MATLABGUI设计作业.docx

matlab课程设计设计名称：基于matlab的fft-信号分析仪的实现研 究 生： 李 文 哲 指导教师： 李 彩 虹 学科专业： 计算机技术 完成时间： 2013年1月14日 matlab 是一套高性能的数值计算和可视化的科技应用软件。它集高效的数值分析、完备的信号和图形处理、功能丰富的应用工具箱为一体，构成了一个方便快捷，界面友好的用户环境，是一种适应多种硬件平台的数学计算工具，它的出现给各课程的计算机辅助教学带来了福音。特别是他的集成图形用户界面guide(graphical user interface development environment)，包含了窗口菜单、对话框、按钮和文本等各种控件的用户界面，用户通过键盘或鼠标操作，就可以设计出具有自己独特风格的图形界面，再通过编写回调函数就可以实现gui 与用户之间的交互，为教学课件的制作提供了极大的方便，guide 程序设计分两步进行，一是静态图形界面制作，二是控件回调函数编程。1 静态图形界面制作在matlab 的命令窗口中键入“guide”命令，启动guide 的gui 编辑器，gui 控制面板包括了所有的图形界面控件uicontrol，如按钮(push butter)、滑动条(slider)、单选按钮(radio butter)、复选框(check box)、文本框(edit text)、文本标签(ststic text)、下拉菜单(popup menu)、下拉列表框(list box)、双位按钮(toggle butter)、坐标轴(axes)等，用户选中需要的控件，拖移到空白处，即可创建出相应的控件，并通过拖拉可调整其大小大小，如图1 所示。图1每个控件都有自己的属性style，属性style 决定控件的类型，将鼠标移至相应的控件上双击，就可以打开属性框，每个控件均有很多项属性，但主要的有：“string” 用来定义控件的显示字符；“tag”是控件的重要属性，是对控件进行编程和访问时的标识名称，每个控件创建时都会由开发环境自动生成一个标识，在程序设计中为了编辑、记忆和维护的方便，用户要修改成自己好记忆的字符串，在编写回调函数callback 时由此标识来识别；“name”是标题属性；“backgroundcolor”是背景颜色设置，按用户风格设定其值。图1 中各控件的“string”属性和“tag”属性分别定义如下：三个坐标的“tag”标识分别为：axes10、axes1、axes2；两个按钮的“tag”标识分别为：按钮“冲激响应”的“tag”标识为pushbutton1，按钮“阶跃响应” 的“tag”标识为pushbutton2；编辑文本框的“tag”标识为rlc，用来接收键盘输入电阻、电感及电容的值。按照自己的构想将需要的控件位置摆放合适，属性设置好后保存gui 文件，文件名取为test，matlab 将用户创建的gui 的所用信息保存在test.fig 和test.m 两个文件中，其中.fig 为二进制文件，用来存放搭建gui 界面所需的所有图形控件的完整描述信息（包括控件属性）；.m 文件用来存放gui 程序响应特定事件时调用的函数，包含了运行gui 所需的所有程序代码，包括gui 控件的回调函数callback 框架，.m 决定gui 的行为，他控制gui 中控件如何响应用户操作，这两个文件是互相影响的。系统自动生成的test.m 文件代码中有三个关键函数需要用户编写程，分别说明如下：openingfcn 函数openingfcn 函数是guide 在.m 文件中自动生成的函数之一，其名字与文件名相同，如文件名为test，则openingfcn 函数的函数名为test_openingfcn，openingfcn 中的代码在运行gui 并使其可视化之前执行，因此该函数通常用来实现用户访问gui 之前所需的各种数据的初始化。createfcn 函数guide 在为gui 自动生成.m 文件中，自动为每一个控件生成createfcn 函数，函数名由控件的“tag”属性决定，主要用来存放相应控件的初始化函数。callback 函数guide 在为gui 自动生成.m 文件中，为每一个控件生成相应的回调函数callback 定义行代码，控件对用户的响应控制，需要在回调函数中添加相应的代码来实现。控件回调函数的函数名由控件的“tag”属性决定。回调函数的编写是guide 设计的重点，所有句柄对象都有如下三个回调函数：buttondownfcn(),鼠标左键在对象上单击时执行的回调函数；createfcn(),对象创建时执行的回调函数；deletefcn(),对象删除时执行的回调函数。回调都是可以在命令窗口中可执行的字符串，当属性激活时，它传给eval 函数来执行。回调编程可以采用不同的形式或不同的调用方式来执行相应的程序。在编写回调函数时句柄图形函数，常用的几个句柄函数为：set 设置对象属性；get 获取对象属性；gcf 获得当前图形的句柄；gca 获得当前坐标轴的句柄；gco 获得当前对象的句柄；axes 创建坐标轴对象；image 创建图形对象等。2 编程控制gui在静态图形界面设计好后，用户可以通过鼠标或键盘激活这些图形对象，使计算机执行相应的动作，这些动作的执行通过回调函数callback 来实现，matlab guide 编程主要考虑的是界面函数如何通过回调函数来实现，以及用什么样的方法比较方便快捷。表1 中test.m 代码中只有各个控件、菜单的回调函数原型和注释，并没有实现功能的函数体，要实现具体的功能调用需要自己编写添加程序。2.1 初始化程序的编写初始化图形界面是通过函数openingfig 实现的。openingfig 函数调用与.m 文件对应的.fig 文件来初始化图形界面。在这一过程中还存在隐含调用.fig 的creatfcn 函数，但这一过程无法使用输入参数，也就是说要用输入参数设置图形界面元素的一些特性，还必须编写自己的初始化函数。在本设计实例中，需要在坐标轴ases10 的位置显示电路图，需要为“tag”标识为rlc 的编辑文本框设置r、l、c 初始值，其初始化程序分别为：function test_openingfcn(hobject, eventdata, handles, varargin)i=imread(dl.bmp,bmp); % 读入图形文件dl.bmpaxes(handles.axes10)； % 获得坐标轴axes10 的句柄image(i);axis off % 显示电路图function rlc_createfcn(hobject, eventdata, handles)set(gcbo,string,1 1 1); % 为r、l、c 设初始值if ispc & isequal(get(hobject,backgroundcolor), get(0,defaultuicontrolbackgroundcolor)set(hobject,backgroundcolor,white);end2.2 回调函数callback 的编写回调函数的编写，可以把该控件的函数代码直接写在“callback”中,也可以把函数代码放在一个自定义的.m 文件中，而在callback”中只将其文件名写上即可。