Matlab GUI编程中文参考手册

用户界面（或接口）是指：人与机器（或程序）之间交互作用的工具和方法。如键盘、鼠标、跟踪球、话筒都可成为与计算机交换信息的接口。
 图形用户界面（Graphical User Interfaces  ，GUI）则是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象（Objects）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，比如实现计算、绘图等。
 假如读者所从事的数据分析、解方程、计算结果可视工作比较单一，那么一般不会考虑GUI的制作。但是如果读者想向别人提供应用程序，想进行某种技术、方法的演示，想制作一个供反复使用且操作简单的专用工具，那么图形用户界面也许是最好的选择之一。
 MATLAB为表现其基本功能而设计的演示程序demo 是使用图形界面的最好范例。MATLAB的用户，在指令窗中运行demo 打开那图形界面后，只要用鼠标进行选择和点击，就可浏览那丰富多彩的内容。
 即便比较熟悉MATLAB的读者，在他初次编写GUI程序时，也会感到棘手。为使读者获得制作自己GUI的体验，本章“入门”节提供了一个简单的示例。读者只要输入所提供的程序，就可引出相应的界面。
 本章第2节叙述图形用户界面的设计原则和一般制作步骤。第3、4节分别介绍用户菜单、用户控件的制作。出于“由浅入深”的考虑，前4节制作GUI是通过M脚本文件实现的。利用M函数文件制作GUI ，需要解决数据传递问题，为此专设第5节给予阐述和示例。MATLAB 5.x版为方便用户制作图形界面，提供了一个交互式的设计工具guide 。关于该工具的使用方法，被放在第6节中，以一个综合例题为设计目标逐步展开。
 在此提醒读者，假如要比较准确的理解本章程序和掌握本章内容，请先阅读第10章关于图柄的内容。
11.1 入门
【*例11.1-1】对于传递函数为 的归一化二阶系统，制作一个能绘制该系统单位阶跃响应的图形用户界面。本例演示：（A）图形界面的大致生成过程；（B）静态文本和编辑框的生成；（C）坐标方格控制键的形成；（D）如何使用该界面。
（1）产生图形窗和轴位框：
clf reset
H=axes('unit','normalized','position',[0,0,1,1],'visible','off');
set(gcf,'currentaxes',H);
str='\fontname{隶书}归一化二阶系统的阶跃响应曲线';
text(0.12,0.93,str,'fontsize',13);
h_fig=get(H,'parent');
set(h_fig,'unit','normalized','position',[0.1,0.2,0.7,0.4]);
h_axes=axes('parent',h_fig,...
   'unit','normalized','position',[0.1,0.15,0.55,0.7],...
   'xlim',[0 15],'ylim',[0 1.8],'fontsize',8);
 
图 11.1-1 产生坐标轴

（2）在坐标框右侧生成作解释用的“静态文本”和可接受输入的“编辑框”：
h_text=uicontrol(h_fig,'style','text',...
   'unit','normalized','position',[0.67,0.73,0.25,0.14],...
   'horizontal','left','string',{'输入阻尼比系数','zeta ='});
h_edit=uicontrol(h_fig,'style','edit',...
   'unit','normalized','position',[0.67,0.59,0.25,0.14],...
   'horizontal','left',...
   'callback',[...
      'z=str2num(get(gcbo,''string''));',...
      't=0:0.1:15;',...
      'for k=1:length(z);',...
      's2=tf(1,[1 2*z(k) 1]); ',...
      'y(:,k)=step(s2,t);',...
      'plot(t,y(:,k));',...
      'if (length(z)>1) ,hold on,end,',...
      'end;',...
     'hold off,']);
 
图 11.1-2  在图形界面中添加编辑框和文本框

（3）形成坐标方格控制按键：
h_push1=uicontrol(h_fig,'style','push',...
   'unit','normalized','position',[0.67,0.37,0.12,0.15],...
   'string','grid on','callback','grid on');
h_push2=uicontrol(h_fig,'style','push',...
   'unit','normalized','position',[0.67,0.15,0.12,0.15],...
   'string','grid off','callback','grid off');
 
图 11.1-3  添加了两个按键的图形界面

（4）输入阻尼比系数 ，可得单位阶跃响应曲线：
 
图 11.1-4  输入标量阻尼比所得到的响应曲线

 
图 11.1-5  输入阻尼比数组所得到的一组响应曲线

　

11.2 图形用户界面的设计原则和一般步骤
11.2.1 设计原则
11.2.2  一般制作步骤
11.3 界面菜单（uimenu）
11.3.1 图形窗的标准菜单
【例11.3.1-1】本例说明：如何隐藏和恢复标准菜单的显示。
（1）获得缺省设置的标准菜单
 figure

（2）隐去标准菜单的两种方法
set(H_fig , 'MenuBar','none')；
set(gcf,'menubar',menubar);

（3）恢复图形窗上标准菜单
set(gcf,'menubar','figure');

 图 11.3.1-1  含有菜单条的图形窗  图 11.3.1-2  移去菜单条的图形窗

　

