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实验六 MATLAB 图形用户界面制作和仿真 一、实验目的：1、了解句柄图形对象2、了解GUI的基本知识3、掌握创建GUI对象的方法4、GUI编程练习二、相关知识1、句柄图形对象 (1) 图形框架窗口对象(Figure) 绘制图形的图形框架窗口对象 核心(Core)对象 绘图(Plot )对象 注释对象 (2) 图形对象属性的获取和设置 get函数 set函数 默认属性 (3) 图形对象的操作 查找对象 堆积次序 2. GUI的基本知识 （1）启动GUI （2）布局(Layout)编辑器 （3）GUIDE模板介绍 (4)运行GUI 3. 创建GUI对象 (1)GUI窗口的布局 改变GUI窗口的大小 控件的添加和对齐 (2） GUI控件的属性控制 属性查看器的显示 一些常用的属性 （3）菜单的添加 主菜单的创建 弹出式菜单的的创建 4. GUI 编 程 GUI的M文件 与句柄结构共享数据 M文件中的函数和响应 控件的使用 使用句柄结构进行GUI数据操作 三、上机练习（一）、练习书上的例子启动GUIDE 启动GUIDE有三种方法：在MATLAB操作桌面，单击FileNewGUI选项、单击工具栏上的图标 、在命令窗口输入guide后回车，出现GUIDE Quick Start对话框。 Create new GUI选项卡包含四个初始化设计模板：Blank GUI（Default）创建一个空白的GUI、1） GUI with Uicontrols创建一个带有控制组件的GUI、GUI with Axes and Menu创建一个带有轴对象和菜单的GUI、Model Question Dialog创建一个问题对话框。2）Open Existing GUI选项卡含有一个Recenty opened files（最近打开过的GUI文件）选择框。 选择Blank GUI（Default）模板，单击【OK】按钮，打开GUI设计窗口。 单击设计窗口FilePreferences选项，打开Preferences对话框，选中Show name in component palette选项，在组件面板中显示控件名称。 设计窗口的右边为版面设计区，向版面设计区添加控件，可以用鼠标从组件面板拖动来完成版面设计完成后，单击工具栏的运行按钮，即可运行GUI。 首次运行 GUI 时，系统会提示存盘。存盘完成后，系统会打开运行界面窗口和M文件编辑窗口，同时生成两个文件：一个是fig文件，包含对GUI及其组件的完整描述；另一个是M文件，包含GUI的程序代码和组件回调事件代码。 控件介绍：（1）命令按钮（Push Button）（2）开关按钮（Toggle Button）（3）单选按钮（Radio Button）（4）核选框（Check Box）（5）滑动条（Slider）（6）可编辑文本框（Edit Text）（7）静态文本框（Static Text）（8）弹出式菜单（Pop-Up Menu）（9）列表框（Listbox）（10）坐标轴（Axes）（11）面板（Panel）（12）按钮组（Button Group）（13）ActiveX控件（ActiveX Control）对象属性检查器设置 ：利用对象属性检查器，可以查看每个对象的属性值，也可以修改、设置对象的属性值。 选中某个控件，单击GUI设计窗口工具栏上 按钮、单击ViewProperty Inspector子菜单，直接双击控件，都可以打开对象属性检查器。 界面制作包括界面设计和程序实现，一般制作步骤如下： 分析界面所要求实现的主要功能，明确设计任务； 界面设计，确定界面所用部件及其属性； 回调函数设置； 对实现的功能进行逐项调试检查； 对界面部件进行装饰，使其更人性化。 例子练习：例1：根据上面的界面制作步骤，制作一个界面，点击不同控件能分别显示sin(x)和tan(x)。第一步，题意分析本例子需要有一个坐标轴（Axes）；要三个命令按钮控件分别控制sin(x)和tan(x)显示以及一个停止按钮。第二步，界面设计（1）新建一个GUI界面在MATLAB操作桌面上，单击File New GUI选项，选择Blank GUI(Default)模板，单击“OK”按钮，打开GUI设计窗口。（2）添加控件 用鼠标从GUI设计窗口的组件面板中拖动坐标轴（Axes），3个命令按钮（PushButton）控件。（3）排列控件 选中两个或两个以上需要排列的控件，单击设计窗口的工具或单击ToolsAlign Objects菜单项，打开排列工具对话框， （4）设置控件属性双击需要属性设置的控件，打开对象属性检查器，设置控件属性。“y=sin(x)”按钮：String属性修改为y=sin(x)，FontUnits属性改为normalized，FontWeight属性改为bold，FontSize属性改为0.3，其他为默认值。