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第七章MATLAB的图形用户界面(GUI)程序设计Chapter8:DesignofMATLABofGUIprogram图形用户界面GUI(GraphicalUserInterfaces)是一种用户和计算机进行信息交流的工具和方法，由各种图形对象组成，在这种用户界面下，用户的命令和对程序的控制是通过鼠标等输入设备“选择”各种图形对象来实现的。软件开发者只需在由软件开发工具自动生成的程序代码中添加自己的运算或控制代码，就可以完成应用程序的设计。目前90%以上的应用程序和软件都是在GUI下运行的。MATLAB有两种GUI用户界面控件的创建方式，基于命令行的编程方式制作和基于MATLAB提供的图形用户界面开发环境GUIDE中的图形用户界面开发工具的GUI创建方式制作。这里主要介绍基于GUIDE的创建方式。MATLAB的GUI的基本图形对象分为控件对象uicontrol和用户界面菜单对象uimenu（包括固定菜单和现场菜单），简称控件和菜单。一.控件对象及属性(Objectanditsattributesofcontroller))1.GUI控件对象类型(Themodeofcontrollerobject)控件对象是事件响应的图形界面对象。当某一事件发生时，应用程序会做出响应并执行某些预定的功能子程序（Callback）.常用的基本控件：（1）按钮(PushButtons)：执行某种预定的单功能或操作；（2）双位开关按钮(ToggleButton)：产生一个动作并指示一个二进制状态（开或关），当鼠标点击它时按钮将下陷，并执行callback（回调函数）中指定的内容，再次点击，按钮复原，并再次执行callback中的内容；（3）单选框(RadioButton)：单个的单选框用来在两种状态之间切换，多个单选框组成一个单选框组时，用户只能在一组状态中选择单一的状态，或称为单选项；（4）复选框(CheckBoxes)：单个的复选框用来在两种状态之间切换，多个复选框组成一个复选框组时，可使用户在一组状态中作组合式的选择，或称为多选项；（5）文本编辑器(EditableTexts)：用来使用键盘输入字符串的值，可以对编辑框中的内容进行编辑、删除和替换等操作；（6）静态文本框(StaticTexts)：仅仅用于显示单行的说明文字；（7）滚动条(Slider)：可输入指定范围的数量值；（8）控件边框(Frames)：在图形窗口圈出一块区域；（9）列表框(ListBoxes)：在其中定义一系列可供选择的字符串；（10）弹出式菜单(PopupMenus)：让用户从一列菜单项中选择一项作为参数输入；（11）坐标轴(Axes)：用于显示图形和图象2.控件对象的描述(Descriptionofcontrollerobject)MATLAB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。一种为静态控件，是一种不产生响应的控件，如文本框等。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，既属性。属性由两部分组成：属性名和属性值，它们必须是成对出现的。控制对象的属性包括公共属性、基本控制属性、修饰控制属性、辅助属性和callback管理属性。3.控件对象的属性(Attributesofcontrollerobject)用户可以在创建控件对象时，设定其属性值，未指定时将使用系统缺省值。两大类控件对象属性：第一类是所有控件对象都具有的公共属性，第二类是控件对象作为图形对象所具有的属性。A,控件对象的公共属性Children取值为空矩阵，因为控件对象没有自己的子对象Parent取值为某个图形窗口对象的句柄，该句柄表明了控件对象所在的图形窗口Tag取值为字符串，定义了控件的标识值，在任何程序中都可以通过这个标识值控制该控件对象Type取值为uicontrol,表明图形对象的类型，用户不能改写这个属性UserDate取值为空矩阵，用于保存与该控件对象相关的重要数据和信息，用set和get函数可以访问该属性Visible取值为on或off，决定空间是否在图形窗口可见。B,控件对象的基本控制属性BackgroundColor取值为颜色的预定义字符或RGB数值Callback取值为字符串,可以是某个M文件名或一小段MATLAB语句，当用户激活某个控件对象时，应用程序就运行该属性定义的子程序。Enable取值为on（缺省值）,inactive和off，当取值为on时，无论何时激活控件对象matlab都执行Callback属性定义的子程序。Extend取值为四元素矢量[0，0，width,height],记录控件对象标题字符的位置和尺寸，该属性只能读不能写。ForegroundColor取值为颜色的预定义字符或RGB数值Max,Min取值都为数值String取值为字符串矩阵或数组，定义控件对象标题或选项内容Style取值可以是pushbutton,radiobutton,checkbox,edit,text,slider,frame,popupmenu或listbox，由相应的值定义控件的类型。Units计量单位，取值可以是pixels,normalized,inches,centimeters或pointsValue取值可以是矢量，也可以是数值，其含义及解释依赖于控件对象的类型C,控件对象的修饰控制属性FontAngle取值为normal,italic,oblique,定义字体的形态FontName取值为控件标题等字体的字库名，必须与系统支持的字库名一致。FontSize取值为数值，定义字号FontWeight取值为normal,light,demi或bold，定义字体的粗细。HorizontalAligment取值为left,center或right,定义对齐方式D,控件对象的辅助属性ListboxTop取值为数量值，定义列表框中最上方的字符串在string属性中的序号。