不管采用哪种方法，回调函数编写的一个重要的技巧就是通过set、get 语句对控件的属性进行获取、设置，以及完成相关数据的传递、保存、获取，这一点在下面的程序段中得到了很好的体现。在本设计实例中，当按下“冲激响应”按钮时，要在坐标轴ases1 的位置显示冲激响应曲线，当按下“阶跃响应”按钮时，要在坐标轴ases2 的位置显示阶跃响应曲线，所以要分别为pushbutton1_callback 和pushbutton2_callback 编写回调函数，程序代码分别为：function pushbutton1_callback(hobject, eventdata, handles)m= str2num(get(handles.rlc,string)r=m(1);l=m(2);c=m(3);a=l*c r*c 1;b=1;axes(handles.axes1);x=impulse(b,a);plot(x,linewidth,2); grid on; hold on;function pushbutton2_callback(hobject, eventdata, handles)m= str2num(get(handles.rlc,string)r=m(1);l=m(2);c=m(3); a=l*c r*c 1; b=1;y=step(b,a);axes(handles.axes2)plot(y,linewidth,2); grid on; hold on;把上述初始化程序及回调函数加入表1 的相应位置，然后运行程序，并输入r、l、c 的值(若分别键入1 3 1)，按下“冲激响应”按钮，则输出冲激响应波形，按下“阶跃响应”按钮，则输出阶跃响应波形，运行结果如图2 所示。图23 结束语通过对matlab guide 图形用户界面的设计实例，展示了人机交互式图形用户界面及其参数的可调控性。在实际设计制作中要解决的几个关键技术问题是：利用各控件的属性进行数据的保存、传递；通过句柄访问控件并进行数据的获取和传递；编写各控件的回调函数。回调函数的编写不可能一蹴而就，需要反复的调试、修改和运行才能够使程序得以正确运行。附录：test.m文件编程语句function varargout = test4(varargin)% test4 matlab code for test4.fig% test4, by itself, creates a new test4 or raises the existing% singleton*.% h = test4 returns the handle to a new test4 or the handle to% the existing singleton*.% test4(callback,hobject,eventdata,handles,.) calls the local% function named callback in test4.m with the given input arguments.% test4(property,value,.) creates a new test4 or raises the% existing singleton*. starting from the left, property value pairs are% applied to the gui before test4_openingfcn gets called. an% unrecognized property name or invalid value makes property application% stop. all inputs are passed to test4_openingfcn via varargin.% *see gui options on guides tools menu. choose gui allows only one% instance to run (singleton).% see also: guide, guidata, guihandles % rlc the above text to modify the response to help test4 % last modified by guide v2.5 12-jan-2013 21:05:56 % begin initialization code - do not rlcgui_singleton = 1;gui_state = struct(gui_name, mfilename, . gui_singleton, gui_singleton, . gui_openingfcn, test4_openingfcn, . gui_outputfcn, test4_outputfcn, . gui_layoutfcn, , . gui_callback, );if nargin & ischar(varargin1) gui_state.gui_callback = str2func(varargin1);end if nargout varargout1:nargout = gui_mainfcn(gui_state, varargin:);else gui_mainfcn(gui_state, varargin:);end% end initialization code - do not rlc % - executes just before test4 is made visible.function test4_openingfcn(hobject, eventdata, handles, varargin)i=imread(dl.bmp,bmp);%dlaxes(handles.axes10); %axes10image(i);axis off % this function has no output args, see outputfcn.