MATLAB GUI设计入门：制作二阶系统响应图形界面

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本资源主要探讨MATLAB中的图形用户界面（GUI）设计，它是一种强大的工具，用于增强用户与计算机程序的交互。在MATLAB中，GUI通常由窗口、光标、按钮、菜单、文本框等组成，这些对象允许用户通过鼠标或其他输入设备选择并操作，从而实现特定功能，如数据分析、可视化和应用程序开发。第11章详细介绍了GUI制作的基本概念和步骤。首先，用户界面（GUI）在数据分析工作中可能不是必需的，但如果需要创建可重复使用的简单工具、演示技术或为他人提供应用程序，GUI则是很好的选择。MATLAB的demo程序是GUI应用的典范，通过图形界面展示其功能，使得用户只需鼠标操作即可。在入门部分，例11.1-1指导读者如何为一个归一化二阶系统创建一个GUI，包括绘制单位阶跃响应。这个例子涵盖了关键知识点，如： 1. **图形窗和轴位框的创建**：使用`clfreset`清除当前画面，然后通过`axes`函数设置图形窗口的大小、位置和属性，如'unit'为'normalized'，'position'指定窗口在屏幕上的位置，以及添加轴的范围和限制。 2. **静态文本和编辑框的生成**：在GUI中添加固定不变的文字信息和用户输入区域，这对于用户交互和信息展示至关重要。 3. **坐标方格控制键的形成**：这涉及到创建特定的控件，如滑块或复选框，以便用户可以调整参数或选择不同的选项。 4. **数据处理与界面操作**：通过这些控件获取用户输入，并将其转化为对系统响应的计算，显示在图形上，让用户能够直观地观察结果。后续章节深入讲解用户菜单的制作（第3节）和用户控件的创建（第4节），并通过M脚本文件实现GUI，这是基础的编程接口。第5节讨论如何通过M函数文件处理数据传递，解决更复杂的应用需求。此外，MATLAB 5.x版本引入了交互式设计工具guide，提供了更直观的方式来设计GUI。第6节将详细讲解guide的使用方法，通过实例引导读者创建图形界面。为了全面理解和掌握本章内容，尤其是GUI相关的图柄（handles）概念，建议读者在阅读第11章之前，先通读第10章的相关内容。此资源旨在帮助MATLAB用户掌握GUI设计技巧，以提升软件的易用性和功能扩展性。

yy=spline(t(k12),y(k12),tt); %局部样条插值 <8>

[yym,kkm]=max(yy); %求更精确的峰值位置

line(tt(kkm),yym,'marker','.',... %画峰值点 <10>

'markeredgecolor','r','markersize',20);

ystr=['ymax = ',sprintf('%1.4g\',yym)];

tstr=['tmax = ',sprintf('%1.4g\',tt(kkm))];

text(tt(kkm),1.05*yym,{ystr;tstr})

else %假如在设定时间范围内不能插值 <15>

text(10,0.4*y(end),{'ymax --> 1';'tmax --> inf'})

end

if vchk2 %假如上升时间框被选中 <19>

k95=min(find(y>0.95));k952=[(k95-1),k95];

t95=interp1(y(k952),t(k952),0.95); %线性插值 <21>

line(t95,0.95,'marker','o','markeredgecolor','k','markersize',6);

tstr95=['t95 = ',sprintf('%1.4g\',t95)];

text(t95,0.65,tstr95)

end

图 11.4.3.2-1

11.4.3.3 可编辑框、弹出框、列表框、按键示例

【*例 11.4.3.3-1】目标：制作一个能绘制任意图形的交互界面。它包括：可编辑文本框、弹

出框、列表框。本例的关键内容是：如何使编辑框允许输入多行指令。

[EXM11433_1.M]

clf reset % <1>

set(gcf,'unit','normalized','position',[0.1,0.4,0.85,0.35]);%设置图形窗大小

set(gcf,'defaultuicontrolunits','normalized');

set(gcf,'defaultuicontrolfontsize',11);

set(gcf,'defaultuicontrolfontname','隶书');

set(gcf,'defaultuicontrolhorizontal','left');

set(gcf,'menubar','none'); %删除图形窗工具条

str='通过多行指令绘图的交互界面';

set(gcf,'name',str,'numbertitle','off'); %书写图形窗名

h_axes=axes('position',[0.05,0.15,0.45,0.70],'visible','off');%定义轴位框位置

uicontrol(gcf,'Style','text',... %制作静态文本框

'position',[0.52,0.87,0.26,0.1],...

'String','绘图指令输入框');

hedit=uicontrol(gcf,'Style','edit',... %制作可编辑文本框 <14>

'position',[0.52,0.05,0.26,0.8],...

'Max',2); %取2，使Max-Min>1，而允许多行输入 <16>

hpop=uicontrol(gcf,'style','popup',... %制作弹出菜单 <17>

'position',[0.8,0.73,0.18,0.12],...

'string','spring|summer|autumn|winter');%设置弹出框中选项名 <19>

hlist=uicontrol(gcf,'Style','list',... %制作列表框 <20>

'position',[0.8,0.23,0.18,0.37],...

'string','Grid on|Box on|Hidden off|Axis off',...%设置列表框中选项名 <22>

'Max',2); %取2，使Max-Min>1，而允许多项选择 <23>

hpush=uicontrol(gcf,'Style','push',... %制作与列表框配用的按键 <24>

'position',[0.8,0.05,0.18,0.15],'string','Apply');

set(hedit,'callback','calledit(hedit,hpop,hlist)'); %编辑框输入引起回调 <26>

set(hpop,'callback','calledit(hedit,hpop,hlist)'); %弹出框选择引起回调 <27>

set(hpush,'callback','calledit(hedit,hpop,hlist)'); %按键引起的回调 <28>

[CALLEDIT.M]

function calledit(hedit,hpop,hlist)

ct=get(hedit,'string'); %获得输入的字符串函数 <2>

vpop=get(hpop,'value'); %获得选项的位置标识 <3>

vlist=get(hlist,'value'); %获得选项位置向量 <4>

if ~isempty(ct) %可编辑框输入非空时 <5>

eval(ct') %运行从编辑文本框送入的指令 <6>

popstr={'spring','summer','autumn','winter'}; %弹出框色图矩阵 <7>

liststr={'grid on','box on','hidden off','axis off'};%列表框选项内容 <8>

invstr={'grid off','box off','hidden on','axis on'};%列表框的逆指令 <9>

colormap(eval(popstr{vpop})) %采用弹出框所选色图 <10>

vv=zeros(1,4);vv(vlist)=1;

for k=1:4

if vv(k);eval(liststr{k});else eval(invstr{k});end %按列表选项影响图形

end

图 11.4.3.3-1

11.5 由 M 函数文件产生用户菜单和控件

11.5.1 利用全局变量编写用户界面函数文件

【*例 11.5.1-1】目标：利用 M 函数文件创建与例 11.4.3.3-1 相同的用户界面。本例演示：如

何依靠全局变量传递控件的图柄，从而保证回调动作正确执行。

（1）编写 M 函数文件 exm1151_1.m 和 calledit1.m

[exm1151_1.m]

function exm1151_1( )

global hedit hpop hlist

（这中间是：原 exm11433_1.m 第〈1〉行到第〈25〉行的全部指令）

set(hedit,'callback','calledit1'); %编辑框输入引起回调 <26>

set(hpop,'callback','calledit1'); %弹出框选择引起回调 <27>

set(hpush,'callback','calledit1'); %按键引起的回调 <28>

[CALLEDIT1.M]

function calledit1( )

global hedit hpop hlist

（下面续接内容是：原 calledit.m 第〈2〉行以下的全部指令）

（2）在 MATLAB 指令窗中运行 exm1151_1 就可获得题目所要求的图形用户界面。

11.5.2 利用 'UserData' 属性编写用户界面函数文件

【*例 11.5.2-1】目标：利用 M 函数文件创建与例 11.4.3.3-1 相同的用户界面。本例演示：如

何依靠图形窗的'UserData' 属性传送用户控件的图柄，从而保证回调动作正确执行。

（1）编写 M 函数文件 exm1152_1.m 和 calledit2.m

[exm1152_1.m]

function exm1152_1( )

（这中间是：原 exm11433_1.m 第〈1〉行到第〈25〉行的全部指令）

set(hedit,'callback','calledit2'); %编辑框输入引起回调 <26>

set(hpop,'callback','calledit2'); %弹出框选择引起回调 <27>

set(hpush,'callback','calledit2'); %按键引起的回调 <28>

set(gcf,'UserData',[hedit,hpop,hlist])

[calledit2.m]

function calledit2( )

H=get(gcf,'UserData');

ct=get(H(1),'string'); %获得输入的字符串函数 <2>

vpop=get(H(2),'value'); %获得选项的位置标识 <3>

vlist=get(H(3),'value'); %获得选项位置向量 <4>

（下面续接内容是：原 calledit.m 第〈5〉行以下的全部指令）

（2）在 MATLAB 指令窗中运行 exm1152_1 就可获得题目所要求的图形用户界面。

11.5.3 利用递归法编写用户界面函数文件

【*例 11.5.3-1】目标：利用 M 函数文件创建与例 11.4.3.3-1 相同的用户界面。本例演示：如

何依靠图形窗'UserData' 属性在递归调用中传送用户控件的图柄，保证回调动作正确执行。

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