掌握和精通matlab之gui设计

1第11章图形用户界面（GUI）制作用户界面（或接口）是指：人与机器（或程序）之间交互作用的工具和方法。如键盘、鼠标、跟踪球、话筒都可成为与计算机交换信息的接口。图形用户界面（GraphicalUserInterfaces，GUI）则是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象（Objects）构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，比如实现计算、绘图等。假如读者所从事的数据分析、解方程、计算结果可视工作比较单一，那么一般不会考虑GUI的制作。但是如果读者想向别人提供应用程序，想进行某种技术、方法的演示，想制作一个供反复使用且操作简单的专用工具，那么图形用户界面也许是最好的选择之一。MATLAB为表现其基本功能而设计的演示程序demo是使用图形界面的最好范例。MATLAB的用户，在指令窗中运行demo打开那图形界面后，只要用鼠标进行选择和点击，就可浏览那丰富多彩的内容。即便比较熟悉MATLAB的读者，在他初次编写GUI程序时，也会感到棘手。为使读者获得制作自己GUI的体验，本章“入门”节提供了一个简单的示例。读者只要输入所提供的程序，就可引出相应的界面。本章第2节叙述图形用户界面的设计原则和一般制作步骤。第3、4节分别介绍用户菜单、用户控件的制作。出于“由浅入深”的考虑，前4节制作GUI是通过M脚本文件实现的。利用M函数文件制作GUI，需要解决数据传递问题，为此专设第5节给予阐述和示例。MATLAB5.x版为方便用户制作图形界面，提供了一个交互式的设计工具guide。关于该工具的使用方法，被放在第6节中，以一个综合例题为设计目标逐步展开。在此提醒读者，假如要比较准确的理解本章程序和掌握本章内容，请先阅读第10章关于图柄的内容。11.1入门【*例11.1-1】对于传递函数为1212ssG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）坐标方格控制键的形成；（D）如何使用该界面。（1）产生图形窗和轴位框：clfresetH=axes('unit','normalized','position',[0,0,1,1],'visible','off');set(gcf,'currentaxes',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);h_fig=get(H,'parent');set(h_fig,'unit','normalized','position',[0.1,0.2,0.7,0.4]);h_axes=axes('parent',h_fig,...'unit','normalized','position',[0.1,0.15,0.55,0.7],...'xlim',[015],'ylim',[01.8],'fontsize',8);2图11.1-1产生坐标轴（2）在坐标框右侧生成作解释用的“静态文本”和可接受输入的“编辑框”：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='});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);',...'s2=tf(1,[12*z(k)1]);',...'y(:,k)=step(s2,t);',...'plot(t,y(:,k));',...'if(length(z)1),holdon,end,',...'end;',...'holdoff,']);图11.1-2在图形界面中添加编辑框和文本框（3）形成坐标方格控制按键：h_push1=uicontrol(h_fig,'style','push',...3'unit','normalized','position',[0.67,0.37,0.12,0.15],...'string','gridon','callback','gridon');h_push2=uicontrol(h_fig,'style','push',...'unit','normalized','position',[0.67,0.15,0.12,0.15],...'string','gridoff','callback','gridoff');图11.1-3添加了两个按键的图形界面（4）输入阻尼比系数，可得单位阶跃响应曲线：图11.1-4输入标量阻尼比所得到的响应曲线图11.1-5输入阻尼比数组所得到的一组响应曲线411.2图形用户界面的设计原则和一般步骤11.2.1设计原则11.2.2一般制作步骤11.3界面菜单（uimenu）11.3.1图形窗的标准菜单【例11.3.1-1】本例说明：如何隐藏和恢复标准菜单的显示。（1）获得缺省设置的标准菜单figure（2）隐去标准菜单的两种方法set(H_fig,'MenuBar','none')；set(gcf,'menubar',menubar);（3）恢复图形窗上标准菜单set(gcf,'menubar','figure');图11.3.1-1含有菜单条的图形窗图11.3.1-2移去菜单条的图形窗11.3.2自制的用户菜单【*例11.3.2-1】本例演示：如何自制一个带下拉菜单表的用户菜单（如图11.3.2-1所示）。该菜单能使图形窗背景颜色设置为兰色或红色。