MATLAB GUI设计作业

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1、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

2、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

3、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

4、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t

5、est，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

6、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

7、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

8、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

9、 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.ax

10、es10)； % 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

11、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：funct

12、ion 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(

13、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

14、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%

15、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

16、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, GUIDAT

17、A, 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_Outpu

18、tFcn, 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 j

19、ust 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

20、 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 (se

21、e 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

22、 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

23、,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

24、 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 de

25、fined 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 GU

26、IDATA) % 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

27、 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,defau

28、ltUicontrolBackgroundColor) 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(hObje

29、ct,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 d

30、efined 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,Back

31、groundColor,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(gcf,Ti

32、mg); imwrite(px.cdata,str,bmp);else disp();end; % hObject handle to pushbutton3 (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 pushbutton4.function pushbutton4_Callback(hObject,

33、eventdata, handles)filename,pathname=uiputfile(*.bmp;,Save,Undefined.bmp);if isequal(filename,0) str = pathname filename; px=getframe(handles.axes2); %saveas(gcf,str,bmp); ta = getappdata(gcf,Timg); imwrite(px.cdata,str,bmp);else disp();end; % hObject handle to pushbutton4 (see GCBO)% eventdata rese

34、rved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % - Executes on button press in pushbutton6.function pushbutton6_Callback(hObject, eventdata, handles)axes(handles.axes1);cla;axes(handles.axes2);cla% hObject handle to pushbutton6 (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)