第7讲 Matlab的GUI程序设计.docx

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第7讲Matlab的GUI程序设计

第七讲Matlab的GUI程序设计

一、图形对象及其句柄：

1.图形对象

　MATLAB把构成图形的各个基本要素称为图形对象。

这些对象包括计算机屏幕、图形窗口（Figure）、用户菜单（Uimenu）、用户控件（Uicontrol）、坐标轴（Axes）、曲线（Line）、曲面（Surface）、文字（Text）、图像（image）、光源（Light）、区域块（Patch）和方框（Rectangle）。

系统将每一个对象按树型结构组织起来。

每个图形对象都可以被独立地操作。

（help）

2.图形对象句柄

MATLAB在创建每一个图形对象时，都为该对象分配唯一的一个值，称其为图形对象句柄（Handle）。

句柄是图形对象的唯一标识符。

　MATLAB提供了3个用于获取已有图形对象句柄的函数:

gcf获取当前图形窗口句柄（getcurrentfigure）。

gca获取当前坐标轴句柄（getcurrentaxis）。

gco获取最近被单击的图形对象的句柄（getcurrentobject）。

［注］其他具体的对象句柄可利用低层绘图指令获得。

但以此３种最常用。

二、图形对象的属性:

三、

：

：

:

:

;

1.属性名与属性值

　MATLAB给每种对象的每一个属性规定了一个名字，称为属性名，而属性名的取值成为属性值。

例如，LineStyle是曲线对象的一个属性名，它的值决定着线型，取值可以是'-'、':

'、'-.'、'--'或'none'。

2.属性的操作

set函数的调用格式为：

%设置属性值

set（句柄，属性名1，属性值1，属性名2，属性值2，…）

get函数的调用格式为：

%获取属性值

V=get（句柄，属性名）

三、图形对象的创建：

1.图形窗口对象

建立图形窗口对象使用figure函数。

调用该函数的命令形式为：

句柄变量=figure（属性名1，属性值1，属性名2，属性值2，…）

MATLAB为每个图形窗口提供了很多属性。

这些属性及其取值控制着图形窗口对象。

除公共属性外，其他常用属性：

MenuBar属性、Name属性、Position属性、Color属性等。

2.坐标轴对象

建立坐标轴对象使用axes函数，调用它的命令形式为：

句柄变量=axes（属性名1，属性值1，属性名2，属性值2，…）

MATLAB为每个坐标轴对象提供了很多属性。

除公共属性外，还有其他常用属性。

四、Matlab的GUI设计：

GUI（GraphicUserInterface），即图形用户界面。

1、GUI设计的原则

针对用户不同的需要，设计出的图形用户界面也各不相同。

一般而言，一个较好的界面都遵循以下三个特征：

简单性、一致性和熟悉性。

简单性

在设计界面时，应力求简洁、直接、清晰地体现出界面的功能和特征。

一些可有可无的功能应尽量删去，以保证界面的整洁。

设计的图形界面要直观，应多采用图形，而尽量避免数据。

设计的界面应尽量减少窗口的数目，力求避免在不同窗口之间进行来回切换。

一致性

一是用户自己开发的界面风格要尽量一致；二是新设计的界面要与其它已有的界面风格尽量保持一致。

用户在初次使用新界面时，总是习惯于凭经验进行试探。

例如，图形显示区通常安排在界面的左侧，按键等控制区通常放在右侧。

熟悉性

在设计新界面时，应尽量使用人们熟悉的标志和符号，设计出友好、令人舒适的用户界面。

用户可能并不了解新界面的具体含义和操作方法，但完全何以根据熟悉的标志作出正确的猜测，便于学习和使用。

除了上述对界面的静态要求外，还应要求界面的动态性。

例如，所设计的界面对于用操作的响应要迅速和连续；对持续时间较长的运算要给出等待时间提示，并允许用户中断等。

2、GUI设计的步骤

图形用户界面的制作一般包括界面设计和程序实现，对于初学者，建议按照下述步骤进行：

（1）分析界面所要求实现的主要功能，以明确设计任务；

（2）在纸上绘出界面草图，并站在使用者的角度审查草图；

（3）按照构思的草图，上机制作静态界面，并检查它；

（4）编写界面动态功能的程序，对功能进行逐项检查。

注意：

这只是一种建议，在设计中，步骤间也许要交叉或重复执行。

由于设计和实现过程往往不是一步到位的，可能需要反复修改才能获得满意的界面。

GUI包含两类基本的图形对象：

一是用户界面控件对象（Uicontrol），简称为控件对象；一是用户界面菜单对象（Uimenu），简称为菜单对象。

五、用户控件制作函数uicontrol

１、用于制作图形用户界面上的其它控件。

主要有以下10种类型：

push，按钮

radio,选择按钮

toggle,双位按钮

check,检录框

list,列表框

popup,弹出框

slide滑动条

edit可编辑文本框

text静态文本框

frame控件区域框

２、控件制作函数uicontrol的使用格式:

hc=uicontrol（hc_parant,'style','CntlName','CntlP','CntlV',…）

hc为控件句柄名

hc_parant为句柄hc的父对象句柄

CntlName为控件类型名

CntlP为句柄hc的属性名

CntlV为句柄hc的属性值

例7.1创建一个界面（图7-1）包含4种控件：

静态文本、选择开关、双位按键、控件区域框。

编写M脚本文件examGUI7_1.m，运行该文件便可得如图7-1所示的界面。

图7-1静态文本、选择开关、双位按键及控件区域框

[examGUI7_1.m]

clfreset

%以下三句对图形窗口的工具条，窗口及控件的位置和尺寸进行设置。

set（gcf,'menubar','none'）

set（gcf,'unit','normalized','position',[0.2,0.2,0.64,0.32]）;

set（gcf,'defaultuicontrolunits','normalized'）

h_axes=axes（'position',[0.05,0.2,0.6,0.6]）;%设置轴

t=0:

pi/50:

2*pi;y=sin（t）;plot（t,y）;%画sin（t）的图形

set（h_axes,'xlim',[0,2*pi]）;%设置轴上x坐标的范围

set（gcf,'defaultuicontrolhorizontal','left'）;%把y轴放在窗口的左边

htitle=title（'正弦曲线'）;

set（gcf,'defaultuicontrolfontsize',12）;%设置控件字体的大小

uicontrol（'style','frame',...

'position',[0.67,0.55,0.25,0.25]）;%设置框架控件

uicontrol（'style','text',...

'string','正斜体图名:

',...

'position',[0.68,0.77,0.18,0.1],...

'horizontal','left'）;%设置静态文本控件

hr1=uicontrol（gcf,'style','radio',...

'string','正体',...

'position',[0.7,0.69,0.15,0.08]）;%设置选择按钮控件1

set（hr1,'value',get（hr1,'Max'））;

%设置hr1属性value的值＝'max'（选择按钮有点提示选中此项）

set（hr1,'callback',[...

'set（hr1,''value'',get（hr1,''max''））,',...

'set（hr2,''value'',get（hr2,''min''））,',...

'set（htitle,''fontangle'',''normal''）,']）;

%选择按钮选中时，取normal字体

hr2=uicontrol（gcf,'style','radio',...%设置选择按钮控件2

'string','斜体',...

'position',[0.7,0.58,0.15,0.08],...

'callback',[...

'set（hr1,''value'',get（hr1,''min''））,',...

'set（hr2,''value'',get（hr2,''max''））,',...

'set（htitle,''fontangle'',''italic''）']）;

%选择按钮选中时，取斜字体

ht=uicontrol（gcf,'style','toggle',...%设置双位按钮，注意与单功能按钮的区别

'string','Grid',...

'position',[0.67,0.40,0.15,0.12],...

'callback','grid'）;

例7.2如图7-2建立数制转换对话框。

在左边输入一个十进制整数和2～16之间的数，单击“转换”按钮能在右边得到十进制数所对应的2～16进制字符串，单击“退出”按钮退出对话框。

程序如下[examGUI7_2.m]：

hf=figure（'Color',[0,1,1],'Position',[100,200,400,200],...

'Name','数制转换',...

'NumberTitle','off','MenuBar','none'）;

uicontrol（hf,'Style','Text','Units','normalized',...

'Position',[0.05,0.8,0.45,0.1],'Horizontal','center',...

'String','输入框','Back',[0,1,1]）;

uicontrol（hf,'Style','Text','Position',[0.5,0.8,0.45,0.1],...

'Units','normalized','Horizontal','center',...

'String','输出框','Back',[0,1,1]）;

uicontrol（hf,'Style','Frame','Position',[0.04,0.33,0.45,0.45],...