figure%创建一个图形窗h_menu=uimenu(gcf,'label','Color');%制作用户顶层菜单项Color2h_submenu1=uimenu(h_menu,'label','Blue',...%制作下拉菜单项Blue3'callback','set(gcf,''Color'',''blue'')');%4h_submenu2=uimenu(h_menu,'label','Red',...%制作下拉菜单Red5'callback','set(gcf,''Color'',''red'')');%65图11.3.2-1创建用户菜单示例11.3.3用户菜单的属性11.3.3.1回调属性和菜单名【*例11.3.3.1-1】本例的目标是：在图形窗上自制一个名为【Test】的“顶层菜单项”；当用鼠标点动该菜单项时，将产生一个带分格的封闭坐标轴。通过本例说明：（A）回调属性的运作机理；（B）用户顶层菜单项的制作（C）uimenu属性的设置方法；（D）复杂字符串的构成方法和注意事项。（1）在MATLAB指令窗中运行以下程序可产生带分格的封闭坐标轴（见图11.3.3.1-1）gridon,set(gca,'box','on')图11.3.3.1-1带分格的封闭坐标轴（2）在MATLAB指令窗中用以下eval指令可产生与图11.3.3.1-1相同的界面eval('gridon,set(gca,''box'',''on'')')（3）产生图11.3.3.1-2界面的uimenu的书写格式一：直接连续表示法uimenu('Label','Test','Callback','gridon,set(gca,''box'',''on''),')6图11.3.3.1-2通过顶层菜单Test形成的带分格的封闭坐标轴（4）产生图11.3.3.1-2界面的uimenu的书写格式二：方括号续行号表示法uimenu('Label','Test',...'Callback',['gridon,',...'set(gca,''box'',''on'');'])（5）产生图11.3.3.1-2界面的uimenu的书写格式三：串变量法Lpv='Test';Cpv=['gridon,','set(gca,''box'',''on''),'];uimenu('Label',Lpv,'Callback',Cpv)（6）产生图11.3.3.1-2界面的uimenu的书写格式四：构架表示法PS.Label='Test';PS.Callback=['gridon;','set(gca,''box'',''on'');'];uimenu(PS)11.3.3.2设置简捷键或快捷键【*例11.3.3.2-1】本例目标：使图11.3.2-1所示菜单成为图11.3.3.2-1那样，Color菜单项及其下拉的Blue菜单各带一个简捷键，而另一项下拉菜单Red带一个快捷键。[EXM11332_1.M]figureh_menu=uimenu(gcf,'Label','&Color');%带简捷键C的用户菜单Color2h_submenu1=uimenu(h_menu,'Label','&Blue',...%带简捷键B的的下拉菜单Blue3'Callback','set(gcf,''color'',''blue'')');h_submenu2=uimenu(h_menu,'label','Red',...%制作另一个下拉菜单Red'Callback','set(gcf,''color'',''red'')',...'Accelerator','r');%为Red菜单设置快捷键R77图11.3.3.2-1为用户菜单设置快捷键11.3.3.3用户菜单的外观设计【*例11.3.3.3-1】本例演示：（Ａ）把用户菜单'Option'设置为顶层的第３菜单项；（Ｂ）下拉菜单被两条分隔线分为三个菜单区；（Ｃ）最下菜单项又有两个子菜单组成。（１）编写程序，生成如图11.3.3.3-1所示界面[EXM11333_1.M]figureh_menu=uimenu('label','Option','Position',3);h_sub1=uimenu(h_menu,'label','gridon','callback','gridon');h_sub2=uimenu(h_menu,'label','gridoff','callback','gridon');h_sub3=uimenu(h_menu,'label','boxon','callback','boxon',...'separator','on');%6h_sub4=uimenu(h_menu,'label','boxoff','callback','boxoff');h_sub5=uimenu(h_menu,'label','FigureColor','Separator','on');%8h_subsub1=uimenu(h_sub5,'label','Red','ForeGroundColor','r',...%9'callback','set(gcf,''Color'',''r'')');h_subsub2=uimenu(h_sub5,'label','Reset',...'callback','set(gcf,''Color'',''w'')');图11.3.3.3-1（２）位置属性的获取Pos_O=get(h_menu,'position'),%查询Option菜单位置值Pos_BoxOn=get(h_sub3,'position')%查询boxob子菜单位置值Pos_Red=get(h_subsub1,'position')%查询red子菜单的位置值Po