MATLAB8.5教程第11章图形用户界面(GUI)设计.ppt

图形用户界面是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，譬如实现计算、绘图等。若想制作一个供反复使用且操作简单的专用工具，则图形用户界面也许是最好的选择之一。本章重点GUIDE界面环境GUI创建过程GUI菜单设计对话框设计,第十一章 图形用户界面（GUI）设计,11.1 GUIDE界面环境,MATLAB中的GUIDE提供多种设计GUI模板，并自动生成M文件框架，用户可以在该框架内编写自己的函数代码，实现用户所需要的功能。,11.1.1 GUIDE启动及界面组成,1GUIDE启动MATLAB图形用户界面开发环境DUIDE（GUI Developer的缩写）提供了一系列图形用户界面GUI的工具，这些工具可以极大简化GUI设计和生成的过程。打开MATLAB操作桌面主页下的新建按钮,从弹出的菜单选择，或直接在MATLAB命令行窗口输入guide，都可弹出对话窗“GUIDE Quick Start”界面，如图11-1所示。图11-1 进入GUIDE开发环境的默认引导对话窗,2GUIDE界面组成“GUIDE Quick Start”界面包括两个选项：“Create New GUI”（创建新的图形用户界面）和“Open Existing GUI”（打开已存在的图形用户界面）。其中“Create New GUI”提供四种基本类型的GUI模板：Black GUI（Default）：空白模板（缺省）。GUI with Uicontrols：带有控件对象的GUI模板。GUI with Axes and Menu：带有坐标轴与菜单的GUI模板 Modal Question Dialog：问答式对话框的GUI模板。通过这些模板可快速创建GUI。选定一种模板以后，它的预览效果显示在右边的面板中。譬如选中“GUI with Uicontrols”，显示在面板中的预览效果如图所示11-2所示,图11-2“GUI with Uicontrols”预览效果图,11.1.2 输出编辑器,在“GUIDE Quick Start”对话窗中，点击“Create New GUI”选项卡，选择“Black GUI”选项，打开的就是“带有空白GUI模板的输出编辑器”窗口，如图11-3所示。图11-3 输出编辑器窗口及功能,（1）控件与组件打开图11-3中的【FilePreferencesGUIDE】勾选【show names in component palette】，则在输出编辑器界面上显示GUI各控件名称，包括触控按钮、开关按钮、单选框、复选框、文本编辑器、静态文本框、滑动条、列表框、弹出式菜单、表格、坐标轴、面板、按钮组、ActiveX控件等，如图11-4所示。,（2）GUI设计版面GUI设计版面是GUI布局区，即中间位置全部空白处，用于摆放GUI控件对象。,（3）对象对齐（Align Objects）对象对齐主要用来将所选择的控件对齐。对齐方式有垂直（Vertical）和水平（Horizontal）两种，其中【Align】表示选中的控件组以何种方式对齐，包括上对齐、下对齐、左对齐、右对齐和居中等；【Distuibute】则是设置控件在指定方向上的间隔，如图11-5所示。,图11-5 对象对齐方式,（4）菜单编辑器（Menu Editor）菜单编辑器用于建立菜单栏和右键菜单。点击工具栏上的菜单编辑器图标，打开菜单编辑器“Menu Editor”窗口，如图11-6所示，图中已给出了工具栏图标的功能。图11-6 菜单编辑器窗口,在操作时点击【To add a menu,】处，或者工具栏中的图标，则窗口中出现菜单图标【Untitled 1】，再点击图标【Untitled 1】，则显示带有菜单属性【Menu Properties】的界面，如图11-7所示。图11-7 带有属性的菜单编辑器窗口,其中，面板【Menu Properties】包括【Label：设定菜单名】、【Tag：设定菜单识别名】、【Accelerator:Ctrl+：设定快捷键】、【Separator above this item：与上一选项之间是否隔开】、【Check mark this item：设置是否标记该选项】、【Enable this item：设置该选项是否可选】、【View：设置回调函数】和【More Properties：打开属性浏览器】等属性。