第八章MATLAB的GUI程序设计.docx

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1、第八章MATLAB 的 GUI程序设计Chapter 8: Design of MATLAB of GUI programGUI(Graphical User Interfaces):由各种图形对象组成的用户界面，在这种用户界面下，用户的命令和对程序的控制是通过“选择” 各种图形对象来实现的。基本图形对象分为控件对象和用户界面菜单对象，简称控件和菜单。一. 控件对象及属性(Object and its attributes of controller)1. GUI 控件对象类型(The mode of controller object)控件对象是事件响应的图形界面对象。当某一事件发生时， 应

2、用程序会做出响应并执行某些预定的功能子程序（Callback）. 控件对象及其功能： （表 71）2. 控件对象的描述(Description of controller object)MATLAB 中的控件大致可分为两种，一种为动作控件，鼠标点击这些控件时会产生相应的响应。一种为静态控件，是一种不产生响应的控件，如文本框等。每种控件都有一些可以设置的参数，用于表现控件的外形、功 能及效果，既属性。属性由两部分组成：属性名和属性值，它们必须是成对出现的。（1） 按钮(Push Buttons)：执行某种预定的功能或操作；（2） 开关按钮(Toggle Button)：产生一个动作并指示一个二进

3、制状态（开或关），当鼠点击它时按钮将下陷，并执行callback（回调函数）中指定的内容，再次点击，按钮复原，并再次执行 callback 中的内容；（3） 单选框(Radio Button)：单个的单选框用来在两种状态之间切换，多个单选框组成一个单选框组时，用户只能在一组状态中选择单一的状态，或称为单选项；（4） 复选框(Check Boxes)：单个的复选框用来在两种状态之间切换，多个复选框组成一个复选框组时，可使用户在一组状态中作组合式的选择，或称为多选项；（5） 文本编辑器(Editable Texts)：用来使用键盘输入字符串的值，可以对编辑框中的内容进行编辑、删除和替换等 操作；（

4、6） 静态文本框(Static Texts)：仅仅用于显示单行的说明文字；（7） 滚动条(Slider)： 可输入指定范围的数量值；（8） 边框(Frames)：在图形窗口圈出一块区域；（9） 列表框(List Boxes)：在其中定义一系列可供选择的字符串；（10） 弹出式菜单(Popup Menus)： 让用户从一列菜单项中选择一项作为参数输入；（11） 坐标轴(Axes)： 用于显示图形和图象3. 控件对象的属性(Attributes of controller object)用户可以在创建控件对象时，设定其属性值，未指定时将使用系统缺省值。两大类控件对象属性： 第一类是所有控件对象都具

5、有的公共属性，第二类是控件对象作为图形对象所具有的属性。A, 控件对象的公共属性Children 取值为空矩阵，因为控件对象没有自己的子对象Parent 取值为某个图形窗口对象的句柄，该句柄表明了控件对象所在的图形窗口Tag 取值为字符串，定义了控件的标识值，在任何程序中都可以通过这个标识值控制该控件对象Type 取值为 uicontrol,表明图形对象的类型UserDate 取值为空矩阵，用于保存与该控件对象相关的重要数据和信息Visible 取值为 no 或 off， B,控件对象的基本控制属性BackgroundColor 取值为颜色的预定义字符或 RGB 数值Callback 取值为字

6、符串,可以是某个M 文件名或一小段MATLAB 语句，当用户激活某个控件对象时，应用程序就运 行该属性定义的子程序。Enable 取值为 on（缺省值）,inactive 和 offExtend 取值为四元素矢量0 ，0 width, height,记录控件对象标题字符的位置和尺寸ForegroundColor 取值为颜色的预定义字符或 RGB 数值Max,Min 取值都为数值String 取值为字符串矩阵或数组，定义控件对象标题或选项内容Style 取值可以是 pushbutton, radiobutton, checkbox, edit, text,slider, frame, popup

7、menu 或 listboxUnits 取值可以是pixels, normalized, inches, centimeters 或points Value 取值可以是矢量，也可以是数值，其含义及解释依赖于控件对象的类型C,控件对象的修饰控制属性FontAngle 取值为 normal, italic, oblique, FontName 取值为控件标题等字体的字库名FontSize 取值为数值，FontWeight 取 值 为 points, normalized, inches, centimeters 或pixelsHorizontalAligment 取值为 left,right,定义

