singleton*.% COURSEEXERCISE(CALLBACK,hObject,eventData,handles,.) calls the local% function named CALLBACK in COU

25、RSEEXERCISE.M with the given input arguments.% COURSEEXERCISE(Property,Value,.) creates a new COURSEEXERCISE or raises the% existing singleton*. Starting from the left, property value pairs are% applied to the GUI before CourseExercise_OpeningFunction gets called. An% unrecognized property name or invalid value makes property