SliderStop取值为两元素矢量[minstep,maxstep],用于slider控件Selected取值为on或offSlectionHighlight取值为on或off，决定控件对象被选中时，是否显示被选中的对象。E,Callback管理属性BusyAction取值为cancel或queue,决定采取的控制中断执行控件对象的Callback的调用方式。ButtonDownFun取值为字符串，一般为某个M文件名或一小段MATLAB程序CreateFun取值为字符串，一般为某个M文件名或一小段MATLAB程序DeletFun取值为字符串，一般为某个M文件名或一小段MATLAB程序HandleVisibility取值为on,callback或offInterruptible取值为on或off,决定控件对象的Callback是否可以被随后的callback调用中断。二．GUI开发环境(GUIDevelopmentEnvironment,GUIDE)MATLAB提供了一套可视化的创建图形窗口的工具，使用这个用户界面开发环境可方便的创建GUI应用程序,它可以根据用户设计的GUI布局，自动生成M文件的框架，用户可使用这一框架编制自己的应用程序。MATLAB可视化的创建图形用户接口（GUI）工具包括：*布局编辑器(LayoutEdtor)-------在图形窗口中加入及安排对象。*几何排列工具(AlignmentTool)-----调整各对象相互之间的几何关系和位置*属性编辑器(PropertyInspector)-----查询并设置属性值*对象浏览器（ObjectBrowser)-----用于获得当前MATLAB图形用户界面程序中所有的全部对象信息，对象的类型，同时显示控件的名称和标识，在控件上双击鼠标可以打开该控件的属性编辑器。*菜单编辑器(MenuEditor)-----建立窗口菜单条的菜单和任何构成布局的弹出菜单在MATLAB中，GUI的设计是以M文件的编程形式实现的，GUI的布局代码存储在M文件和MAT文件中，而在MATLAB6中有了很大的改变，MATLAB6将GUI的布局代码存储在FIG文件中，同时还产生一个M文件用于存储调用函数，在M文件中不再包含GUI的布局代码，在开发应用程序时代码量大大减少。GUI工具的使用1、布局编辑器(Layouteditor)的使用：在命令窗口输入GUIDE命令或点击工具栏中的guide图标都可以打开空白的布局编辑器，在命令窗口输入GUIDEfilename可打开一个已存在的名为filename图形用户界面。布局编辑器可以启动用户界面的控制面板，上述工具都必须从布局编辑器中访问。使用用户界面开发环境的一般步骤为：（1）布局编辑器参数设置选File菜单下的Preferences菜单项打开参数设置窗口，点击树状目录中的GUIDE，既可以设置布局编辑器的参数。（2）将控件对象放置到布局区a.用鼠标选择并放置控件到布局区内；b.移动控件到适当的位置；c.改变控件的大小；d.选中多个对象的方法；（3）布局编辑器的弹出菜单在任一控件上按下鼠标右键，会弹出一个菜单，通过该菜单可以完成布局编辑器的大部分操作。（4）激活图形窗口选Tools菜单中的ActivateFigure（Run）项或点击工具条上的ActivareFigure（Run）按钮,在激活图形窗口的同时将存储M文件和FIG文件，如所建立的布局还没有进行存储，用户界面开发环境将打开一个SaveAs对话框，按输入的文件的名字，存储一对同名的M文件和带有.fig扩展名的FIG文件。（5）运行GUI程序在命令窗口直接键入文件名或用openfig,open或hgload命令运行GUI程序。2．几何位置排列工具(Alignmenttool)的使用：可以通过选择工具栏中的排列工具图标打开排列工具窗口，用于调节各控件对象的水平、垂直位置和相互之间相对关系。3．用属性编辑器设置控件属性(SetattributesofcontrollerwithPropertyInspector)在属性编辑器中提供了所有可设置的属性列表并显示出当前的属性，用户可根据需要设置控件属性。（1）打开属性编辑器(OpeningPropertyInspector)：三种方法：1.用工具栏上的图标打开；2.从View菜单中选择PropertyInspector菜单项；3.在按鼠标右键弹出的PropertyInspector菜单中选择菜单项。（2）使用属性编辑器(UsingPropertyInspector)：属性编辑器中包含了控件的基本属性，都可以在编辑器中填写或更改属性值，一般情况下许多属性可采用默认值，只对与制作目的直接相关的属性进行编辑。4．菜单编辑器(MenuEditor)：用于制作GUI窗口的菜单，包括菜单的设计和编辑,菜单编辑器有八个快捷键：1）创造新的菜单项:Newmenu2）创造新的子菜单项:Newmenuitem3）创造新的鼠标右键菜单项:Newcontextmenu4）变为上一级菜单:Moveselecteditembackward5）变为下一级菜单:Moveselecteditemforward6）菜单项上移:Moveselecteditemup7）菜单项下移:Moveselecteditemdown8）删除菜单项:Deleteselecteditem可以利用它们任意添加或删除菜单,可以设置菜单项的属性,包括名称(Label)、标识(Tag)、选择是否显示分隔线(Separatorabovethisitem)、是否在菜单前加上选中标记(Itemischecked)、设置调用函数(Callback)。菜单编辑器的下方有两个可选择的页面，分别用于设计主菜单和鼠标右键菜单，鼠标右键菜单为主程序窗口和控件上的弹出菜单，可设计多个鼠标右键菜单，每个控件可以通过属性查询器中UIContextMenu选择一个鼠标右键菜单，UIContextMenu的缺省选项为(None)5．对象浏览器(ObjectBrowser