8、对齐方式D, 控件对象的辅助属性ListboxTop 取值为数量值SliderStop 取值为两元素矢量minstep,maxstep,用于 slider 控件Selected 取 值 为 on 或 off SlectionHoghlight 取值为 on 或 off E, Callback 管理属性BusyAction 取值为 cancel 或 queueButtDownFun 取值为字符串，一般为某个 M 文件名或一小段MATLAB 程序Creatfun 取值为字符串， 一般为某个 M 文件名或一小段MATLAB 程序DeletFun 取值为字符串， 一般为某个 M 文件名或一小段MATL

9、AB 程序HandleVisibility 取值为 on, callback 或 off Interruptible 取值为 on 或 off二GUI 开发环境(GUI Development Environment, GUIDE)MATLAB 提供了一套可视化的创建图形窗口的工具，使用用户界面开发环境可方便的创建 GUI 应用程序, 它可以根据用户设计的 GUI 布局，自动生成 M 文件的框架，用户使用这一框架编制自己的应用程序。MATLAB 提供了一套可视化的创建图形用户接口（GUI）的工具，包括：*布局编辑器(Layout Edtor) 在图形窗口中加入及安排对象。布局编辑器是可以启动用

10、户界面的控制面板，上述工具都必须从布局编 辑器中访问，用 guide 命令可以启动，或在启动平台窗口中选择GUIDE 来启动布局编辑器。*几何排列工具(Alignment Tool)调整各对象相互之间的几何关系和位置*属性编辑器(Property Inspector)查询并设置属性值*对象浏览器 Object Browser)-用于获得当前 MATLAB 图形用户界面程序中所有的全部对象信息，对象的类型，同时显示控件的名称 和标识，在控件上双击鼠标可以打开该控件的属性编辑器。*菜单编辑器(Menu Editor)建立窗口菜单条的菜单和任何构成布局的弹出菜单在 MATLAB 中， GUI 的设计

11、是以 M 文件的编程形式实现的， GUI 的布局代码存储在 M 文件和 MAT 文件中，而在 MATLAB6 中有了很大的改变，MATLAB6 将 GUI 的布局代码存储在 FIG 文件中，同时还产生一个 M 文件用于存储调用函数，在 M 文件中不再包含GUI 的布局代码，在开发应用程序时代码量大大减少。1. 布局编辑器(Layout editor)：用于从控件选择板上选择控件对象并放置到布局区去，布局区被激活后就成为图形窗口。 在命令窗口输入 GUIDE 命令或点击工具栏中的 guide 图标都可以打开空白的布局编辑器，在命令窗口输入 GUIDE filename 可打开一个已存在的名为 f

12、ilename 图形用户界面。（1） 将控件对象放置到布局区a. 用鼠标选择并放置控件到布局区内；b. 移动控件到适当的位置；c. 改变控件的大小；d. 选中多个对象的方法；（2） 激活图形窗口选 Tools 菜单中的 Activate Figure 项或点击工具条上的ActivareFigure 按钮, 在激活图形窗口的同时将存储 M 文件和FIG 文件，如所建立的布局还没有进行存储，用户界面开发环境将打开一个 Save As 对话框，按输入的文件的名字，存储一对同名的 M 文件和带有.fig 扩展名的 FIG 文件。（3） 运行 GUI 程序在命令窗口直接键入文件名或用 openfig,

13、open 或hgload 命令运行 GUI 程序。（4） 布局编辑器参数设置选 File 菜单下的 Preferences 菜单项打开参数设置窗口，点击树状目录中的 GUIDE，既可以设置布局编辑器的参数。（5） 布局编辑器的弹出菜单在任一控件上按下鼠标右键，会弹出一个菜单，通过该菜单可以完成布局编辑器的大部分操作。2. 几何位置排列工具(Alignment tool)用于调节各控件对象之间的相对位置。3. 用属性编辑器设置控件属性(Set attributes of controller with Property Inspector)在属性编辑器中提供了所有可设置的属性列表并显示出当前的属

14、性。（1）属性编辑器(Opening Property Inspector)：三种方法：1. 用工具栏上的图标打开；2. 从 View 菜单中选择 Property Inspector 菜单项；3. 在按鼠标右键弹出的 Property Inspector 菜单中选择菜单项。（1） 使用属性编辑器(Using Property Inspector)a. 布置控件b. 定义文本框的属性c. 定义坐标系d. 定义按钮属性e. 定义复选框4. 菜单编辑器(Menu Editor)： 包括菜单的设计和编辑,菜单编辑器有八个快捷键,可以利用它们任意添加或删除菜单,可以设置 菜单项的属性,包括名称(Lab

