MATLAB基础与实例进阶-06

1、2021-12-13机械工业出版社Page 1【学习目标】l了解句柄图形对象的概念l掌握图形对象的创建方法及属性设置l掌握图形用户界面的设计步骤l会用全命令行的M文件编程方法设计GUIl熟练运用GUIDE设计任一图形用户界面2021-12-13机械工业出版社Page 2 句柄图形对象句柄图形对象6.1图形用户界面设计原则和一般步骤图形用户界面设计原则和一般步骤6.2全命令行的全命令行的MM文件编程实现文件编程实现GUIGUI设计设计 6.3GUIDEGUIDE辅助的辅助的GUIGUI设计设计6.42021-12-13机械工业出版社Page 3 句柄图形（句柄图形（Handle Graphics

2、）是对低层图形）是对低层图形函数集合的总称，是一种面向对象的绘图系统。函数集合的总称，是一种面向对象的绘图系统。句柄图形提供创建计算机图形所必须的各种软件，句柄图形提供创建计算机图形所必须的各种软件，可利用它所支持的指令直接创建线、文字、网线、可利用它所支持的指令直接创建线、文字、网线、面以及面以及GUI。直接对图形句柄进行操作的绘图方。直接对图形句柄进行操作的绘图方法称为低层绘图操作。相对于高层绘图，低层绘法称为低层绘图操作。相对于高层绘图，低层绘图操作控制和表现图形的能力更强。事实上，图操作控制和表现图形的能力更强。事实上，MATLAB的高层绘图函数都是利用低层绘图函数的高层绘图函数都是利

3、用低层绘图函数而建立起来的，相当于系统为用户做了许多细节而建立起来的，相当于系统为用户做了许多细节性的工作，用起来很方便。性的工作，用起来很方便。 2021-12-13机械工业出版社Page 4每个具体图形不一定包含全每个具体图形不一定包含全部对象，但必须具备计算机部对象，但必须具备计算机屏幕和图形窗口对象。屏幕和图形窗口对象。 句柄是图形对象的惟一规句柄是图形对象的惟一规范标识符，不同对象的句范标识符，不同对象的句柄不能重复和混淆。柄不能重复和混淆。 2021-12-13机械工业出版社Page 5MATLAB提供了若干函数用于获取已有图提供了若干函数用于获取已有图形对象的句柄，较为常用的有：

4、形对象的句柄，较为常用的有： 1）gcf：返回当前图形窗口的句柄：返回当前图形窗口的句柄4）findobj：按指定的属性值获取图形对象的句柄：按指定的属性值获取图形对象的句柄3）gco：返回当前图形对象的句柄：返回当前图形对象的句柄2）gca：返回当前图形窗口中坐标轴的句柄：返回当前图形窗口中坐标轴的句柄2021-12-13机械工业出版社Page 6属性由属性名和属性值组成，在创建或修属性由属性名和属性值组成，在创建或修改属性的指令中，它们总是成对出现。改属性的指令中，它们总是成对出现。 属性名是用单撇号括起来的字符串，不同属性名是用单撇号括起来的字符串，不同单词间没有空格，且每个单词的首字母

5、为大单词间没有空格，且每个单词的首字母为大写。写。 为输入方便，为输入方便，MATLAB对属性名大小写不对属性名大小写不予区分。予区分。 2021-12-13机械工业出版社Page 72021-12-13机械工业出版社Page 82021-12-13机械工业出版社Page 92021-12-13机械工业出版社Page 102021-12-13机械工业出版社Page 112021-12-13机械工业出版社Page 122021-12-13机械工业出版社Page 132021-12-13机械工业出版社Page 14已创建图形对象的各种属性可由函数已创建图形对象的各种属性可由函数get获取获取 V=

6、get(h, PropertyName) 当创建新的图形对象时，通常需给其各种属当创建新的图形对象时，通常需给其各种属性赋予一定的属性值，否则，系统自动使用性赋予一定的属性值，否则，系统自动使用缺省属性值。给图形对象的属性赋值可由缺省属性值。给图形对象的属性赋值可由set函数完成函数完成 set(h, PropertyName, PropertyValue) 2021-12-13机械工业出版社Page 15图形对象属性的获取和设置：新建一个图形图形对象属性的获取和设置：新建一个图形窗口，画两条正弦曲线。先用函数窗口，画两条正弦曲线。先用函数get获取获取当前坐标轴的句柄、当前图形窗口的背景色当

