第6章MATLAB-GUI程序設(shè)計

MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐MATLABGUI程序設(shè)計初步2021/5/91MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，在線交流，有問必答引言MATLAB的GUI程序設(shè)計可以用兩種方式實現(xiàn)，一種是借助GUI開發(fā)工具GUIDE，一種是利用m文件代碼構(gòu)建界面。采用GUIDE進行設(shè)計的方法所見即所得，直觀方便，很容易上手。本章主要介紹利用GUIDE方法進行設(shè)計的步驟。有興趣的用戶可以進一步了解學習全部利用m文件代碼構(gòu)建界面及執(zhí)行程序的方法。2021/5/92MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答本章主要內(nèi)容6.1GUI設(shè)計工具Guide簡介6.1.1GUIDE的啟動6.1.2GUI界面的創(chuàng)建6.2GUI程序設(shè)計示例6.2.1“HelloWorld”程序的設(shè)計6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序2021/5/93MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.1GUI設(shè)計工具Guide簡介2021/5/94MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答MATLAB提供了用戶圖形界面開發(fā)程序GUIDE，支持可視化編輯。它是一種基于事件或者說是事件驅(qū)動的程序（eventdriven），類似于方便易用的VisualBasic。2021/5/95MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.1.1GUIDE的啟動可以如下不同方式啟動GUIDE：1.在命令窗口提示符下輸入guide；2.在工具欄選打開；3.在Start菜單中選MATLAB>GUIDE(GUIBuilder)；4.MATLABFile菜單中選New>GUI。2021/5/96MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.1.1GUIDE的啟動以上面任一種方式打開GUIDE后，即下圖的啟動界面。GUIDE啟動界面2021/5/97MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.1.2GUI界面的創(chuàng)建

用戶創(chuàng)建新的GUI，也可打開已有的GUI。創(chuàng)建界面時還可在模板基礎(chǔ)上進行，在選擇GUI模板時，啟動界面右側(cè)提供了預覽。以“GUIwithaxesandmenu”模板創(chuàng)建的GUI初始界面。2021/5/98MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2GUI程序設(shè)計示例2021/5/99MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答概述

本節(jié)通過2個示例，演示MATLAB的GUI程序設(shè)計。一個是“HelloWorld”程序，作為初步了解。一個用來演示控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)典型環(huán)節(jié)的響應曲線，具有一定實用性。2021/5/910MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.1“HelloWorld”程序的設(shè)計下面以一個類似于學習其它程序設(shè)計的第一個程序“HelloWorld”為例，講解GUIDE的有關(guān)知識。程序的目標是當按下按鈕時，由文本控件顯示“HelloWorld”。2021/5/911MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答顯示控件名稱的設(shè)置界面對界面左側(cè)的控件如果不夠熟悉的話，可以通過File>Preferences選項，選中“Shownamesincomponentpalette”

2021/5/912MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答GUI設(shè)計界面在顯示控制圖標的同時，還顯示控件名稱GUI設(shè)計界面2021/5/913MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.1“HelloWorld”程序的設(shè)計1.“HelloWorld”程序界面設(shè)計2.“HelloWorld”程序的設(shè)計3.程序測試運行2021/5/914MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.1“HelloWorld”程序的設(shè)計

——1.“HelloWorld”程序界面設(shè)計GUI設(shè)計中的界面設(shè)計部分比較容易。在窗口上添加一個按鈕控件（PushButton）和一個文本控件（StaticText）?？梢噪p擊控件調(diào)出屬性編輯器進行其屬性的設(shè)置。2021/5/915MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答本例中，設(shè)按鈕控件的“String”屬性為“問候”，“Tag”屬性為“helloBt”，見右圖按鈕屬性設(shè)置2021/5/916MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答設(shè)置文本控件的“String”屬性為空，表示初始狀態(tài)下不顯示任何信息，“Tag”屬性為“helloStr”，為顯示清楚，設(shè)其“FontSize”屬性為“28”。見右圖文本控件屬性設(shè)置2021/5/917MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.1“HelloWorld”程序的設(shè)計

——1.“HelloWorld”程序界面設(shè)計需要注意的是，“Tag”屬性設(shè)置要唯一，因為“Tag”屬性是唯一標識控件的。至此，我們的界面設(shè)計工作完成。在保存時，會生成2個文件，一個是helloworld.fig，一個是helloworld.m。2021/5/918MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.1“HelloWorld”程序的設(shè)計

