《MATLAB与仿真系统课程设计1》

1、自动化专业课程设计报告matlab 与仿真系统课程设计班级 自动化 09-1 姓名学号时间 2011.12.12-2011.12.16 地点 电信实验中心 eda机房指导教师崔新忠大 连 海 洋 大 学 信 息 工 程 学 院自动化教研- 1 - 目录目录-1 图像与动画 -1 一、 课程设计的目的与要求-1 二、 课程设计课题的分析-1 三、 课程设计的内容与安排-1 四、 课程设计的步骤 -3 1、 图片显示模块的设计-3 2、 动画播放模块的设计-3 （1）简谐振动 -3 （2）正弦波 -4 3、 静态三维立体图的显示-4 4、 gui的设计 -5 五、 课程设计的结果 -10 六、 课

2、程设计的心得与体会-13 七、 参考文献 -14 - 2 - 大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 报 告 纸学院( 系): 信息工程专业班级 :自动化 09-1 姓名: 叶林平 学号:0905130125 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

3、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 自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。制作实时动画的基本方法：先画出初始图形，在计算活动对象的新位置，并在新位置把它显示出来，最后擦除原位置上的原有对象，刷新屏幕。重复操作即可产生动画效果。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首先设计一个图像显示模

4、块，再设计一个动画模块，最后通过gui 将这几个模块整合在一起，同时， gui 的界面比较人性化。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； iiigui 的设计：建立一个gui 的界面，使其能都更方便的处理图像和动画。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1、利用 matlab 调用磁盘目录下的图片文件；2、制作实时动画；3、制作演示系统，通过点击不同的按键显示不同的图形。时间安排参考如下教学时间安排- 3 -

5、教学安排周一布置任务，查阅资料周二设计周三设计周四仿真、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: x,cmap = imread( d:matlabdlou.jpg );image(x);colormap(cmap);axis image off该段代码调用的是本地磁盘d:matlab目录的下dlou.jpg图片文件。2、动画播放模块的设计动画播放模块是为了在matlab 环境下绘制和播放动画而建立的一个模块打开 m

6、atlab 编辑器，在空白处键入以下代码：（1） .弹簧简谐振动代码：rectangle(position,12,8.5,2,0.3,facecolor,0.5,0.3,0.4);axis(0,15,-1,10);% 画顶板hold onplot(13,13,7,8.5,r, linewidth,2);% 画直线y=2:.2:7;m=length(y);x=12+mod(1:m,2)*2;x(1)=13;x(end-3:end)=13;d=plot(x,y); % 弹簧c=0:.1:2*pi;r=0.35;t1=r*sin(c);f1=fill(13+r*cos(c),2+t1,r);% 球s

7、et(gca,ytick,0:2:9);set(gca,yticklabels,num2str(-1:3);- 4 - plot(0,15,3.3,3.3,black);h1=plot(0,13,3.3,3.3,y);% 黄线q=plot(0,3.8,color, r);% 运动曲线td=;yd=;t=0;text(2,9, 简谐振动仿真 , fontsize,16);set(gcf,doublebuffer, on);while t12;pause(0.2);dy=(3/2-1/2*sin(pi*t)*1/2;y=-(y-2)*dy+7;yf=y(end)+t1;td=td,t;yd=yd,

8、y(end);set(d,ydata,y);set(f1,ydata,yf,facecolor,rand(1,3);set(h1,xdata,t,13,ydata,y(end),y(end);set(q,xdata,td,ydata,yd) ;t=t+0.1;end（2） .正弦波动画的代码：3、 %正弦clc;clear; cla x=0;n=40; %set(gca,nextplot,replacechildren); for j=1:n x(j+1)=x(j)+2*pi/n; y=sin(x); plot(x,y,*-),axis(0 2*pi -1 1),grid on m(j) =