7、前坐标轴的句柄、当前图形窗口的背景色、当前坐标轴的颜色、第一条正弦曲线和第、当前坐标轴的颜色、第一条正弦曲线和第二条正弦曲线的颜色；再用函数二条正弦曲线的颜色；再用函数set将坐标将坐标轴的网格线类型设置为虚线，并将第二条正轴的网格线类型设置为虚线，并将第二条正弦曲线设为第一条正弦曲线的阴影。弦曲线设为第一条正弦曲线的阴影。 2021-12-13机械工业出版社Page 161）新建图形窗口，画两条正弦曲线；）新建图形窗口，画两条正弦曲线； h0=figure(toolbar,none,position,450 280 370 230,. name,图形对象属性的获取和设置实例图形对象属性的获取

8、和设置实例);t=0:pi/40:4*pi; hline1=plot(t,sin(t); xlabel(t); ylabel(sin(t); grid; ht=title(正弦曲线正弦曲线);hline2=line(t+0.2,sin(t),Color,r); 2）用）用get函数获取各图形对象的指定属性函数获取各图形对象的指定属性 haxes=gca; h0_color=get(h0,Color)haxes_color=get(haxes,Color)hline1_color=get(hline1,Color)hline2_color=get(hline2,Color)2021-12-13机

9、械工业出版社Page 17运行结果如下运行结果如下 haxes = 155.0011h0_color = 0.8000 0.8000 0.8000haxes_color = 1 1 1hline1_color = 0 0 1hline2_color = 1 0 0 3）用）用set函数设置各图形对象的指定属性函数设置各图形对象的指定属性 set(haxes,GridLineStyle,-); set(hline2,LineWidth,4,Color,. 0.8 0.8 0.8); set(ht,FontAngle,italic,FontWeight,bold); set(gca,Childre

10、n,hline1 hline2); 2021-12-13机械工业出版社Page 182021-12-13机械工业出版社Page 19除根对象外，所有图形对象都由与之同名除根对象外，所有图形对象都由与之同名的指令创建。所创建的对象置于适当的父的指令创建。所创建的对象置于适当的父对象之中，当父对象不存在时，对象之中，当父对象不存在时，MATLAB会自动创建。例如，用会自动创建。例如，用line函数画曲线时函数画曲线时，若画线前坐标轴和图形窗口不存在，若画线前坐标轴和图形窗口不存在，MATLAB就会自动创建；否则，将在当前就会自动创建；否则，将在当前图形窗口的当前坐标轴上画线，且不影响图形窗口的当前

11、坐标轴上画线，且不影响该坐标轴上已有的其他对象。该坐标轴上已有的其他对象。 2021-12-13机械工业出版社Page 202021-12-13机械工业出版社Page 212021-12-13机械工业出版社Page 22按照下面的步骤创建各种图形对象。按照下面的步骤创建各种图形对象。 1）创建图形窗口）创建图形窗口 h0=figure(NumberTitle,off,toolbar,none,position,. 450 280 370 230,Color,1 0.5 0.5,. name,图形对象的创建实例图形对象的创建实例); 2）创建文本对象）创建文本对象“画图区域画图区域”和坐标轴和坐

12、标轴 htext=uicontrol(Style,Text,String,画图区域画图区域,Units,normalized,FontSize,12,.Position,0.5 0.85 0.2 0.1,BackgroundColor,0.7 0.8 1); haxes=axes(Position,0.3 0.1 0.6 0.7,Box,on); t=0:0.01:6*pi;hline=plot(t,sin(t); 2021-12-13机械工业出版社Page 233）在图形窗口顶部的菜单栏上创建菜单）在图形窗口顶部的菜单栏上创建菜单 hmenu=uimenu(label,Option); hs

13、ubmenu1=uimenu(hmenu,label,红色红色, Accelerator,r,callback,set(hline,color,r);); 4）给线条对象创建现场菜单和下拉菜单）给线条对象创建现场菜单和下拉菜单 hcm=uicontextmenu; hcm1=uimenu(hcm,label,虚线虚线,callback,set(hline,linestyle,-);); hcm2=uimenu(hcm,label,点线点线,callback,. set(hline,linestyle,:);); set(hline,uicontextmenu,hcm); 2021-12-13机

14、械工业出版社Page 245）创建用户界面控件）创建用户界面控件 u0=uicontrol(Style,Radio,String,正弦曲线正弦曲线, Units,normalized,pos,0.03 0.7 0.2 0.1,. fontsize,10,callback,. t=0:0.01:6*pi;hline=plot(t,sin(t);,. set(u1,value,0);,set(u2,value,0);,. set(htext,string,正弦曲线正弦曲线);,. set(hline,uicontextmenu,hcm);); u3=uicontrol(String,退出退出,Un

15、its,normalized,. pos,0.03 0.1 0.15 0.1, fontsize,10,callback,close;); 2021-12-13机械工业出版社Page 252021-12-13机械工业出版社Page 26图形用户界面为用户提供了一个熟悉的工作图形用户界面为用户提供了一个熟悉的工作环境，用户不需要明确界面的详细制作过程环境，用户不需要明确界面的详细制作过程，只需对其中的控件进行简单操作即可实现，只需对其中的控件进行简单操作即可实现多种多样的运算以及图形变换。但对于程序多种多样的运算以及图形变换。但对于程序设计者来说，界面上所有控件的布局需要经设计者来说，界面上所有

16、控件的布局需要经过事先思考，每一个控件都必须为鼠标单击过事先思考，每一个控件都必须为鼠标单击做好准备（即动态实现）。一般而言，图形做好准备（即动态实现）。一般而言，图形用户界面的设计要遵循以下原则和步骤。用户界面的设计要遵循以下原则和步骤。 2021-12-13机械工业出版社Page 271）简单性：图形用户界面的设计应力求简洁、直）简单性：图形用户界面的设计应力求简洁、直接而又清晰地体现界面的功能和特征；界面要直观接而又清晰地体现界面的功能和特征；界面要直观，多采用图形而避免使用过多的数值；尽量减少窗，多采用图形而避免使用过多的数值；尽量减少窗口数目，以免在不同的窗口之间来回切换；口数目，以

17、免在不同的窗口之间来回切换；2）一致性：每个程序员考虑问题的角度不同，但）一致性：每个程序员考虑问题的角度不同，但在设计图形用户界面时应有自己的一种风格，即，在设计图形用户界面时应有自己的一种风格，即，新设计的界面不能和已有的界面风格截然相反；新设计的界面不能和已有的界面风格截然相反；2021-12-13机械工业出版社Page 284）其他因素：除上述静态因素外，图形用户界）其他因素：除上述静态因素外，图形用户界面的设计还要考虑其动态性能，如界面对用户的面的设计还要考虑其动态性能，如界面对用户的操作要响应迅速和连续；对持续时间较长的运算操作要响应迅速和连续；对持续时间较长的运算给出等待时间提示

18、等。给出等待时间提示等。3）习常性：设计界面时要使用人们所熟悉的标志）习常性：设计界面时要使用人们所熟悉的标志和符号，以便用户自学入门；和符号，以便用户自学入门；2021-12-13机械工业出版社Page 292）从用户的角度和功能实现的角度出发，构思）从用户的角度和功能实现的角度出发，构思并反复审查草图；并反复审查草图； 1）分析图形用户界面要实现的功能，进而明确）分析图形用户界面要实现的功能，进而明确设计要求；设计要求； 3）按构思的草图制作静态图形用户界面；）按构思的草图制作静态图形用户界面； 4）编写相应的实现动态功能的程序，并对每）编写相应的实现动态功能的程序，并对每个控件是否实现预

19、先的功能进行逐项检查。个控件是否实现预先的功能进行逐项检查。 2021-12-13机械工业出版社Page 30句柄图形对象为利用全命令行的句柄图形对象为利用全命令行的M文件编程方法文件编程方法设计设计GUI提供了基础，提供了基础，GUI的设计过程实际上就是的设计过程实际上就是不同图形对象的创建过程。因此，用户只要掌握不同图形对象的创建过程。因此，用户只要掌握了各种图形对象的创建方法及其属性设置，就能了各种图形对象的创建方法及其属性设置，就能按照实际要求设计出界面美观、功能完善的图形按照实际要求设计出界面美观、功能完善的图形用户界面。用户界面。 2021-12-13机械工业出版社Page 31回

20、调函数的编写可以通过在创建图形对象时对其回调函数的编写可以通过在创建图形对象时对其callback属性进行赋值完成，也可以在创建图形对属性进行赋值完成，也可以在创建图形对象后，由象后，由set函数对其函数对其callback属性赋值。属性赋值。 例如，如下语句创建一个单功能按键用以退出当前例如，如下语句创建一个单功能按键用以退出当前图形窗口：图形窗口： h_button=uicontrol(style,pushbutton,string,退出退出 ,fontsize,12,callback,close(gcf);); 同样的功能也可由下述语句实现：同样的功能也可由下述语句实现： h_butto

21、n=uicontrol(style,pushbutton,string,退出退出,fontsize,12); set(h_button,callback,close(gcf);); 2021-12-13机械工业出版社Page 32回调函数的编写要遵循以下原则：回调函数的编写要遵循以下原则： 回调属性值是由一条或多条合法的回调属性值是由一条或多条合法的MATLABMATLAB语句组语句组成的字符串，且是成的字符串，且是“逻辑上单行的字符串逻辑上单行的字符串”； 如果构成回调属性值的字符串中包含有单引号，则如果构成回调属性值的字符串中包含有单引号，则用两个单引号代替原来的单引号；用两个单引号代替原

22、来的单引号； 当回调属性值由较长的多条语句组成时，可用换行当回调属性值由较长的多条语句组成时，可用换行符符“”将长语句分成短语句，并用将长语句分成短语句，并用“ ” ”将所有将所有语句包含其中；或者将它们保存为一个语句包含其中；或者将它们保存为一个MM文件，并文件，并将其文件名赋予回调属性即可。将其文件名赋予回调属性即可。 2021-12-13机械工业出版社Page 33在图形窗口上创建静态文本框用以输入字符，先统在图形窗口上创建静态文本框用以输入字符，先统计其字符数，再将其中的英文字母进行大小写转换计其字符数，再将其中的英文字母进行大小写转换，并创建另一个文本框显示转换结果。，并创建另一个文

23、本框显示转换结果。 2021-12-13机械工业出版社Page 34沿曲线滚动的小球沿曲线滚动的小球：滑标用来改变小：滑标用来改变小球的滚动速度，菜球的滚动速度，菜单单“网格线网格线”用来用来对坐标轴加网格；对坐标轴加网格；单击单击“开始开始”按钮按钮时实现小球沿给定时实现小球沿给定曲线实时滚动，单曲线实时滚动，单击击“停止停止”按钮后按钮后小球停止滚动，并小球停止滚动，并在对应区域显示小在对应区域显示小球循环滚动的次数球循环滚动的次数以及终点的坐标值以及终点的坐标值。 2021-12-13机械工业出版社Page 35控件的综合应用：请读者按照下述步骤不断加入每一控件的综合应用：请读者按照下述

24、步骤不断加入每一步的程序代码并运行，体验每种图形对象的创建过程步的程序代码并运行，体验每种图形对象的创建过程，进而掌握图形用户界面的设计方法。，进而掌握图形用户界面的设计方法。 2021-12-13机械工业出版社Page 36图形用户界面开发环境（图形用户界面开发环境（GUIDE）解决了用全）解决了用全命令行的命令行的M文件编程方法设计文件编程方法设计GUI带来的不便，带来的不便，为用户方便快捷地设计为用户方便快捷地设计GUI界面、编写程序功能界面、编写程序功能内核提供了一个集成化的设计和开发环境。内核提供了一个集成化的设计和开发环境。 2021-12-13机械工业出版社Page 37在在MA

25、TLAB中打开中打开GUIDE的方法如下：的方法如下：1）通过）通过MATLAB窗口的窗口的菜单项菜单项File打开打开 2021-12-13机械工业出版社Page 382）从）从MATLAB窗口的工具栏上打开窗口的工具栏上打开 2021-12-13机械工业出版社Page 393）在命令窗口中输入）在命令窗口中输入guide，然后回车，然后回车 2021-12-13机械工业出版社Page 40GUIDE界面介绍界面介绍打开的打开的GUIDE界面及各选项的作用界面及各选项的作用 2021-12-13机械工业出版社Page 41在进行新的在进行新的GUI设计时，通常选择设计时，通常选择【Creat

26、e New GUI】【Black GUI（Default）】新建一个空白新建一个空白的的GUI设计窗口设计窗口 2021-12-13机械工业出版社Page 42显示出各组件名称的显示出各组件名称的GUI设计窗口设计窗口2021-12-13机械工业出版社Page 43常用的交常用的交互组件互组件2021-12-13机械工业出版社Page 44交互组件的布置交互组件的布置设计设计GUI时，可根据实际设计要求，通过鼠标拖曳时，可根据实际设计要求，通过鼠标拖曳设计区域右下角的黑色方格改变设计区域的大小设计区域右下角的黑色方格改变设计区域的大小，然后，将所需的交互组件添加到设计区域。，然后，将所需的交互

27、组件添加到设计区域。 用鼠标选择左侧控件模板区的交互组件，然后在设用鼠标选择左侧控件模板区的交互组件，然后在设计区域单击鼠标左键；计区域单击鼠标左键； 用鼠标左键按下左侧控件模板区的交互组件不松开用鼠标左键按下左侧控件模板区的交互组件不松开，将组件拖曳到设计区域后，松开鼠标左键。，将组件拖曳到设计区域后，松开鼠标左键。 2021-12-13机械工业出版社Page 45设置组件的属性设置组件的属性通过通过GUIDE设计设计GUI时，在完成了上述交互组件时，在完成了上述交互组件的布置后，双击需要设置属性的交互组件，或者的布置后，双击需要设置属性的交互组件，或者，先用鼠标左键选中需要设置属性的交互组

28、件，先用鼠标左键选中需要设置属性的交互组件，然后单击工具栏上的然后单击工具栏上的 ，即可打开属性编辑器，即可打开属性编辑器对各种交互组件的属性进行设置。对各种交互组件的属性进行设置。 2021-12-13机械工业出版社Page 46单击单击GUI设计窗口设计窗口工具栏上的工具栏上的 ，或依次单击菜单栏或依次单击菜单栏上的上的【Tools】【Menu Editor】，打开的菜单编辑，打开的菜单编辑器以及各组成部分器以及各组成部分的用途如右图。的用途如右图。2021-12-13机械工业出版社Page 47为图形用户界面添加交互组件和菜单后，即完成为图形用户界面添加交互组件和菜单后，即完成了了GUI

29、设计的首要工作。此时运行出的设计的首要工作。此时运行出的GUI界面界面是静态的，用鼠标对界面上的组件和菜单进行操是静态的，用鼠标对界面上的组件和菜单进行操作时，不会产生任何响应。这就需要编写各图形作时，不会产生任何响应。这就需要编写各图形对象的回调函数，当用户用鼠标单击对象的回调函数，当用户用鼠标单击GUI界面上界面上的某个组件或菜单时，使静态的的某个组件或菜单时，使静态的GUI界面产生动界面产生动态的变化。态的变化。 2021-12-13机械工业出版社Page 48弹出菜单的回调函数原型和注释如下弹出菜单的回调函数原型和注释如下function popupmenu1_Callback(hOb

30、ject, eventdata, handles)% hObject handle to popupmenu1 (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)% Hints: contents = cellstr(get(hObject,String) returns popupmenu1 contents as cell array% contentsget(hObje

31、ct,Value) returns selected item from popupmenu1% - Executes during object creation, after setting all properties. 回调函数名的格式为回调函数名的格式为“tagstr_Callback”，其中，其中，“tagstr”为图形对象的为图形对象的Tag属性值。注释部分标注了各函数执行的触属性值。注释部分标注了各函数执行的触发事件、函数参数意义以及相应对象的提示。发事件、函数参数意义以及相应对象的提示。 2021-12-13机械工业出版社Page 49编写回调函数时需注意以下几点编写回调函数

32、时需注意以下几点 回调函数中用不到的参数可用回调函数中用不到的参数可用“”代替代替 回调函数中用到其他图形对象时，句柄结构用回调函数中用到其他图形对象时，句柄结构用“handles.handles.* *”的形式描述（的形式描述（“* *”为其他图形对象为其他图形对象的的TagTag属性值）；属性值）； 同一个图形对象的句柄在不同地方多次用到时，都要同一个图形对象的句柄在不同地方多次用到时，都要用用“guidata(hObjectguidata(hObject, handles);”, handles);”语句更新句柄结构语句更新句柄结构； 2021-12-13机械工业出版社Page 501）

33、布置交互组件）布置交互组件利用利用GUIDE设计图形用户界面设计图形用户界面2021-12-13机械工业出版社Page 512）设置组件属性）设置组件属性弹出菜单（弹出菜单（Pop-up Menu）BackgroundColorBackgroundColor：RGBRGB值值255, 255, 204255, 255, 204 FontSizeFontSize： 10.0 10.0 String String： 轮廓图轮廓图| |高斯分布高斯分布|SINC|SINC函数函数 列表框（列表框（Listbox）BackgroundColorBackgroundColor：RGBRGB值值255,

34、255, 204255, 255, 204 FontSizeFontSize：10.010.0 String String：Default | Spring | Summer | Autumn | Winter Default | Spring | Summer | Autumn | Winter 组件盘控件（组件盘控件（Panel）组件盘控件的共同属性设置：组件盘控件的共同属性设置：BackgroundColorBackgroundColor：RGBRGB值值255, 255, 204255, 255, 204 FontSizeFontSize： 10.010.0组件盘控件（按照组件盘控件（

35、按照TagTag属性属性uipanel1uipanel1到到uipanel3uipanel3）的）的TitleTitle属性分别属性分别设置为：设置为：“坐标纵横比坐标纵横比”、“Grid”Grid”和和“线型线型”。 2021-12-13机械工业出版社Page 52单选按钮（单选按钮（Radio Button）单选按钮的共同属性设置：单选按钮的共同属性设置：BackgroundColorBackgroundColor：RGBRGB值值180, 180, 255180, 180, 255 FontSizeFontSize： 10.010.0 FontWeightFontWeight： bold

36、 bold 单选按钮（按照单选按钮（按照TagTag属性属性radiobutton1radiobutton1至至radiobutton5radiobutton5的顺序）的的顺序）的TagTag属属性设置为：性设置为：“radio_Equalradio_Equal”、“radio_Squareradio_Square”、“radio_Imageradio_Image”、“radio_Autoradio_Auto”和和“radio_Normalradio_Normal”，StringString属性设置为：属性设置为：“axis axis equal”equal”、“axis square”axi

37、s square”、“axis image”axis image”、“axis auto”axis auto”和和“axis axis normal”normal”。 静态文本框（静态文本框（Static Text）静态文本框的共同属性设置：静态文本框的共同属性设置：FontSizeFontSize： 12.0 12.0 静态文本框（静态文本框（TagTag属性分别为属性分别为text1text1和和text2text2）的）的StringString属性分别设置为：属性分别设置为：“正弦信号的频率为正弦信号的频率为”和和“Hz”Hz”。 2021-12-13机械工业出版社Page 53可编辑

38、文本框（可编辑文本框（Edit Text）BackgroundColorBackgroundColor：RGBRGB值值255, 255, 204255, 255, 204 FontSizeFontSize： 10.010.0 Tag Tag： edit edit 滑动条（滑动条（Slider）BackgroundColorBackgroundColor：RGBRGB值值100, 100, 100100, 100, 100 Max Max： 3.03.0 Tag Tag： slider slider 双位按键（双位按键（Toggle Button） 双位按键的共同属性设置：双位按键的共同属性设置：BackgroundColorBackgroundColor：RGBRGB值值220, 180, 255220, 180, 255 FontSizeFontSize： 12.012.0 FontWeightFontWeight： bold bold 双位按键（双位按键（T