——1.“HelloWorld”程序界面設(shè)計此外可通過Tools>MenuEditor進行類似于Windows程序的菜單設(shè)計。編輯窗口見左圖，效果見右圖。菜單設(shè)計的編輯窗口菜單效果圖2021/5/919MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.1“HelloWorld”程序的設(shè)計

——2.“HelloWorld”程序的設(shè)計按照要求，我們可以給按鈕添加動作，即給它編寫一個回調(diào)函數(shù)（Callback）。右鍵單擊按鈕，選擇ViewCallbacks>Callback自動打開helloworld.m文件并指向該回調(diào)函數(shù)。根據(jù)需要為其添加語句。程序?qū)⒕浔痟andles的helloStr（即文本控件）“String”屬性設(shè)置為“HelloWorld”，即完成了設(shè)計要求。2021/5/920MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.1“HelloWorld”程序的設(shè)計

——2.“HelloWorld”程序的設(shè)計下面這段程序的意思是當點擊按鈕時，即由程序設(shè)置文本控件的“String”屬性值為“HelloWorld”。functionhelloBt_Callback(hObject,eventdata,handles)set(handles.helloStr,'String','HelloWorld!');2021/5/921MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.1“HelloWorld”程序的設(shè)計

——2.“HelloWorld”程序的設(shè)計注意回調(diào)函數(shù)的概念，它指的是在對象的某一個事件發(fā)生時，MATLAB內(nèi)部機制允許自動調(diào)用的函數(shù)。其幾個參數(shù)的意思分別為

hObject表示當前窗口的句柄；

eventdata表示事件代碼，為保留

handles是該窗口中的所有句柄的集合?；卣{(diào)函數(shù)有的是針對窗口而言的，有的是對具體控件而言的，學會回調(diào)函數(shù)的編寫有助于高效編寫MATLABGUI程序2021/5/922MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.1“HelloWorld”程序的設(shè)計

——3.程序測試運行在程序編輯窗口運行測試，或在命令窗口鍵入程序名稱“helloworld”，即可運行。如下圖：helloworld程序運行界面2021/5/923MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.1“HelloWorld”程序的設(shè)計

——3.程序測試運行注意：當不小心將helloworld.fig關(guān)掉后，再次編輯需要重新打開。其方法可以通過File>New>GUI>OpenExistingGUI來打開。如按照一般理解選擇File>Open項的話，只能打開其運行窗口而不可編輯。2021/5/924MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序1.程序功能描述2.程序界面設(shè)計3.程序代碼設(shè)計4.程序測試運行2021/5/925MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序1.程序功能描述進行控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示，包括了典型環(huán)節(jié)運行效果的演示與代碼的展示。也可以在代碼區(qū)輸入繪制曲線語句并通過點擊定制曲線按鈕繪制曲線。2021/5/926MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序2.程序界面設(shè)計根據(jù)程序功能要求，添加不同控件，并設(shè)置控件各自的屬性。(1)Axes控件作用為顯示圖形，典型環(huán)節(jié)的階躍響應曲線及定制曲線都在此處進行顯示?！癟ag”屬性設(shè)為myAxes。(2)Panel控件用來盛放其它控件，這里盛放的是代碼區(qū)。“Tag”屬性設(shè)為uipanel?！癟itle”屬性設(shè)為空。2021/5/927MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序(3)EditText控件用于輸入和顯示文本。此處作為代碼區(qū)，主要作用為展示典型環(huán)節(jié)的代碼、輸入用戶定制的曲線代碼。“Tag”屬性設(shè)為：strCode?！癝tring”屬性設(shè)為：

Pleaseinputcommandforexample:x=0:0.1:4*pi;y=sin(x);

這為用戶定制曲線提供了一個例程。2021/5/928MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序(4)StaticText控件作為標識，提示位于其下方的ListBox控件選項是進行典型環(huán)節(jié)的演示的?！癟ag”屬性設(shè)為txtDemo，“String”屬性設(shè)為典型環(huán)節(jié)演示。(5)ListBox控件類似于一組復選框，用戶可以從中選擇不同選項。“Tag”屬性設(shè)為：lstBox“String”屬性設(shè)為：比例環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)比例微分環(huán)節(jié)比例積分環(huán)節(jié)表示此列表共有4項內(nèi)容即4個典型環(huán)節(jié)可選。2021/5/929MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序(6)PushButton控件表現(xiàn)為一個按鈕。本例中使用了兩個此控件。一個用于定制曲線的繪制。用戶在代碼區(qū)輸入繪制曲線語句后，點擊此按鈕進行曲線的繪制?！癟ag”屬性設(shè)為btnDraw，“String”屬性設(shè)為定制曲線，“TooltipString”屬性設(shè)為在代碼區(qū)中輸入曲線參數(shù)，繪制任意曲線。這樣當用戶將光標置于按鈕之上時，會有相應的提示信息。一個用于關(guān)閉運行窗口。“Tag”屬性設(shè)為btnClose，“String”屬性設(shè)為關(guān)閉，“TooltipString”屬性設(shè)為關(guān)閉窗口。2021/5/930MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序設(shè)定完成的界面草圖如右圖