“y=tan(x)”编辑文本：String属性修改为y=tan(x)，其他属性同上。“STOP”按钮：String属性修改为“stop”，Tag属性修改为“stop”，其他同上。控件设置效果如图所示：第三步，回调函数设置在“求零极点”按钮上点击右键，下拉菜单选择View CallBacks CallBack（回调函数），在函数function sinx_Callback(hObject, eventdata, handles)后面添加如下程序：x=0:0.01:2*pi;y=sin(x);plot(x,y)title(y=sin(x);xlabel(坐标x);ylabel(坐标y);在函数function tanx_Callback(hObject, eventdata, handles)后面添加如下程序：x=0:0.01:2*pi;y=tan(x);plot(x,y)title(y=tan(x);xlabel(坐标x);ylabel(坐标y);在函数function stop_Callback(hObject, eventdata, handles)后面添加如下程序：close第四步，逐项调试检测单击工具栏的运行按钮，按照提示保存后，运行并验证程序功能。第五步，装饰控件一般情况停止按钮为红色较为习惯，运行按钮为绿色的，所以将STOP控件的Property Inspercter里的BackgroundColor设置为红色；将y=sin(x)和y=tan(x)控件的Property Inspercter里的BackgroundColor设置为绿色的例2：设计一个滚动条与一个编辑文本框互相传递并显示010间的数字。1、题意分析本例需调用一个滚动条（Sliders）、一个动态文本编辑框（Edit Text）、一个静态文本框（Static Text）、两个命令按钮（Push Button）。2、控件分析“滚动条”控件（Sliders）的响应：在图形界面中添加该控件之后，设置它的属性最大值max和最小值min，其值将在max和min之间变化。要获取“滚动条”控件的当前值及范围，“文本框”控件(Edit Text)的响应：在图形界面中添加该控件之后，该控件的属性相当于其他语言设计中的文本框属性，允许用户动态地编辑或是输入文本字符串。3、界面设计（1）新建一个GUI界面在MATLAB操作桌面上，单击File New GUI选项，选择Blank GUI(Default)模板，单击“OK”按钮，打开GUI设计窗口。（2）添加控件用鼠标从GUI设计窗口的组件面板中拖动滚动条（Slider），一个静态文本（Static Text）一个编辑文本（Edit Text），3个命令按钮（PushButton）控件。（3）排列控件选中两个或两个以上的需要排列的控件，使用几何位置排列工具，排列图标。（4）设置控件属性双击需要属性设置的控件，打开对象属性检查器，设置控件属性。滚动条：BackgroundColor属性修改为深蓝色，Max属性修改为10，Max属性修改为0，其他为默认值。编辑文本：String属性修改为“数字显示栏”，FontUnits属性改为normalized，FontWeight属性改为bold，FontSize属性改为0.3。其他为默认值。编辑文本：String属性修改为“显示”，其他属性同上。“初始化值”按钮：String属性修改为“初始化值”，Tag属性修改为“run”，BackgroundColor属性修改为绿色，FontUnits属性改为normalized，FontWeight属性改为bold，FontSize属性改为0.3。其他为默认值。“stop”按钮：String属性修改为“stop”，Tag属性修改为“stop”，BackgroundColor属性修改为红色，其他同上。程序界面控件布置如图 4、回调函数设置各控件的回调函数Callback为对象被选中时执行的函数。在“初始化值”按钮上点击右键，下拉菜单选择View CallBacks CallBack（回调函数），在函数function run_Callback(hObject, eventdata, handles)后面添加如下程序：set(handles.edit1,String,num2str(get(handles.slider1,Value);在滚动条上点击右键，下拉菜单选择View CallBacks CallBack（回调函数），在函数function slider1 _Callback(hObject, eventdata, handles)后面添加如下程序：set(handles.edit1,String,num2str(get(handles.slider1,Value)在编辑文本上点击右键，下拉菜单选择View