MATLAB图用户界面设计

1.图形窗口与坐标轴

图形对象句柄

• 句柄的概念
  在MATLAb中，用句柄来标识对象，通过句柄访问相应对象的属性。
  
• 访问图形对象
  对象句柄.属性名
  
• 获取特定图形对象句柄的函数：
  gcf:获取当前图形窗口的句柄。
  gca:获取当前坐标轴的句柄。
  gco:获取最近被选中的图形对象的句柄。
  findobj:按照指定的属性来获取图形对象的句柄。

图形对象属性

• 图形对象的常用公共属性：
  Children属性:该对象的所有子对象的句柄组成的一个向量
  Parent属性:该对象的父对象的句柄。
  Type属性:对象的类型,这是一个只读属性。
  Tag属性:用于给对象定义一个标识符。
  
• 图形对象的常用动态属性：
  KeyPressFcn属性:定义按下键盘按键事件的响应
  CreateFcn属性:定义创建图形对象时做出的响应。
  DeleteFcn属性:定义取消图形对象时做出的响应。
  WindowButtonDownFcn或 ButtonDownFcn属性:定义单击鼠标左键事件的响应。

图形窗口的操作

• 建立图形窗囗对象
  使用 figure函数,其调用格式为:
  句柄变量= figure(属性1属性值1属性2,属性值2,…)其中,属性用于设置图形窗囗的特征。
  句柄变量= figure
  figure(窗口句柄)
• 图形窗口属性
  MenuBar属性:控制图形窗口是否具有菜单条,其取值为’none’或 ‘figure’。
  Name属性:指定图形窗口的标题。
  NumberTitlel属性:决定着在图形窗囗的标题中是否以“Figure n:”为标题前缀。
  Color属性:设定图形窗口背景的颜色。
  Position属性:定义了图形窗口对象在屏幕上的位置和大小,值是一个4元行向量[x,y,w,h]。
  Units属性:定义图形窗口使用的长度单位。
  ‘pixels’
  ‘inches’
  ‘centimeters’
  ‘points’
  ‘normalized’
  

坐标轴对象的操作

• 建立坐标轴对象
  使用 axes函数,其调用格式为:
  句柄变量= axes(属性1属性值1属性2,属性值2,…)其中,属性用于设置坐标轴的特征。
  句柄变量= axes
  axes(坐标轴句柄)
• 坐标轴对象的属性
  Position属性:定义坐标轴在图形窗口中的位置和大小。
  UniTs属性:定义坐标轴使用的度量单位,默认值是’normalized’。
  Box属性:决定坐标轴是否带有边框,可取值是’on’或’off’(默认值)。
  GridLineStyle属性:用于定义网格线的类型,取值可以是’:’(默认值)、’-’、’-.’、‘–‘或’none’。
  Title属性:用于对坐标轴标题对象进行操作,取值是通过title函数建立的标题对象的句柄。
  XLabel、 YLabel、 ZLabe属性:取值分别是通过 xlabel、ylabel、zlabe函数建立的坐标轴标签对象的句柄。
  XLim、YLim、 ZIim属性:用于定义各坐标轴的下限和上限,取值是向量[Lmin,Lmax],默认值为[0,1]。
  XScale、 YScale、 ZScale属性:用于定义各坐标轴的刻度类型,可取值是 ‘linear’(默认值)、‘log’。
  View属性:用于定义视点,取值是向量[az,el],az定义视点的方位角,el定义视点的仰角。
  ColorOrder属性：用于设置多条曲线的颜色顺序，是一个n*3矩阵，矩阵的每一行用RGB三元组表示一种颜色，默认n为7。
  

2.曲线与曲面对象

曲线对象

• 建立曲线对象
  line函数的调用格式为：
  句柄变量= line(x, y, z,属性1,属性值1,属性2.属性值2.…)
  其中,x、y、z存储数据点的坐标,与plot、pl3函数含义相同。
• 曲线对象常用属性
  Color属性:定义曲线的颜色,默认值为[0 0 0]。
  LineStyle属性:定义线型,默认值为"-’。
  LineWidth属性:定义线宽,默认值为0.5磅。
  Marker属性:定义数据点标记符号,默认值为’none’。
  MarkerSize属性:定义数据点标记符号的大小,默认值为6磅。
  XData、 YData、 ZData属性:设置3个坐标轴的数据源。
  

曲面对象

• 建立曲面对象
  surface函数的调用格式为:
  句柄变量= surface(x,y.z,c,属性1.属性值,属性2.属性值2.…)
  其中,x、y、z存储数据点的坐标,与surf函数含义相同;c用于指定在不同高度下的曲面颜色。
• 与曲面形态有关的属性
  FaceColor属性:定义曲面网格片的颜色,可取值为:
  ‘flat’:每一个网格片用单一颜色填充
  ‘interp’:用渐变方式填充网格片。
  ‘none’:网格片无颜色。
  ‘texturemap’’:用Cdata属性定义的颜色填充网格片。
  RGB向量或代表颜色的字符。
  EdgeColor属性:定义曲面网格线的颜色。
  

光照处理

• 创建光源对象
  light函数的调用格式为:
  对象句柄=light(属性1,属性值1,属性2,属性值2,…)
  其中,属性指定光源的特性。
• 光源对象的属性
  Color属性:设置光的颜色。
  Style属性:设置光源类型,其取值为 ‘infinite’(默认值)或’local’。
  Position属性:指定光源位置。
• 设置光照模式
  lighting命令格式为:
  lighting选项
  其中,选项可取值为:
  flat
  gouraud
  phong
  none
  

