【教学课件】第12章图形用户界面(GUI).ppt

第12章 图形用户界面（GUI）如果读者接触过程序设计的有关知识，应该清楚：一个可发布的应用程序一般都需要一个友好的图形用户界面（Graphical User Interface），简称GUI。用户界面是指：用户与硬件（或程序）之间交互作用的工具和方法，是硬件（或程序）与用户之间进行通信的场所和实现交互的方式，所以又被称为“用户接口”。对于一个系统或程序而言，拥有一个优秀的用户界面是十分必要的，因为它决定了系统或程序给用户的视觉外观和使用感觉。图形用户界面是指：由窗口、光标、按键、菜单、文字注释等对象构成的一个用户界面，用户通过选中或者激活这些对象而使系统昌盛某种用户需要的动作，如计算、图形绘制。特别是当用户作为一个程序设计者，需要设计一个简单易操作的演示方式，来验证设计，那么图形用户截面往往是比较好的选择。12.1 GUI的设计基础本节主要介绍：GUI的对象结构、GUI的设计原则及基本步骤、GUI的设计方式。12.1.1 GUI的对象层次结构本质上说，MATLAB是利用一系列函数来创建图形用户界面的，这些函数主要作用是创建用户界面类型的句柄图形对象（UI objects），对于此对象，本书与上一章做过一定的介绍，为了读者阅读的便捷，现再把其层次结构图具体表示出来，如图12.1所示，希望读者能加强对其的理解。从图可以看出，UI objects包含多种类型的GUI对象，各种用户界面对象的具体说明如表所示。12.1.2 GUI的创建原则及基本步骤首先举一个GUI的例子，使读者对GUI的完整设计流程有一个直观的认识。12.1.3 GUI的设计方式在MATLAB中，GUI的设计方式有以下两种。通过使用MATLAB提供的GUI开发环境GUIDE来创建GUI：这个开发环境与VB、VC类似，只要设计者直接用鼠标把需要的对象拖拽到目的位置，就完成了GUI的布局设计，除此之外，此种方法在对M-文件保管上也比较人性化，允许设计者在需要修改设计时，快速地找到相对应的内容。和MATLAB以往的版本相比，这个开发环境在MATLAB 7.0中已经得到了很大的改进和完善，它易于掌握，比较适合初学者使用。本章主要讲解此种方式的GUI设计。程序编辑创建GUI：即通过uicontrol、uimen、unicontextmenu等函数编写M-文件来开发GUI，上一小节的例子就是使用这种方式，此方式的优点在于GUI的菜单创建齐全，不会产生额外的.fig文件，程序代码可移植性和通用性强，用户可以直接复制代码到M-文件中或者GUIDE的M-文件中，在GUIDE的Opening Function中使用，节省类似开发项目的时间。如果使用此种方式，设计者需要特别注意GUI对象位置的配置。12.2 在GUIDE中创建GUI上一节已经介绍过，在GUIDE中，创建GUI是设计GUI的方式之一，GUIDE是MATLAB提供的用来开发GUI的专用环境，全称为Graphical User Interface development environment，其主要包含一个界面设计工具集（Layout editor），MATLAB在其中集中了所有GUI支持的用户控件，并且允许设计者对界面的外观、属性和行为响应方法进行设置。使用GUIDE创建GUI，简便高效，且GUIDE将用户设计完成的GUI存储在一个FIG文件中，同时自动生成包含GUI初始化和GUI界面布局设置代码的M-文件。FIG文件：二进制文件，用以保存图形窗口所有对象的属性。用户在完成GUI的设计，保存图形窗口时，MATLAB自动生成该文件。当用户再次打开图形窗口时，系统将按照FIG文件中保存的对象属性，构成图形窗口。M-文件：用于存储GUI初始化和回调函数两部分，并不包含用户编写的代码。用户控键的回调函数根据具体交互操作来分别调用。12.2.1 在MATLAB中启动GUIDE【例2】创建一个GUI，使其具备如下功能：用户随机输入两个频率值和，以及一个时段向量值，GUI把频率值代入如下表达式，计算出的值；并对进行快速傅立叶变换，分别在不同的坐标轴中输出频域和时域的图形。为了让读者更加直观地感受到本例的效果，首先把最终需要生成的GUI呈现给读者，如图所示。12.2.2 GUI编辑界面的控件布局在上一小节中创建的GUI编辑界面的左侧，读者可以看到一系列用户控件，表列出了控件的图标、名称和功能。12.2.3 在GUI中添加控件在上一小节的基础上（选择界面显示控件图标），针对例子的要求，为GUI添加必要的控件。12 2 4 设置GUI及控件属性在完成控件的添加后，用户还要根据需要，对应各控件的功能和所起的作用，给各控件设置属性。在本例的GUI中，共有4种不同类型的控件，分别是Axes、Static Text、Edit Text和Push Botton，本小节将分别设置它们的若干属性。12.2.5 确定“标签”属性在这一小节单独讲解Tag（标签）属性主要是因为此属性的设置和后续程序代码的添加有着密切的关系，“标签”属性主要起到一个标定的作用，便于用户查找各控件的回调函数，并在确切的位置添加程序代码。设置“标签”属性的方法与上面一样，本例中设置各控件的“标签”属性值如表所示。12.2.6 GUI设计编程（1）运行GUI并显示M-文件代码。在完成控件添加和属性设置后，读者可以选择GUI编辑界面工具栏中的图标来运行GUI，生成的GUI如图所示。（2）添加代码，编辑“按钮”控件的回调子函数。以上显示的代码有很大一部分都是系统自动生成的，用户针对本例需要添加的仅仅是“按钮”控件的回调子函数的调用程序。用户可以通过M-file Editor窗口工具栏中的（Show Functions）图标，来选择不同控件的回调子函数。在本例中，选择“按钮”控件的plot_button_callback（回调函数）。（3）运行GUI。保存M-文件，返回MATLAB命令窗口，输入M-文件名，运行创建的GUI，代码如下。two_axes（4）验证GUI功能。读者可以自行设置、和的值，如果分别取100、200和“0:.005:0.88”。12.3 在GUIDE中编辑菜单上一节主要介绍的是如何在GUIDE中编辑界面控件（uicontrol），在GUI交互控件对象（uiobjects）中，界面菜单（uimenu）也是用户常用的GUI组成部分，它是与界面控件并列的，并以图形窗口对象为父对象的对象（详见本章开头部分的内容）。本节主要讲解如何在GUIDE中创建界面菜单，包括标准菜单和用户自定义菜单。12.3.1 标准菜单的创建标准菜单是MATLAB默认的菜单，用户往往不需要特意去创建，而是在创建图形窗口时自动生成。一般情况下，如果用户在命令窗口输入如下代码来创建图形窗口对象，系统会自动创建一个包含标准菜单的图形窗口，如图所示。h=figure%“h”为图形窗口的句柄12.3.2 在GUIDE中创建自定义菜单通常设计GUI时，用户仅仅使用MATLAB的标准菜单是不能满足要求的。这时用户可以使用GUIDE的菜单编辑器（Menu Editor），下面将分步讲解自定义菜单的创建方法。