CallBacks CallBack（回调函数），在函数function edit1_ Callback(hObject, eventdata, handles)后面添加如下程序：val=str2double(get(handles.edit1,String);if isnumeric(val)&length(val)=1&val=get(handles.slider1,Min)&val=get(handles.slider1,Max) set(handles.slider1,Value,val); else set(handles.edit1,String,no number) end在“stop”按钮上点击右键，下拉菜单选择View CallBacks CallBack（回调函数），在函数function stop _ Callback(hObject, eventdata, handles)后面添加如下程序：close5、 保存并运行GUI单击工具栏的运行按钮，按照提示保存后，运行并验证程序功能。拨动滚动条，编辑文本内显示滚轮的当前数值；在编辑文本里输入010任意一数字，滚动条的滚轮将移到该数字的位置。如果在编辑文本内输入的数字不在010之间，编辑文本将提示“no number”；任何时刻单击“初始化值”按钮，滚动条和编辑文本都归零。运行结果如图所示。一、图形对象句柄函数 1图形对象句柄函数函数名称说明函数名称说明gcf获得当前图形窗口的句柄gcbf获得当前正在调用的图形的句柄gca获得当前坐标轴的句柄gco获得当前对象的句柄gcbo获得当前正在调用的对象的句柄函数名称函数格式说明deletedelete(h)删除句柄所对应的图形对象。h为对象句柄closeclose(h)关闭句柄所对应的图形对象。h为对象句柄findobjh=findobj(ProperName, P)查找具有某种属性的图形对象句柄。ProperName为对象的某一个属性（通常使用tag），P为该属性的属性值，h为得到的句柄getPropertyValue=get(handle, Name)获取指定图形对象某个指定属性的属性值。其中handle为图形对象的句柄、Name为某个属性名称、PropertyValue为返回的属性值setset(handle)显示指定图形对象所有可设置的属性名称及其可能取值。handle为图形对象的句柄P=set(handle, ProperName)显示指定图形对象某个属性的取值。handle为图形对象的句柄，ProperName为属性，P为返回的属性值set(handle,Name1,Value1,Name2, Value2, Name3,Value3,.)设置指定图形对象的某个属性。handle为图形对象的句柄，Name1为某个属性，Value1为设置的属性值，其他参数相同图形对象属性：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，而属性名的取值称为属性值。例如:LineStyle是曲线对象的一个属性名，决定线形，可以是-、:、-.、-等。注：属性名的写法不区分大小写。此外，属性名要用单撇号括起来。2属性的操作 set函数重设对象属性，调用格式为：set(句柄，属性名1，属性值1，属性名2，属性值2，)其中句柄用于指明要操作的图形对象。如果在调用set函数时省略全部属性名和属性值，则将显示出句柄所有的允许属性。 get函数获取属性值，调用格式为：V=get(句柄，属性名) 其中V是返回的属性值。如果在调用get函数时省略属性名，则将返回句柄所有的属性值。例如，绘制正弦曲线， x=0:pi/10:2*pi; h=plot(x,sin(x); set(h, Color, r, LineStyle, :, Marker, p); col=get(h, Color);图形窗口对象 建立图形窗口对象使用figure函数，其调用格式为： 句柄变量=figure(属性名1，属性值1，属性名2，属 性值2，) MATLAB通过对属性的操作来改变图形窗口的形式。也可以使用figure函数按MATLAB缺省的属性值建立图形窗口：figure 或 句柄变量=figure 要关闭图形窗口，使用close函数，其调用格式为：close(窗口句柄)另外，close all 命令可以关闭所有的图形窗口，clf命令则是清除当前图形窗口的内容，但不关闭窗口。例3: 建立一个图形窗口。该图形窗口没有菜单条，标题名称为“我的图形窗口”，起始于屏幕左下角、宽度和高度分别为300像素点和150像素点，背景颜色为绿色，且当用户从键盘按下任意一个键时，将显示“Hello,Kebord Key Pressed.”字样。