11.3.2 自制的用户菜单
【*例11.3.2-1】本例演示：如何自制一个带下拉菜单表的用户菜单（如图11.3.2-1所示）。该菜单能使图形窗背景颜色设置为兰色或红色。
figure            %创建一个图形窗
h_menu=uimenu(gcf,'label','Color');   %制作用户顶层菜单项Color  <2>
h_submenu1=uimenu(h_menu,'label','Blue',... %制作下拉菜单项Blue    <3>
 'callback','set(gcf,''Color'',''blue'')');        %<4>
h_submenu2=uimenu(h_menu,'label','Red',... %制作下拉菜单Red     <5>
 'callback','set(gcf,''Color'',''red'')');        %<6>
 
图 11.3.2-1  创建用户菜单示例

　

11.3.3   用户菜单的属性
11.3.3.1 回调属性和菜单名
【*例11.3.3.1-1】本例的目标是：在图形窗上自制一个名为【Test】的“顶层菜单项”；当用鼠标点动该菜单项时，将产生一个带分格的封闭坐标轴。通过本例说明：（A）回调属性的运作机理；（B）用户顶层菜单项的制作（C）uimenu属性的设置方法；（D）复杂字符串的构成方法和注意事项。
（1）在MATLAB指令窗中运行以下程序可产生带分格的封闭坐标轴（见图11.3.3.1-1）
grid on,set(gca,'box','on')  

图11.3.3.1-1  带分格的封闭坐标轴

（2）在MATLAB指令窗中用以下eval指令可产生与图11.3.3.1-1相同的界面
eval('grid on,set(gca,''box'',''on'')')  

（3）产生图11.3.3.1-2界面的uimenu的书写格式一：直接连续表示法
uimenu('Label','Test','Callback','grid on,set(gca,''box'',''on''),')  
 
图11.3.3.1-2  通过顶层菜单Test形成的带分格的封闭坐标轴

（4）产生图11.3.3.1-2界面的uimenu的书写格式二：方括号续行号表示法
uimenu('Label','Test', ...
  'Callback',['grid on,' , ...
       'set(gca,''box'',''on'');'])  

（5）产生图11.3.3.1-2界面的uimenu的书写格式三：串变量法
Lpv='Test';
Cpv=['grid on,','set(gca,''box'',''on''),'];
uimenu('Label', Lpv, 'Callback' , Cpv)  

（6）产生图11.3.3.1-2界面的uimenu的书写格式四：构架表示法
PS.Label='Test';
PS.Callback=['grid on;','set(gca,''box'',''on'');'];
uimenu(PS)  

　

11.3.3.2 设置简捷键或快捷键
【*例11.3.3.2-1】本例目标：使图11.3.2-1所示菜单成为图11.3.3.2-1那样，Color菜单项及其下拉的Blue菜单各带一个简捷键，而另一项下拉菜单Red带一个快捷键。
[exm11332_1.m]
figure
h_menu=uimenu(gcf,'Label','&Color');   %带简捷键C的用户菜单Color <2>
h_submenu1=uimenu(h_menu,'Label','&Blue',... %带简捷键B的的下拉菜单Blue <3>
 'Callback','set(gcf,''color'',''blue'')');
h_submenu2=uimenu(h_menu,'label','Red',... %制作另一个下拉菜单Red
 'Callback','set(gcf,''color'',''red'')',...
 'Accelerator','r');       %为Red菜单设置快捷键R  <7>
 
图 11.3.3.2-1  为用户菜单设置快捷键

　

11.3.3.3 用户菜单的外观设计
【*例11.3.3.3-1】本例演示：（Ａ）把用户菜单 'Option' 设置为顶层的第３菜单项；（Ｂ）下拉菜单被两条分隔线分为三个菜单区；（Ｃ）最下菜单项又有两个子菜单组成。
（１）编写程序，生成如图11.3.3.3-1所示界面
[exm11333_1.m]
figure
h_menu=uimenu('label','Option','Position',3);
h_sub1=uimenu(h_menu,'label','grid on','callback','grid on');
h_sub2=uimenu(h_menu,'label','grid off','callback','grid on');
h_sub3=uimenu(h_menu,'label','box on','callback','box on',...
 'separator','on');               %<6>
h_sub4=uimenu(h_menu,'label','box off','callback','box off');
h_sub5=uimenu(h_menu,'label','Figure Color','Separator','on');    %<8>
h_subsub1=uimenu(h_sub5,'label','Red','ForeGroundColor','r',...   %<9>
   'callback','set(gcf,''Color'',''r'')');
h_subsub2=uimenu(h_sub5,'label','Reset',...
   'callback','set(gcf,''Color'',''w'')');
 
图11.3.3.3-1

（２）位置属性的获取
Pos_O=get(h_menu,'position'),     %查询Option菜单位置值
Pos_BoxOn=get(h_sub3,'position')    %查询box ob子菜单位置值
Pos_Red=get(h_subsub1,'position')   %查询red子菜单的位置值  
Pos_O =
     3
Pos_BoxOn =
     3
Pos_Red =
     1  