9、getframe; end movie(m)3、 静态三维立体图形的显示：x,y,z=meshgrid(linspace(-1.3,1.3); val=(x.2 + (9/4)*y.2 + z.2 - 1).3 - x.2.*z.3 - (1/9)*y.2.*z.3; isosurface(x,y,z,val,0); axis equal;view(-10,24);colormap(1 0.2 0.2)- 5 - 4、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）在 matlab 中打开一个新的 gui 窗口图 1 gui 设计启动窗口（2）选择“ blan

10、k 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。- 6 - 组件名称数量string tag frontsize axes pushbutton static text panel 1 4 1 海洋大学简谐振动正弦波不变的心关闭 2011 control axes1 myscholl spring sinec heart qui txt panel1 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 12.00 16.00 8.00 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

11、，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- 7 - 图 5 属性修改完后的gui界面（4）菜单栏的设置为菜单栏添加组件组件清单如表2 所示，组件添加如图7 所示表 2. 菜单栏的部分属性设置名称数量label tag accelerator new men new menu item u 3 6 file help about spring sine heart dlou quit m_file m_help m_about m_spring m_sine m_heart m_dlou m_quit - ctrol+h - - - - - ctrl+q

12、设计的菜单如下图所示- 8 - 图 6 菜单的编辑（5） 、代码的添加以及模块的组合封装按钮 功能实现：% - executes on button press in quit.function quit_callback(hobject, eventdata, handles)% hobject handle to quit (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata

13、)close(gcf)按功能实现：% - executes on button press in myschool.function myschool_callback(hobject, eventdata, handles)% hobject handle to myschool (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata)clearclax,cmap = imrea

14、d(d:matlabdlou.jpg);image(x);colormap(cmap);axis imageoff按键功能实现：% - executes on button press in circle.function sinep_callback(hobject, eventdata, handles)- 9 - % hobject handle to circle (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and

15、 user data (see guidata)% 正弦clc;clear; cla x=0;n=40; %set(gca,nextplot,replacechildren); for j=1:n x(j+1)=x(j)+2*pi/n; y=sin(x); plot(x,y,*-),axis(0 2*pi -1 1),grid on m(j) = getframe; end movie(m)按钮功能实现：% - executes on button press in spring.function spring_callback(hobject, eventdata, handles)% ho

16、bject handle to spring (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata)clearclaplot(0,0)rectangle(position,12,8.5,2,0.3,facecolor,0.5,0.3,0.4);axis(0,15,-1,10);% 画顶板hold onplot(13,13,7,8.5,r, linewidth,2);% 画直线y=

17、2:.2:7;m=length(y);x=12+mod(1:m,2)*2;x(1)=13;x(end-3:end)=13;d=plot(x,y); % 弹簧c=0:.1:2*pi;r=0.35;t1=r*sin(c);f1=fill(13+r*cos(c),2+t1,r);- 10 - % 球set(gca,ytick,0:2:9);set(gca,yticklabels,num2str(-1:3);plot(0,15,3.3,3.3,black);h1=plot(0,13,3.3,3.3,y);% 黄线q=plot(0,3.8,color, r);% 运动曲线td=;yd=;t=0;text

18、(2,9, ?d ?d3? , fontsize,16);set(gcf,doublebuffer, on);while t12;pause(0.2);dy=(3/2-1/2*sin(pi*t)*1/2;y=-(y-2)*dy+7;yf=y(end)+t1;td=td,t;yd=yd,y(end);set(d,ydata,y);set(f1,ydata,yf,facecolor,rand(1,3);set(h1,xdata,t,13,ydata,y(end),y(end);set(q,xdata,td,ydata,yd) ;t=t+0.1;end按钮 功能实现：% - executes on

19、button press in heart.function heart_callback(hobject, eventdata, handles)% hobject handle to heart (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata)clearcla;plot3(0,0,0);x,y,z=meshgrid(linspace(-1.3,1.3); val=(x.2 + (9/4)*y.2 + z.2 - 1).3 - x.2.*z.3 - (1/9)*y.2.*z.3; isosurface(x,y,z,val,0); axis equal;view(-10,24);colormap(1 0.2 0.2)五、课程设计的结果经过以上操作之后，成功的将各个模块整合到了一起。功能演示