命令如下： hf=figure(Color,0,1,0,Position,1,1,300,150,.Name,图形窗口示例,NumberTitle,off, MenuBar,none, . KeyPressFcn, disp(Hello,Keyboard Key Pressed.);菜单 ：MATLAB可以创建两种菜单：下拉式菜单和上下文（即弹出式）菜单。 在GUIDE窗口中，单击ToolsMenu Editor选项、或者单击工具栏中的菜单编辑器图标 。在打开的菜单编辑器中，单击 新菜单图标，选中Untitled1菜单项。Menu Bar选项卡 （1）Label：显示菜单项的标识字符串，在标识字符串中的某字母前加字符则定义一个快捷键，由Alt键+该字符来激活。（2）Tag：菜单项的标识项。（3）Accelerator：定义菜单项的热键，与Ctrl键组合使用。（4）Separator above this item：在当前菜单项前是否显示一个分隔符，默认是不显示。（5）Check mark this item：在当前菜单项前是否显示校验标记，默认是不显示。（6）Enable this item：设置菜单项使能状态，默认是使能。（7）Callback：设置菜单回调函数。（8）More options：设置菜单属性。单击该按钮，可打开菜单的属性设置对话框。Context Menus选项卡用于创建上下文（弹出式）菜单，多数是用鼠标右键单击某个图形对象时，在屏幕上弹出的菜单。 这种菜单出现的位置是不固定的，而且总是和某个图形对象的UIContextMenu属性相联系。 先创建上下文菜单，再将图形对象的UIContextMenu属性设置为菜单的标记。 另外，用户可以使用或保留图形窗口标准菜单。 在GUI设计窗口编辑区的空白处双击鼠标（不要选择任何控件），打开图形窗口的属性列表，设置Menu Bar属性为figure即可。例4：现将例1里的按钮y=sin(x)和按钮y=cos(x)合并到Run按钮，通过Run按钮的上下文菜单来选择y=sin(x) 和y=cos(x)。跟我练：题意分析 将按钮y=cos(x)删除，将按钮y=sin(x)改做Run按钮，同时在Run按钮链接一个上下文菜单来实现原来的按钮y=sin(x)和按钮y=cos(x)的绘图功能。创建菜单 打开菜单编辑器Menu Editor 上下文菜单Context Menus 点击Untitled_1 将UIContextMenu Property里的Tag修改为tu 点击UIContextMenu里的Callback的View 编辑M文件，添加如下程序内容： x,map=imread(flower.jpg); imshow(x)点击菜单编辑器Menu Editor的New Menu Item，添加菜单子项sin(x) 将UIContextMenu Property里的属性Label修改为sin (x)属性Tag修改为sin(x) 点击Callback后的View 编辑M文件，添加如下程序内容：x=0:0.01:2*pi;y=sin(x);plot(x,y)title(y=sin(x);xlabel(坐标x);ylabel(坐标y);在默认情况显示y=sin(x)曲线。点击菜单编辑器Menu Editor的New Menu Item，添加菜单子项cos(x) 将UIContextMenu Property里的属性Label修改为cos (x)属性Tag修改为cos(x) 点击Callback后的View 编辑M文件，添加如下程序内容：x=0:0.01:2*pi;y=cos(x);plot(x,y)title(y=cos(x);xlabel(坐标x);ylabel(坐标y);界面设计 把例1的GUI设计窗口里y=cos(x)按钮删除。打开y=sin(x)按钮的属性编辑器Property Inspercter，将其String属性改为Run；属性UIContextMenu的属性值改为tu，其他不变。回调函数设置在控件Run上单击右键View Callbacks，在函数function run_Callback(hObject, eventdata, handles)后面添加如下程序：x,map=imread(flower.jpg); imshow(x)这样当用户点击Run控件时，界面就会默认地显示一张图片保存并运行GUI 单击工具栏的运行按钮，按照提示保存后，运行并验证程序功能。