程序界面設(shè)計草圖2021/5/931MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序至此，本例所需的控件已設(shè)置完畢。在最初按照草圖添加部署了所有的控件后，往往不會排列得很整齊。此時可根據(jù)需要進行控件的排列。2021/5/932MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序如在本例中，要將位于窗口右側(cè)的4個控件豎排整齊，則可在窗口選Tool>AlignObjects彈出的窗口中進行選擇，如圖。界面控件布局設(shè)置2021/5/933MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序3.程序代碼設(shè)計根據(jù)要求，在選擇典型環(huán)節(jié)時需要設(shè)置回調(diào)函數(shù)。此外，對兩個按鈕控件也要設(shè)置回調(diào)函數(shù)?；卣{(diào)函數(shù)的生成在前一個例子已講過，這里不重復。這里只給出相應的代碼段供參考。2021/5/934MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序(1)定制曲線按鈕的回調(diào)函數(shù)functionbtnDraw_Callback(hObject,eventdata,handles)trystr=char(get(handles.strCode,'String'));%將在代碼區(qū)輸入的代碼轉(zhuǎn)換成數(shù)組

str0=[];forii=1:size(str,1)%對str的每行操作

str0=[str0,deblank(str(ii,:))];%將str第ii行去掉空格后作為向量str0的一個元素endeval(str0);%執(zhí)行代碼axes(handles.myAxes);%將myAxes設(shè)為當前坐標系plot(x,y);%繪制曲線catcherrordlg('請重新檢查輸入數(shù)據(jù)!');%如有數(shù)據(jù)錯誤，捕獲并給出提示end2021/5/935MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序(2)典型環(huán)節(jié)列表框的回調(diào)函數(shù)functionlstBox_Callback(hObject,eventdata,handles)v=get(handles.lstBox,'value');%取出所選項的值%對不同選項，進行對應環(huán)節(jié)曲線的繪制和代碼的展示switchvcase1,%比例環(huán)節(jié)

str1='nump=3;denp=1;';%繪制比例環(huán)節(jié)曲線的代碼

str2='t=0:0.1:10;';str3='[y,t,x]=step(nump,denp,t);';%將代碼作為數(shù)組賦值給代碼區(qū)的String屬性，即展示代碼

set(handles.strCode,'String',char(str1,str2,str3));%將所選環(huán)節(jié)名稱顯示在panel控件上

set(handles.uipanel,'Title','比例環(huán)節(jié)');case2,%慣性環(huán)節(jié)

str1='numg=1;deng=[0.21];';str2='t=0:0.1:10;';str3='[y,t,x]=step(numg,deng,t);';set(handles.strCode,'String',char(str1,str2,str3));set(handles.uipanel,'Title','慣性環(huán)節(jié)')

2021/5/936MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的GUI設(shè)計示例――控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的演示程序case3,%比例微分

str1='K=2;T=0.1;N=5;numpd=[K*TK];denpd=[T/N1];';

str2='t=0:0.1:10;';str3='[y,t,x]=step(numpd,denpd,t);';set(handles.strCode,'String',char(str1,str2,str3));set(handles.uipanel,'Title','比例微分環(huán)節(jié)');case4,%比例積分

str1='K=4;T=0.2;numpi=[K*TK];denpi=[T0];';str2='t=0:0.1:10;';str3='[y,t,x]=step(numpi,denpi,t);';set(handles.strCode,'String',char(str1,str2,str3));set(handles.uipanel,'Title','比例積分環(huán)節(jié)');end%axes(handles.myAxes);%將myAxes設(shè)為當前坐標系btnDraw_Callback(hObject,eventdata,handles)%調(diào)用定制曲線按鈕的回調(diào)函數(shù)進行曲線繪制2021/5/937MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實踐，北京航空航天大學出版社，2009.8.在線交流，有問必答6.2.2一個實用的