'Units','normalized','Back',[1,1,0]）;

uicontrol（hf,'Style','Text','Position',[0.05,0.6,0.25,0.1],...

'Units','normalized','Horizontal','center',...

'String','十进制数','Back',[1,1,0]）;

uicontrol（hf,'Style','Text','Position',[0.05,0.4,0.25,0.1],...

'Units','normalized','Horizontal','center',...

'String','2～16进制','Back',[1,1,0]）;

he1=uicontrol（hf,'Style','Edit','Position',[0.25,0.6,0.2,0.1],...

'Units','normalized','Back',[0,1,0]）;

he2=uicontrol（hf,'Style','Edit','Position',[0.25,0.4,0.2,0.1],...

'Units','normalized','Back',[0,1,0]）;

uicontrol（hf,'Style','Frame','Position',[0.52,0.33,0.45,0.45],...

'Units','normalized','Back',[1,1,0]）;

ht=uicontrol（hf,'Style','Text','Position',[0.6,0.5,0.3,0.1],...

'Units','normalized','Horizontal','center','Back',[0,1,0]）;

COMM=['n=str2num（get（he1,''String''））;',...

'b=str2num（get（he2,''String''））;',...

'dec=trdec（n,b）;',...

'set（ht,''string'',dec）;'];

uicontrol（hf,'Style','Push','Position',[0.18,0.1,0.2,0.12],...

'String','转换','Units','normalized','Call',COMM）;

uicontrol（hf,'Style','Push','Position',[0.65,0.1,0.2,0.12],...

'String','退出','Units','normalized','Call','close（hf）'）;

程序调用了trdec.m函数文件，该函数的作用是将任意十进制整数转换为2~16进制字符串。

trdec.m函数文件如下：

functiondec=trdec（n,b）

ch1='0123456789ABCDEF';%十六进制的16个符号

k=1;

whilen~=0%不断除某进制基数取余直到商为0

p（k）=rem（n,b）;

n=fix（n/b）;

k=k+1;

end

k=k-1;

strdec='';

whilek>=1%形成某进制数的字符串

kb=p（k）;

strdec=strcat（strdec,ch1（kb+1:

kb+1））;

k=k-1;

end

dec=strdec;

例7.3制作一个（如图7-3所示）能绘制任意图形的交互界面。

它包括：

可编辑文本框、弹出框、列表框。

图7-3

本例的关键内容是：

1）如何使编辑框允许输入多行指令。

2）在利用M函数文件创建用户界面时，如何依靠全局变量传递控件的图柄，保证回调动作正确执行。

（1）编写M函数文件examGUI7_3.m和calledit1.m

[examGUI7_3.m]

functionexamGUI6（）

globalhedithpophlist%定义全局变量

clfreset

%以下各句对图形窗口及其子对象进行设置

set（gcf,'unit','normalized','position',[0.1,0.4,0.85,0.35]）;

set（gcf,'defaultuicontrolunits','normalized'）;

set（gcf,'defaultuicontrolfontsize',11）;

set（gcf,'defaultuicontrolfontname','隶书'）;

set（gcf,'defaultuicontrolhorizontal','left'）;

set（gcf,'menubar','none'）;

%以下各句对图形窗口的标题进行设置

str='通过多行指令绘图的交互界面';

set（gcf,'name',str,'numbertitle','off'）;

%以下各句在图形窗口安置轴

h_axes=axes（'position',[0.05,0.15,0.45,0.70],'visible','off'）;

%以下各句在图形窗口设置text对象，并在其上输出'绘图指令输入框'

uicontrol（gcf,'Style','text',...

'position',[0.52,0.87,0.26,0.1],...

'String','绘图指令输入框'）;

%以下各句在图形窗口设置edit对象

hedit=uicontrol（gcf,'Style','edit',...

'position',[0.52,0.05,0.26,0.8],...

'Max',2）;

%以下各句在图形窗口设置popup对象（弹出式菜单）

hpop=uicontrol（gcf,'style','popup',...

'position',[0.8,0.73,0.18,0.12],...

'string','spring|summer|autumn|winter'）;

%以下各句在图形窗口设置list对象（列表框）

hlist=uicontrol（gcf,'Style','list',...

'position',[0.8,0.23,0.18,0.37],...

'string','Gridon|Boxon|Hiddenoff|Axisoff',...

'Max',2）;

%以下各句在图形窗口设置push对象（按钮）

hpush=uicontrol（gcf,'Style','push',...