15、el)、标识(Tag)、选择是否显示分隔线(Separator above this item)、是否在菜单前加上选中标记(Item is checked)、调用函数(Callback)。5. 对象浏览器(Object Browsers)：用于浏览当前程序所使用的全部对象信息，可以在对象浏览器中选种一个或多个控件来打开该控件的属性编辑器。三、GUI 程序设计(GUI Program design)包括图形界面的设计和功能设计两个方面例 1： 用于绘图和图形旋转的 GUI:1、布置控件：一个坐标系、一个文本框、一个复选框，一个按钮2、定义文本框的属性：String-简单设计示例，FontName

16、-隶书，FontSize-223、定义坐标系: Visibleoff,4、定义按钮属性: String绘图，FontName, ForegroundColor,ontSize, BackgroundColor,Callback-surf(peaks(30) 5、定义复选框: Stringrotate3D,Callbackrotate3d例 2：设计一个简单信号分析仪的程序，要求根据输入的两个频率和时间间隔，计算函数 x=sin(2f1t)+sin(2f2t) 的值，并对函数进行快速傅立叶变换，最后分别绘制时域和频域的曲线。1. 设计图形界面(GUI Design)设计步骤：（1） 在布局编辑器

17、中布置控件，（2） 使用几何位置排列工具对控件的位置进行调整；（3） 设计控件的属性；（4） 设置其他绘图属性。2. 设置控件的标识(Set the Tag of controller)控件的标识(Tag)是对于各控件的识别,每个控件载创建时都 会由开发环境自动产生一个标识,在程序设计中,为了编辑、记忆和 维护的方便,一般为控件设置一个新的标识。本例设置第一个坐标 轴的标识为：frequency_axes, 用于显示频域图形; 第二个坐标轴的标识为：time_axes, 用于显示时域图形。三个文本编辑框的标识为 f1_input, f2_input, t_input,分别用于输入两个频率和自变

18、量时间的间隔.3. 编写代码(Edit code)GUI 图形界面的功能,还是要通过一定的设计思路和计算方法, 由特定的程序来实现。为了实现程序的功能，还需要在运行程 序前编写一些代码，完成程序中变量的赋值、输入输出、计算 及绘图等工作。一般方法为，内容为:%(1) 设置对象的初始值;%分别设置三个文本编辑框的初始值为：f1_input=20 f2_input=50 f3_input=0:0.001:0.5%(2) 编写代码:%1) 从 GUI 获得拥护输入的数据，本例中输入的三个数据%分别为频率 1、频率 2 和时间间隔。f1=str2double(get(handles.f1_input,

19、String);f2=str2double(get(handles.f2_input,String); t=eval(get(handles.t_input,String);%2) 计算数据，计算函数值，按指定点进行快速傅立叶变%换，并计算频域的幅值和频域分辨率。x=sin(2*pi*f1*t)+sin(2*pi*f2*t); y=fft(x,512);m=y.*conj(y)/512; f=1000*(0:256)/512;%3) 在第一个坐标轴中绘制频域曲线。axes(handles.frequency_axes) plot(f,m(1:257)set(handles.frequency_

20、axes,XminorTick,on) grid on%4) 在第二个坐标轴中绘制时域曲线。axes(handles.time_axes)%选择适当的坐标轴plot(t,x) set(handles.time_axes,XminorTick,on) grid on运行程序(Running program)例 3 ：制作一个曲面光照效果的演示界面，如图所示，三个弹出式菜单分别用于选择曲面形式、色彩图、光照模式和反射模式，三个滚动条用于确定光源的位置，一个按钮用于退出演示。制作要点：（1） 建立一个静态文本，用于显示界面的标题：光照效果演示；（2） 建立坐标轴对象，用于显示图形；（3） 建立四个下

21、拉菜单，分别用于选择绘图表面的形状、色图、光照模式和反射模式，每个下拉菜单的上方都有一个静态文本用于说明菜单的作用；（4） 在一个 frame 上建立三个滑条用于确定光源的位置，并在 frame 上方加一说明；（5） 建立一个按钮用于退出演示；callback 函数的内容为：function varargout = pushbutton1_Callback(h, eventdata, handles, varargin)delete(handles.figure1)% -functionvarargout=popupmenu1_Callback(h,eventdata,handles, var

22、argin)val=get(h,value); switch valcase 1surf(peaks); case 2sphere(30); case 3membranecase 4x,y=meshgrid(-4:.1:4); r=sqrt(x.2+y.2)+eps; z=sinc(r);surf(x,y,z) case 5x,y=meshgrid(-1.5:.3:1.5,-1:0.2:1);z=sqrt(4-x.2/9-y.2/4); surf(x,y,z);case 6t=0:pi/12:3*pi; r=abs(exp(-t/4).*sin(t);x,y,z=cylinder(r,30);