,（5）工具条编辑器（Toolbar Editor）工具条编辑器用于定制自定义的工具栏，由工具面板（Tool Palette)、属性面板（Tool Properties与Toolbar Properties）和工具栏布局预览区等板块组成，其中工具面板包括用户自创工具（Custom Tools）和标准工具（Predefined），如图11-8所示。它不能用来修改MATLAB内建的标准工具栏，但可以用来增加、修改、和删除自定义的工具栏。,（6）M文件编辑器点击M文件编辑器，系统自动产生M文件（或打开已建立的M文件），如图11-9所示。文件内的程序包括各种控件的回调函数和注释等。用户只需在各控件的回调函数下面填写代码，通过编写程序来控制控件的动作。在系统运行过程中当触发到某控件时，相应的回调函数就会执行。控件的属性tag是唯一标识符，通过它来识别控制对象。,（7）属性查看器属性查看器是用来查看、设置或修改控件的属性。点击工具栏属性查看器弹出界面figure的属性窗口，如图11-10所示。它常用来修改界面的名称，如将【Name】处的“untitled”改为中文名称。若选中界面中的某一控件，再点击属性查看器，则弹出这一控件的属性窗口。譬如触控按钮【Push Button】的属性窗口如图11-11所示。,11.1.3 控件功能与属性,1控件与组件的功能输出编辑器中的控件大致可分为两种：一种为动作控件，鼠标点击这些控件时会产生相应的响应；另一种为静态控件，是一种不产生响应的控件，如文本框等。控件的功能如表11-1所示。,（2）控件属性每种控件都有一些可以设置的参数，用于表现控件的外形、功能及效果，即属性。修改控件属性可调用属性查看器（Property Inspector），其包括属性名和属性值，表11-2中给出了【Push Button】属性说明。,11.1.4 界面的存储及运行,保存的同时会在当前路径下自动产生两个文件：一个是“gui.fig”文件，另一个是“gui.m”文件。其中，“gui.fig”文件包含对GUI和GUI组件的完整描述，它也是打开输出编辑器界面“gui.fig”窗口的文件；“gui.m”文件包含控制GUI的代码、组件的回调函数。,11.1.5 回调函数,实现GUI的基本机制是对控件的Callback（回调函数）属性编程，当在设计界面上选中一个控件后，选择菜单栏中的“View”“View Callbacks”命令，或点击鼠标右键，从弹出的活动菜单选择“View Callback”，就会出现“Callbacks”、“CreateFcn”、“DeleteFcn”、“ButtonDownFcn”和“KeyPressFcn”子选单项，这些选项都是用来编写回调函数的，其作用如下:,CallBack：为一般回调函数，因不同的控件而不同，譬如，按钮被按下时发生、下拉框改变值时发生、sliderbar 拖动时发生等等。大多数MATLAB程序代码都在这里编写，它实现诸多功能。CreateFcn：是在控件对象创建的时候发生(一般为初始化样式，颜色，初始值等)。DeleteFcn：是在空间对象被清除的时候发生。ButtonDownFcn：为鼠标点击事件的回调函数。KeyPressFcn：为按键事件的回调函数。,回调函数（CallBack）包含在由GUEDE形成的M文件当中，GUIDE会自动生成相应的函数体、函数名，名称一般是控件“Tag+Call”类型名，参数有三个（hObject,eventdata,handles），其中 hObject 为发生事件的源控件，eventdata为事件数据结构，handles为传入的对象句柄。具体格式为：,11.2 GUI的创建过程,下面以简单的“四则运算器”界面为例，说明用GUIDE创建GUI的全过程。1打开输出编辑器点击MATLAB主界面工具栏GUIDE图标，打开如图11-1的窗口，选择空模板【Blank GUI】，点击【OK】，即可打开如图11-3所示的GUIDE的输出编辑器设计界面“untitled.fig”。,2界面布局添加需要的控件摆放到输出编辑器“untitled.fig”中合适的位置，对多个同样的控件，为摆放整齐，可以打开工具栏中的对象对齐（Align Objects）图标，进行各种方式处理。并可用鼠标选中右下角的版面大小控制句柄来缩放版面。