'position',[0.8,0.05,0.18,0.15],'string','Apply'）;

%在编辑框输入数据，按回车时调用calledit1子函数

set（hedit,'callback','calledit1'）;

%选中弹出式菜单时，调用calledit1子函数

set（hpop,'callback','calledit1'）;

%选中按钮时，调用calledit1子函数

set（hpush,'callback','calledit1'）;

[calledit1.m]

functioncalledit1（）

globalhedithpophlist%引用已定义的全局变量

ct=get（hedit,'string'）;%把编辑框的字符输入到ct

vpop=get（hpop,'value'）;%把选中的弹出菜单的选项输入到vpop

vlist=get（hlist,'value'）;%把选中的弹出菜单的选项输入到vlist

if~isempty（ct）%如果ct中字符不空，则执行以下语句，否则什么都不干

eval（ct'）%画函数图形

popstr={'spring','summer','autumn','winter'};

liststr={'gridon','boxon','hiddenoff','axisoff'};

invstr={'gridoff','boxoff','hiddenon','axison'};

colormap（eval（popstr{vpop}））%用列表框选中的颜色着色

vv=zeros（1,4）;vv（vlist）=1;%将列表框选中的项赋值1

fork=1:

4

ifvv（k）;eval（liststr{k}）;elseeval（invstr{k}）;end

end

end

（2）在MATLAB指令窗中运行examGUI7_3.m就可获得题目所要求的图形用户界面。

（3）分别在'绘图指令输入框'中输入如下两组命令,进行测试:

ezsurf（'x^2*exp（-x^2-y^2）'）;

shadinginterp;

light;

lightinggouraud;

－－－－

[X0,Y0,Z0]=sphere（30）;

X=2*X0;Y=2*Y0;Z=2*Z0;

surf（X0,Y0,Z0）;

shadinginterp;

holdon,mesh（X,Y,Z）,colormap（hot）,holdoff;

hiddenoff;

light;

lightingphong;

axisequal,axisoff;

六、用代码来制作GUI界面

例7.4对于传递函数为

的归一化二阶系统，制作一个能绘制该系统单位阶跃响应的图形用户界面。

本例演示：

（A）图形界面的大致生成过程；

（B）静态文本和编辑框的生成；

（C）坐标网格控制键的形成；

（D）如何使用该界面。

（1）产生图形窗和轴位框：

如图7-4所示。

图7-4产生坐标轴

clfreset

%set（0,'DefaultFigureColor','b'）

H=axes（'unit','normalized','position',[0,0,1,1],'visible','off'）;%建立轴,并取轴句柄H

set（gcf,'currentaxes',H）;%在当前图形窗口上安置坐标轴H

str='\fontname{隶书}归一化二阶系统的阶跃响应曲线';

text（0.12,0.93,str,'fontsize',13）;%在H上，相对于左下角的取值

h_fig=get（H,'parent'）;%取H的父句柄h_fig=gcf

set（h_fig,'unit','normalized','position',[0.1,0.2,0.7,0.4]）;

%设置图形窗口h_fig的位置[0.1,0.2,0.7,0.4]（相对于屏幕）

h_axes=axes（'parent',h_fig,...

'unit','normalized','position',[0.1,0.15,0.55,0.7],...

'xlim',[015],'ylim',[01.8],'fontsize',8）;

%在H窗口上指定位置画新轴

（2）在坐标框右侧生成作解释用的“静态文本”和可接收输入的“编辑框”：

如图7-5所示。

图7-5在图形界面中添加编辑框和文本框

h_text=uicontrol（h_fig,'style','text',...

'unit','normalized','position',[0.67,0.73,0.25,0.14],...

'horizontal','left','string',{'输入阻尼比系数','zeta='}）;

%在图形窗口（h_fig）指定位置[0.67,0.73,0.25,0.14]上生成文本标签

h_edit=uicontrol（h_fig,'style','edit',...

'unit','normalized','position',[0.67,0.59,0.25,0.14],...

'horizontal','left',...

'callback',[...

'z=str2num（get（gcbo,''string''））;',...

't=0:

0.1:

15;',...

'fork=1:

length（z）;',...

'y（:

k）=step（1,[12*z（k）1],t）;',...

'plot（t,y（:

k））;',...

'if（length（z）>1）,holdon,end,',...

'end;',...

'h