23、 surf(x,y,z);endshading interp light(Position,-3 -2 1); axis off% -functionvarargout=radiobutton1_Callback(h,eventdata, varargin)set(h,value,1) set(handles.radiobutton2,value,0) set(handles.radiobutton3,value,0) set(handles.radiobutton4,value,0) lighting flat% -functionvarargout=radiobutton2_Callbac

24、k(h,eventdata, varargin)set(h,value,1) set(handles.radiobutton1,value,0) set(handles.radiobutton3,value,0) set(handles.radiobutton4,value,0) lighting gouraud% -functionvarargout=radiobutton3_Callback(h,eventdata, varargin)set(h,value,1) set(handles.radiobutton1,value,0) set(handles.radiobutton2,valu

25、e,0) set(handles.radiobutton4,value,0) lighting phong% -functionvarargout=radiobutton4_Callback(h,eventdata,handles,handles,handles,handles,varargin)set(h,value,1) set(handles.radiobutton1,value,0) set(handles.radiobutton3,value,0) set(handles.radiobutton3,value,0) lighting none% -functionvarargout=

26、popupmenu2_Callback(h,eventdata, varargin)val=get(h,value); switch valcase 1colormap(jet) case 2colormap(hot) case 3colormap(cool) case 4colormap(copper) case 5colormap(pink) case 6colormap(spring) case 7colormap(summer) case 8colormap(autumn) case 9colormap(winter)handles,end% -functionvarargout=po

27、pupmenu3_Callback(h,eventdata, varargin)val=get(h,value); switch valcase 1lighting flat case 2lighting gouraud case 3lighting phong case 4lighting nonehandles,end% -functionvarargout=popupmenu4_Callback(h,eventdata,handles, varargin)val=get(h,value); switch valcase 1material shiny case 2material dul

28、l case 3material metal case 4material defaultend% -function varargout = slider1_Callback(h, eventdata, handles, varargin) val=get(h,value);set(handles.edit1,string,num2str(val);lx=val;ly=get(handles.slider2,value);ly=get(handles.slider3,value); light(Position,x y z);% -function varargout = edit1_Cal

29、lback(h, eventdata, handles, varargin) str=get(h,string);set(handles.slider1,value,str2num(str);lx=str2num(str);ly=get(handles.slider2,value); ly=get(handles.slider3,value);light(Position,x y z);% -function varargout = slider2_Callback(h, eventdata, handles, varargin) val=get(h,value);set(handles.ed

30、it2,string,num2str(val);lx=get(handles.slider1,value);lx=val;ly=get(handles.slider3,value); light(Position,x y z);% -function varargout = edit2_Callback(h, eventdata, handles, varargin) str=get(h,string);set(handles.slider2,value,str2num(str);% -function varargout = slider3_Callback(h, eventdata, ha

31、ndles, varargin) val=get(h,value);set(handles.edit3,string,num2str(val);% -function varargout = edit3_Callback(h, eventdata, handles, varargin)str=get(h,string); set(handles.slider3,value,str2num(str);*对话框设计：在图形用户界面程序设计中，对话框是重要的信息显示和获取输入数据的用户界面对象。1、公共对话框:公共对话框是利用 windows 资源的对话框，包括文件打开、文件保存、颜色设置、字体设置

32、、打印设置等。1) 文件打开对话框：用于打开文件uigetfile uigetfile(FilterSpec)uigetfile(FilterSpec,DialogTitle) uigetfile(FilterSpec,DialogTitle,x,y) fname,pname=uigetfile()2) 文件保存对话框：用于保存文件uiputfileuiputfile(InitFile) uiputfile(InitFile,DialogTitle) uiputfile(InitFile,DialogTitle,x,y) fname,pname=uiputfile()3) 颜色设置对话框：用于

33、图形对象颜色的交互设置c=uisetcolor(h_or_c,DialogTitle)4) 字体设置对话框：用于字体属性的交互式设置uisetfont uisetfont(h) uisetfont(S)uisetfont(h,DialogTitle) uisetfont(S,DialogTitle) S=uisetfont()5） 打印设置对话框：用于打印页面的交互式设置dlg=pagesetupdlg(fig) pagedlgpagedlg(fig)6) 打印预览对话框：用于对打印页面进行预览printpreview printpreview(f)7) 打印对话框：printdlg prin

34、tdlg(fig)printdlg(-crossplatform,fig) printdlg(-setup,fig)2、MATLAB 专用对话框1) 错误信息对话框：用于提示错误信息errordlg打开默认的错误信息对话框errordlg(errorstring) 打开显示errorstring信息的错误信息对话框errordlg(errorstring,dlgname) 打开显示errorstring信息的错误信息对话框,对话框的标题由dlgname指定erordlg(errorstring,dlgname,on) 打开显示errorstring信息的错误信息对话框,对话框的标题由dlgna