选择5个静态文本框【Static Text】，其中4个用来做文本标签，一个用来显示结果；2个编辑文本框【Edit Text】，用来输入数据；2个面板【Panel】和4个触控按钮【Pushbutton】，分别用鼠标拖到“untitled.fig”窗口中，其摆放位置如图1-15所示。,3编辑控件的属性利用属性查看器（Property Inspector），设置各个控件的参数（见表11-3所示）,到此为止我们完成了用GUIDE创建GUI的整个过程，这也是利用MATLAB GUI开发软件系统的步骤。为提高系统界面的可读性，开发完整个系统之后，可将界面标题改成中文名称。,11.3 GUI菜单设计,11.4 对话框设计,利用MATLAB编程GUI时，我们可能需要很多对话框给用户进行提示信息，供用户进行选择。对话框带有提示信息和按钮等控件，MATLAB提供了多种创建专用对话框的命令。1信息对话框（msgbox）格式：msgbox(Message,Title,Icon)说明：Message表示显示的信息（字符串）；Title表示对话框标题（字符串）；Icon表示对话框图标，可选择none（默认值，无图标）、error（错误提示图标）、help（帮助提示图标）、warn（警告提示图标）和custom（用户自创图标）。例如：msgbox(欢迎进入GUIDE界面,GUI,warn),图11-42 信息对话框,信息对话框不接受用户的任何输入，在用户单击“OK”按钮后，对话框自动关闭，然后返回程序中继续执行。,2错误对话框（errordlg）格式：errordlg(ErrorString,DlgName)说明：ErrorString表示显示错误信息的字符串；DlgName表示对话框标题（字符串）。例如：errordlg(这是一个错误对话框,MATLAB error)显示结果如图11-43所示。,3警告对话框（warndlg）格式：warndlg(WarnString,DlgName)说明：WarnString表示显示警告信息的字符串；DlgName表示对话框标题（字符串）例如：warndlg(这是一个警告对话框,MATLAB warning)显示结果如图11-44所示。,图11-44警告对话框,4帮助对话框（helpdlg）格式：helpdlg(HelpString,DlgName)说明：HelpString表示显示帮助信息的字符串；DlgName表示对话框标题（字符串）。例如：helpdlg(你需要帮助吗？,MATLAB Help)图11-45 帮助对话框,5进度条对话框（waitbar）格式：waitbar(X,title)说明：X为进度条的比例长度，其值必须在0都1之间；title：显示提示信息例如：waitbar(0,请稍等.)图11-46 进度条对话框,6输入对话框（inputdlg）格式：inputdlg(Prompt,Title,Numlines,DefAns,Resize)说明：Prompt表示显示的提示信息（单元数组）；Title表示对话框标题（字符串）；Numlines表示指定输入数据的行数；DefAns表示一单元数组，存储每个输入数据的默认值，元素个数必须与Prompt 所定义的输入窗口数相同，所有元素必须是字符串；Resize表示设定对话框尺寸是否可调节（on/off）。,7列表对话框（listdlg）格式：sel,ok=listdlg(ListString,S)说明：ListString 表示设置备选项，备选项S为字符串或者字符串数组。输入参数项还可以添加其它成对的属性及属性值。如：Name 表示设置对话框标题；PromptString 表示设置提示字符；SelectionMode 表示设置是否多选，single 表示单选，multiple 表示多选。文件选择成功后，单击【OK】按钮，系统将选择好的文件序号存入相应向量sel，参数ok的值为1。,例如：str=加法,减法,乘法,除法;sel,ok=listdlg(ListString,str,.Name,请选择一种运算方法,.PromptString,请选择,.SelectionMode,single)显示结果如图1-49所示。,8问题对话框（questdlg）格式：questdlg(Question,Title)%默认值，回答按钮有三个：Yes、No、CancelQuestdlg(Question,Title,Btn1,Btn2,Btn3,Default)%自定义回答按钮说明：Question表示显示的问题信息（字符串）；Title表示对话框标题（字符串）。