继续在例4中添加一个菜单，改变背景颜色，若不合适就返回原来的颜色打开菜单编辑器Menu Editor 菜单 Menu Bar 点击Untitled_1 将UIMenu Property里的Tag修改为color0点击菜单编辑器Menu Editor的New Menu Item，添加菜单子项rr 将UIMenu Property里的属性Label修改为rr属性Tag修改为rr 点击Callback后的View 编辑M文件，function rr_Callback(hObject, eventdata, handles) 添加如下程序内容：set(gcf,color,r)点击菜单编辑器Menu Editor的New Menu Item，添加菜单子项g1 将UIMenu Property里的属性Label修改为g1属性Tag修改为g1点击Callback后的View 编辑M文件，function g1_Callback(hObject, eventdata, handles) 添加如下程序内容：set(gcf,color,g)点击菜单编辑器Menu Editor的New Menu Item，添加菜单子项re 将UIMenu Property里的属性Label修改为re属性Tag修改为rr 点击Callback后的View 编辑M文件，function kt8_1_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)添加如下程序内容： xx=get(gcf,color); handles.xx=xx; 在function re_Callback(hObject, eventdata, handles) 添加如下程序内容： xx=handles.xx; set(gcf,color,xx)函数功能函数格式说明打开文件fname=uigetfile列出当前目录下MATLAB能识别的所有文件，fname为返回选定的文件名uigetfile(FilterSpec, DTitle)列出当前目录下由参数FilterSpec指定类型的文件，DTitle为打开对话框的标题保存文件F,P= uiputfile(InitFile, DTitle)显示用于保存文件的对话框，InitFile为保存类型，DTitle为对话框的标题。F为返回的文件名，P为文件路径。F，P可缺省颜色设置uisetcolor(h, DTitle)设置图形对象的颜色。h为图形对象句柄，DTitle为打开的颜色对话框标题字体设置uisetfont(h, DTitle)设置文本字符串、坐标轴或控件的字体。参数同颜色设置打印预览printpreview当前图形窗口的打印预览对话框打印设置printdlg当前图形窗口的打印对话框函数功能函数格式说明帮助helpdlg(string,DTitle)显示帮助信息对话框。参数string为信息对话框，参数DTitle为对话框标题错误信息errordlg(string,DTitle)显示错误信息对话框。参数同帮助对话框信息提示msgbox(string,DTitle,icon)显示信息提示对话框。参数icon用于指定图标，有none（默认，无图标）、error_help、warn、custom（用户自定义）四种问题提示questdlg(string,DTitle, str1, str2, str3, default)显示问题提示对话框。参数str1、str2、 str3代表三个按钮，default必须是这三个按钮中的一个，表示默认选项警告信息warndlg(string,DTitle)显示警告信息对话框进程条waitbar(x ,DTitle)以图形方式显示运算或处理的进程。参数x为进程的比例长度，必须在01之间；参数DTitle为进程条标题waitbar(x ,h)在同一进程条中，显示进程的变化。参数h为进程条的句柄。常用在循环语句中变量输入inputdlg(prompt ,DTitle,line ,def ,resize)显示变量输入对话框。参数prompt定义输入窗口及显示信息，DTitle为对话框标题，line定义每个窗口的行数，def为输入的数据，resize定义对话框大小是否可调，可选on或off将例4中的stop按钮上添加一个停止对话框编辑M文件function stop_Callback(hObject, eventdata, handles)添加如下程序内容：hr=questdlg(亲，你要停止吗？,stop,no,yes,1)if hr=yescloseelseend例5：做一个进程条，显示进程速度，进程显示完后，自动关闭clearclch=waitbar(0,正在计算，请等待.)for i=1:10000waitbar(i/1000,h)endclose(h)MATLAB图形用户界面设计1. 建立用户菜单 要建立用户菜单可用uimenu函数，因其调用方法不同，该函数可以用于建立一级菜单项和子菜单项。建立一级菜单项的函数调用格式为： 一级菜单项句柄=uimenu(图形窗口句柄，属性名1，属性值1，属性名2，属性值2，) 建立子菜单项的函数调用格式为： 子菜单项句柄=uimenu(一级菜单项句柄，属性名1，属性值1，属性名2，属性值2，)2. 