% hobject handle to figure% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata)% varargin command line arguments to test4 (see varargin) % choose default command line output for test4handles.output = hobject; % update handles structureguidata(hobject, handles); % uiwait makes test4 wait for user response (see uiresume)% uiwait(handles.figure1); % - outputs from this function are returned to the command line.function varargout = test4_outputfcn(hobject, eventdata, handles) % varargout cell array for returning output args (see varargout);% hobject handle to figure% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata) % get default command line output from handles structurevarargout1 = handles.output; % - executes on button press in pushbutton1.function pushbutton1_callback(hobject, eventdata, handles)m=str2num(get(handles.edit5,string)r=m(1);l=m(2);c=m(3);a=l*c r*c 1;b=1;axes(handles.axes1);x=impulse(b,a);plot(x,linewidth,2);grid on;hold on;% hobject handle to pushbutton1 (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata) % - executes on button press in pushbutton2.function pushbutton2_callback(hobject, eventdata, handles)m=str2num(get(handles.edit5,string)r=m(1);l=m(2);c=m(3);a=l*c r*c 1;b=1;y=step(b,a);axes(handles.axes2);plot(y,linewidth,2);grid on;hold on;% hobject handle to pushbutton2 (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata) function rlc_callback(hobject, eventdata, handles)% hobject handle to rlc (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata) % hints: get(hobject,string) returns contents of rlc as text% str2double(get(hobject,string) returns contents of rlc as a double % - executes during object creation, after setting all properties.function rlc_createfcn(hobject, eventdata, handles)set(gcbo,string,1 1 1); %rlc% hobject handle to rlc (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles empty - handles not created until after all createfcns called % hint: rlc controls usually have a white background on windows.% see ispc and computer.if ispc & isequal(get(hobject,backgroundcolor), get(0,defaultuicontrolbackgroundcolor) set(hobject,backgroundcolor,white);end function edit5_callback(hobject, eventdata, handles)% hobject handle to edit5 (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata) % hints: get(hobject,string) returns contents of edit5 as text% str2double(get(hobject,string) returns contents of edit5 as a double % - executes during object creation, after setting all properties.function edit5_createfcn(hobject, eventdata, handles)% hobject handle to edit5 (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles empty - handles not created until after all createfcns called % hint: edit controls usually have a white background on windows.% see ispc and computer.if ispc & isequal(get(hobject,backgroundcolor), get(0,defaultuicontrolbackgroundcolor) set(hobject,backgroundcolor,white);end % - executes on button press in pushbutton3.function pushbutton3_callback(hobject, eventdata, handles)filename,pathname=uiputfile(*.bmp;,save,undefined.bmp);if isequal(filename,0) str = pathname filename; px=getframe(handles.axes1); %saveas(gcf,str,bmp); ta = getappdata(gc