　

【*例11.3.3.3-2】本例演示：当某菜单项选中后，如何使该菜单项贴上检录符“√”。
[exm11333_2.m]
figure
h_menu=uimenu('label','Option');
h_sub1=uimenu(h_menu,'label','Grid on',...        %<3>
 'callback',[...
  'grid on,',...
  'set(h_sub1,''checked'',''on''),',...
  'set(h_sub2,''checked'',''off''),',...
 ]);
h_sub2=uimenu(h_menu,'label','Grid off',...        %<4>
 'callback',[...
  'grid off,',...
  'set(h_sub2,''checked'',''on''),',...
  'set(h_sub1,''checked'',''off''),',...
  ]); 
 
图 11.3.3.3-2   Grid on菜单选中后出现检录符

　

11.3.3.4 使能（Enable）与可见性（Visible）属性
【*例11.3.3.4-1】 本例目标：制作一个带四个子菜单项的顶层菜单项；该下拉菜单分为两个功能区；每个功能区的两个菜单项是相互对立的，因此采用使能属性处理；当图形窗坐标轴消隐时，整个坐标分隔控制功能区不可见。
（1）编写如下脚本M文件exm11334_1.m
[exm11334_1.m]
clf
h_menu=uimenu('label','Option');   %产生顶层菜单项Option
h_sub1=uimenu(h_menu,'label','Axis on'); %产生Axis on菜单项，由缺省设置而使能
h_sub2=uimenu(h_menu,'label','Axis off',...
   'enable','off');       %产生Axis off菜单项，但失能
h_sub3=uimenu(h_menu,'label','Grid on',...
   'separator','on','visible','off');  %产生与上分隔的Grid on菜单项，但不可见
h_sub4=uimenu(h_menu,'label','Grid off',...
   'visible','off');       %产生Grid off菜单项，但不可见
set(h_sub1,'callback',[...     %选中Axis on菜单项后，产生回调操作
   'Axis on,',...         %画坐标
   'set(h_sub1,''enable'',''off''),',...  %Axis on菜单项失能
   'set(h_sub2,''enable'',''on''),',...  %Axis off菜单项使能
   'set(h_sub3,''visible'',''on''),',...  %Grid on菜单项可见
   'set(h_sub4,''visible'',''on''),']);  %Grid off菜单项可见
set(h_sub2,'callback',[...     % %选中Axis off菜单项后，产生回调操作   
   'axis off,',...        %使坐标消失
   'set(h_sub1,''enable'',''on''),',...  %Axis on菜单项使能
   'set(h_sub2,''enable'',''off''),',...  %Axis off菜单项失能
   'set(h_sub3,''visible'',''off''),',...  %Grid on菜单项不可见
   'set(h_sub4,''visible'',''off''),']);  %Grid off菜单项不可见
set(h_sub3,'callback',[...     %选中Grid on菜单项后，产生回调
 'grid on,',...        %画坐标分格线
 'set(h_sub3,''enable'',''off''),',...  %Grid on菜单项失能
 'set(h_sub4,''enable'',''on''),']);  %Grid off菜单项使能
set(h_sub4,'callback',[...     %选中Grid off菜单项，产生回调
 'grid off,',...        %消除坐标分格线
 'set(h_sub3,''enable'',''on''),',...  %Grid on菜单项使能
 'set(h_sub4,''enable'',''off''),']);  %Grid off菜单项失能 
（2）在MATLAB指令窗中运行exm11334_1 ，得到图11.3.3.4-1所示的界面
 
图11.3.3.4-1

（3）选中【Option】菜单项，界面呈现如图11.3.3.4-2 所示。
 
图11.3.3.4-2

（4）选中【Option：Axis on】后，界面呈现如图11.3.3.4-3 所示。
 
图11.3.3.4-3

（5）选中【Option：Grid on】后，界面呈现如图11.3.3.4-4 所示。
 
图11.3.3.4-4

　

11.3.4  现场菜单的制作
【*例11.3.4-1】目标：绘制一条Sa曲线，创建一个与之相联系的现场菜单，用以控制Sa曲线的颜色。
（1）编写脚本M文件exm1134_1.m
[exm1134_1.m]
t=(-3*pi:pi/50:3*pi)+eps;
y=sin(t)./t;
hline=plot(t,y);         %绘制Sa曲线
cm=uicontextmenu;         %创建现场菜单
%制作具体菜单项，定义相应的回调
uimenu(cm,'label','Red','callback','set(hline,''color'',''r''),')
uimenu(cm,'label','Blue','callback','set(hline,''color'',''b''),')
uimenu(cm,'label','Green','callback','set(hline,''color'',''g''),')
set(hline,'uicontextmenu',cm)      %使cm现场菜单与Sa曲线相联系

（2）在指令窗中运行文件exm1134_1.m ，得到图11.3.4-1所示的（但为蓝色的）Sa曲线。
 
图 11.3.4-1  Context菜单
（3）将鼠标指针指向线条，点击鼠标右键的同时弹出现场菜单，在选中某菜单项（如Red）后，