35、me指定. 如果对话框已存在，on参数将对话框显示在最前端。h=errodlg()返回对话框句柄例：errordlg(输入错误,请重新输入,错误信息)2) 帮助对话框：用于帮助提示信息helpdlg打开默认的帮助对话框helpdlg(helpstring)打 开 显 示 errorstring 信 息 的 帮 助 对 话 框 , helpdlg(helpstring,dlgname) 打开显示errorstring信息的帮助对话框, 对话框的标题由dlgname指定h=helpdlg()返回对话框句柄例：helpdlg(矩阵尺寸必须相等,在线帮助)3) 输入对话框：用于输入信息answer=i

36、nputdlg(prompt)打开输入对话框，prompt 为单元数组，用于定义输入数据窗口的个数和显示提示信息，answer 为用于存储输入数据的单元数组。answer=inputdlg(prompt,title)与上者相同，title 确定对话框的标题。answer=inputdlg(prompt,title,lineNo)参数 lineNo 可以是标量、列矢量或 m2 阶矩阵，若为标量，表示每个输入窗口的行数均为 lineNo；若为列矢量，则每个输入窗口的行数由列矢量 lineNo 的每个元素确定；若为矩阵，每个元素对应一个输入窗口，每行的第一列为输入窗口的行数，第二列为输入窗口的宽度。

37、answer=inputdlg(prompt,title,lineNo,defAns) 参数 defans 为一个单元数组，存储每个输入数据的默认值，元素个数必须与 prompt 所定义的输入窗口数相同， 所有元素必须是字符串。answer=inputdlg(prompt,title,lineNo,defAns,Sesize) 参数 resize 决定输入对话框的大小能否被调整，可选值为 on 或 off.例：prompt=Input Name,Input Age;title=Input Name and Age; lines=2 1;def=John Smith,35; answer=inp

38、utdlg(prompt,title,lines,def);4) 列表选择对话框：用于在多个选项中选择需要的值selection,ok=listdlg(Liststring,S,) 输出参数 selection 为一个矢量，存储所选择的列表项的索引号，输入参数为可选项Liststring（单元数组）, SelectionMode（single或multiple,ListSize(wight,height),Name (对话框标题）等5) 信息提示对话框：用于显示提示信息msgbox(message)打开信息提示对话框，显示 message 信息。msgbox(message,title)tit

39、le 确定对话框标题。msgbox(message,title,icon) icon 用于显示图标，可选图标包括：none(无图标 )/error/help/warn/custom（ 用 户 定 义 ） msgbox(message,title,custom,icondata,iconcmap) 当使用用户定义图标时， icondata 为定义图标的图像数据，iconcmap 为图像的色彩图。msgbox(,creatmode)选择模式 creatmode,选项为：modal, non_modal, 和replace。h=msgbox()返回对话框句柄6) 问题提示对话框：用于回答问题的多种选

40、择button=questdlg(qstring) 打开问题提示对话框，有三个按钮，分别为：yes,no和 cancel,questdlg确定提示信息。button=questdlg(qstring,title) title 确定对话框标题。button=questdlg(qstringtitle,default) 当按回车键时，返回 default 值 default 必须是 yes,no 或 cancel 之一。button=questdlg(qstring,title,str1,str2,default) 打开问题提示对话框，有两个按钮，分别由 str1 和 str2 确定，qstdlg

41、确定提示信息，default 必须是 str1 或 str2 之一。button=questdlg(qstring, title,str1,str2,str3,default) 打开问题提示对话框，有三个按钮，分别由 str1， str2 和 str3 确定，qstdlg确定提示信息，default必须是 str1, str2 或 str3 之一。7) 进程条：以图形方式显示运算或处理的进程h=waitbar(x,title)显示以 title 为标题的进程条，x 为进程条的比例长度，其值必须在 0 到 1 之间，h 为返回的进程条对象的句柄。waitbar(x,title,creatcanc

42、elbtn,button_callback) 在进程条上使用creatcancelbtn 参数创建一个撤销按钮，在进程中按下撤销按钮将调用button_callback 函数。waitbar(,property_name,property_value,) 选择其它由 prompt_name 定义的参数，参数值由 prompt_value 指定。例：h=waitbar(0,pleas wait.); for i=1:10000waitbar(i/10000,h) endclose(h)8）警告信息对话框：用于提示警告信息h=warndlg(warningstring,dlgname) 打开警告信息对话框，显示warningstring 信息，dlgname 确定对话框标题，h 为返回对话句柄。