快捷菜单 快捷菜单是用鼠标右键单击某对象时在屏幕上弹出的菜单。这种菜单出现的位置是不固定的，而且总是和某个图形对象相联系。在MATLAB中，可以使用uicontextmenu函数和图形对象的 UIContextMenu属性来建立快捷菜单，具体步骤为：(1) 利用uicontextmenu函数建立快捷菜单。(2) 利用uimenu函数为快捷菜单建立菜单项。(3) 利用set函数将该快捷菜单和某图形对象联系起来。例6: 绘制曲线y=2sin(5x)sinx，并建立一个与之相联系的快捷菜单，用以控制曲线的线型和曲线宽度。x=0:pi/100:2*pi;y=2*sin(5*x).*sin(x);hl=plot(x,y);hc=uicontextmenu; %建立快捷菜单hls=uimenu(hc,Label,线型); %建立菜单项hlw=uimenu(hc,Label,线宽);uimenu(hls,Label,虚线,Call,set(hl,LineStyle,:););uimenu(hls,Label,实线,Call,set(hl,LineStyle,-););uimenu(hlw,Label,加宽,Call,set(hl,LineWidth,2););uimenu(hlw,Label,变细,Call,set(hl,LineWidth,0.5););set(hl,UIContextMenu,hc); %将该快捷菜单和曲线对象联系起来程序运行后，若将鼠标指针指向线条并单击右键，则弹出快捷菜单。1建立控件对象MATLAB提供了用于建立控件对象的函数uicontrol，其调用格式为： 对象句柄=uicontrol(图形窗口句柄，属性名1，属性值1，属性名2，属性值2，)其中各个属性名及可取的值和前面介绍的uimenu函数相似，但也不尽相同，下面将介绍一些常用的属性。例7：在一个图形窗口中绘制一个正弦曲线，并设置一个文本框，通过颜色选择对话框设置曲线及文本框内文字的颜色。跟我练：本例用到了函数uisetfont，其调用格式：h=uisetfont(h1,title)利用函数uisetcolor设置颜色对话框，其调用格式：hc=uisetcolor(h,title)利用函数设置控件:hm=uicontrol(Hf,PropertyName1,value1,PropertyName2,value2,.) 。程序内容：clearhf=figure(position,300 100 500 400,name,uicontrol1,numbertitle,off);ha=axes(position,0.4 0.1 0.5 0.5,box,on);%设置曲线颜色x=0:0.01:2*pi;y=sin(x);h1=plot(x,y);hc=uisetcolor(h1,选择曲线颜色);%设置字体及颜色htt=uicontrol(hf,style,text,string,练习练习？,position,80 120 100 60);hc=uisetcolor(htt,选择字体颜色);htt1=uisetfont(htt,字体选择);例8、本例实现在界面上不断显示一系列的图片跟我练：1、利用imread函数从当前路径或搜索路径下读取图片文件。2、利用imshow函数显示图片3、利用pause函数控制图片显示的频率。4、界面设计（1）新建一个GUI界面在MATLAB操作桌面上，单击File new GUI选项，选择Blank GUI(Default)模板，单击“OK”按钮，打开GUI设计窗口。（2）添加控件用鼠标从GUI设计窗口的组件面板中拖动坐标轴（Axes）和2个命令按钮（pushbutton）控件。（3）排列控件选中两个命令按钮（pushbutton）控件，使用几何位置排列工具，排列图标。（4）设置控件属性双击需要属性设置的控件，打开对象属性检查器设置控件属性。“图片显示”按钮：String属性修改为“图片显示”，Tag属性修改为“show”，FontUnits属性改为normalized，FontWeight属性改为bold，FontSize属性改为0.3。其他为默认值。“STOP”按钮：String属性修改为“STOP”，Tag属性修改为“stop”，FontUnits属性改为normalized，FontWeight属性改为bold，FontSize属性改为0.3，其他为默认值。界面布置如图所示：（5）回调函数设置在“图片显示”按钮上点击右键，下拉菜单选择View CallBacks CallBack（回调函数），在函数function show_Callback(hObject, eventdata, handles)后面添加如下程序：X,map=imrea d(pdh1.jpg);X2=imread(pdh2.jpg);k=1;for n=1: