MATLAB GUI编程入门：创建二阶系统单位阶跃响应界面

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"matlab界面编程" MATLAB是一款强大的数学计算和数据分析软件，它提供了丰富的图形用户界面（GUI）设计工具，使得用户可以创建自定义的交互式应用。本资源专注于MATLAB GUI的制作，适合初学者入门。GUI在数据分析、科学计算、应用开发等领域非常有用，因为它可以提供直观的操作方式，使用户无需编写代码就能完成特定任务。 MATLAB的GUI由各种对象组成，如窗口、按钮、菜单、文本框等，用户可以通过鼠标或键盘与这些对象交互。GUI的制作涉及设计原则、布局、控件和菜单的创建，以及数据的处理和传递。在MATLAB中，GUI的创建有两种主要方法：一是通过编写M脚本文件，二是使用交互式的GUIDE工具。对于初学者，了解并实践基础的GUI制作步骤是非常重要的。例如，例11.1-1展示了如何创建一个用于绘制归一化二阶系统单位阶跃响应的GUI。这个例子涵盖了以下几个关键点： 1. **生成图形窗口和轴**：使用`clfreset`清除当前图形，然后通过`axes`函数设置一个新的轴，定义其在窗口中的位置和大小。 2. **添加静态文本和编辑框**：静态文本用于显示信息，编辑框允许用户输入数据。这有助于用户与界面交互，提供输入参数。 3. **创建坐标格控制键**：这些控制键可以用来调整坐标轴的属性，如范围、刻度等，增强用户的可视化体验。 4. **使用界面**：一旦GUI创建完毕，用户可以通过界面上的元素触发特定的计算或绘图操作。在深入学习GUI制作之前，理解MATLAB中的图柄（handles）概念至关重要，因为它们是控制图形对象和获取用户输入的关键。MATLAB 5.x版本引入的GUIDE工具简化了GUI设计，允许用户通过拖放方式构建界面，并可视化地配置控件和事件处理函数。本资源将逐步讲解GUI设计，从基础的M脚本制作到使用GUIDE工具，涵盖了从简单的界面到复杂的交互式应用的开发过程。通过学习和实践，读者将能够创建自己的MATLAB GUI应用，提供定制化的计算和数据展示功能。

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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