图形对象的反射特性

• SpecularStrength属性:控制对象表面镜面反射的强度。
• DiffuseStrength属性:控制对象表面漫反射的强度。
• AmbientStrength属性:确定环境光的强度。
• SpecularExponent,属性:控制镜面反射指数。
• BackFaceLighting属性:控制对象内表面和外表面的差别。
  ‘unlit’
  ‘lit’
  ‘reverselit’(默认值)
  

3.图形用户界面设计方法

图形用户界面的组成

• 图形用户界面( Graphical User Interface,GUI):用户与计算机进行信息交流的窗口。
• 设计图形用户界面的方法
  调用建立用户界面控件的函数。
  使用 MATLAB提供的GUDE工具进行可视化设计。

控件对象及其操作

（1）常用控件

• 输入和输出类控件:编辑框、静态文本、列表框、滑动条等。
• 实施确认、选择操作类控件:按钮、双位按钮、单选按钮、复选框等。

（2）建立控件对象
uncontrol函数用于建立控件对象,其调用格式为:
句柄变量= uncontrol(图形窗口句柄,属性1,属性值1,属性2,属性值2)…
其中,属性及其取值决定了控件的特征。若省略图形窗口句柄,默认在当前图形窗口建立控件对象。

（3）控件对象的基本控制属性

• Style属性:定义控件对象的类型,例如 'pushbutton’表示按钮对象,'edit’表示编辑框,等等。
• String属性:定义控件对象的说明文字。
• Tog属性:标识控件对象。
• Enable属性:控制控件对象是否可用。
• Position属性:定义控件对象的位置和大小,其取值形式为[x,y,w,h]。
• Callback属性:属性值是描述命令的字符串或函数句柄。当选中控件时,系统将自动执行字符串描述的命令或调用句柄所代表的函数,实施相关操作。
  
  回调函数的定义格式：
  function 函数名（sourse，eventdata）
  …
  end
  
  

菜单对象

（1）建立菜单对象
uimenu函数用于创建、设置、修改菜单,其调用格式为：
一级菜单项句柄= uimenu(图形窗口句柄,属性1,属性值1,属性2,属性值2,…)
子菜单项句柄= uimenu(上级菜单项句柄,属性1,属性值1,属性2,属性值2).…

（2）菜单属性

• Label属性:用于定义菜单项的名字。
• Accelerator属性:用于定义菜单项的快捷键。
• Checked属性:指示菜单项是否已选中。
• Enable属性:控制菜单项的可选择性。
• Separator属性:用于在菜单中添加分隔线。
  
  

4.用户界面设计工具

图形用户界面设计窗口

（1）打开GUIDE

• 在 MATLAB命令行窗口输入guide命令。
• 在 MATLAB主窗口中选择“主页”选项卡,单击工具栏的“新建”命令按钮,再选择“应用程序”下的GUIDE命令。

（2）图形用户界面设计模板

• Blank GUI (Default)
• GUI with Uicontrols
• GUI with Axes and Menu
• Modal Question Dialog

（3）图形用户界面设计窗口

图形用户界面设计工具

（1）对象属性检查器

（2）菜单编辑器

• 菜单编辑器的构成
  工具栏
  菜单列表
  菜单属性面板
• 图形窗口的MenuBar属性
  figure
  none
  
  
  （3）对象浏览器
  

回调属性与回调函数

（1）回调属性

• Callback属性:按钮类控件和菜单项的单击事件的默认回调属性。
• ButtonDownFcn属性:定义单击鼠标键按下的响应。
• KeyPressFcn属性:定义键盘键按下的响应。
• SelectionChangeFcn属性:定义改变选项的响应。

（2）回调函数框架
function对象标识_Callback(hObject, eventdata, handles)
其中, hObject为发生事件的源控件, eventdata为事件数据, handles保存图形界面中所有对象的句柄.

（3）回调函数举例

• “绘图”按钮的Callback函数定义
  
• 菜单项的回调函数
  

5.APP设计工具

App Designer的使用

（1）打开 App Designer

• 在 MATLAB命令行窗口输入 appdesigner命令。
• 在 MATLAB主窗口中选择“主页”选项卡,单击工具栏“新建命令按钮,再选择“应用程序”下的“ App Designer”命令。

（2）App Designer窗口

• 快速访问工具栏
• 功能区
• App编辑器
  

（3）App编辑器

• 设计视图：用于编辑用户界面。
• 代码试图：用于编辑、调试、分析代码。

App组件

• 常用组件
• 容器组件
• 仪器组件
  

App程序

（1）类的基本结构

（2）访问权限

• private——私有的
  私有成员只允许在本类中访问。
• public——公有的
  公有成员可用于与App的其他类共享数据。

（3）运行App

• 在App设计器窗口中按"F5"键或单击工具栏上的“运行”命令按钮。
• 在MATLAB主窗口的当前文件夹双击 MLAPP文件。
• 在命令行窗口输入 MLAPP文件的主文件名。

（4）打包App应用
选中App Designer窗口的“设计器”选项卡，单击工具栏中的“App应用打包”按钮，弹出“应用程序打包”对话框。

6.图形用户界面应用举例

GUIDE设计实例

App Designer设计实例