,9打开文件对话框（uigetfile）格式：FileName,PathName,FilterIndex=uigetfile(FilterSpec,Title)FileName,PathName,FilterIndex=uigetfile(FilterSpec,Title,File)说明：FilterSpec表示文件类型设置（字符串）；Title表示对话框标题（字符串）；File表示默认指向的文件名（字符串）；FileName表示返回的文件名；PathName表示返回的文件的路径名；FilterIndex表示选择的文件类型。,（1）MATLAB默认的打开文件方式：FileName,PathName=uigetfile(*.m;*.mdl;*.mat;*.*,File Selector);显示结果如图11-52所示。,图11-52 默认打开文件对话框,（2）打开一个选择多种文件的对话框，并设置文件类型：FileName,PathName,FilterIndex=uigetfile(.*.m;*.fig;*.mat;,All MATLAB File(*.m,*.fig,*.mat,*.mdl);*.m,M-file(*.m);.*.fig,Figure(*.fig);.*.mat,MAT-flie(*.mat);.*.mdl,Models(*.mdl);.*.*,All Flies(*.*),.Pick a file);显示结果如图11-53所示,图11-53 打开文件对话框,10文件保存对话框（uiputfile）格式：FileName,PathName,FilterIndex=uiputfile(FilterSpec,Title)FileName,PathName,FilterIndex=uiputfile(FilterSpec,Title,File)说明：FilterSpec表示文件类型设置（字符串）；Title表示对话框标题（字符串）；File表示默认指向的文件名（字符串）；FileName表示返回的文件名；PathName表示返回的文件的路径名；FilterIndex表示选择的文件类型。,（1）建立一种保存文件的对话框：FileName,PathName=uiputfile(*.m,Save selected a M-file)显示结果如图11-54所示。,图11-54 默认文件保存对话框,（2）建立多种保存文件的对话框，并选择一种文件保存类型：FileName,PathName,FilterIndex=uiputfile(.*.m;*.fig;*.mat;,All MATLAB File(*.m,*.fig,*.mat,*.mdl);*.m,M-file(*.m);.*.fig,Figure(*.fig);.*.mat,MAT-flie(*.mat);.*.mdl,Models(*.mdl);.*.*,All Flies(*.*),.Save a file)显示结果如图11-55所示。,11.5.2 统计量计算界面设计,统计量计算界面主要处理描述集中程度的均值、中位数和众数，离散程度的方差、标准差、极差、最大值、最小值和变异系数以及偏度、峰度和直方图等内容。,（1）界面组成。首先打开一个空白输出编辑器出口，并从控件中选取16个静态文本框（Static Text）、14个编辑文本框（Edit Text）、1个触动按钮（Push Button）、3个面板（Panel）和一个坐标轴（axes1）控件，这些控件标签都是英文，其作用和含义主要让这些控件表示如图11-64所示的中文名称含义。（具体操作，是通过完成下面的第2步控件属性设计来实现）,（2）控件属性设计。每个控件都要通过其【属性查看器】进行设计，其中界面中的14个编辑文本框，除了“输入数据”编辑文本框外，其余13个编辑文本框的【Enable】属性都设计成【inactive】，其作用同静态文本一样，用来显示字符串数值，在这里主要是为了美观，以边框的方式呈现。各个控件的主要属性设计见表11-5。,（3）保存界面。单击输出编辑器窗口的保存按钮，并把界面命名为“tjljs”，这时系统自动生成“tjljs.fig”和“tjljs.m”两个文件。其中“tjljs.m”文件用来实现控件功能，需要用户自己添加程序。,