實驗八圖形用戶界面設計

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1、實驗八? 圖形用戶界面(GUI)設計 （說明：本次實驗在4學時內獨立完成） 一、實驗目的 1. 熟悉各種控件和界面菜單的制作。 2. 學會編寫控件對象的回調程序（callback函數）。 3. 熟練使用GUI開發(fā)工具GUIDE設計用戶界面。 二、實驗預備知識 圖形用戶界面(Graphical User Interface，簡稱GUI) 是指由窗口、光標、按鍵、菜單、文字說明等對象構成的一個人與計算機的交互界面。用戶通過一定的方法（如鼠標或鍵盤）選擇、激活這些圖形對象，使計算機產生某種動作或變化，比如實現計算、繪圖等。GUI的最重要組成是用戶菜單(ui

2、menu)和用戶控件(uicontrol)。關于界面菜單，可以參考課件相關部分的介紹，這里主要介紹控件的類型、屬性和制作方法。 1. 用戶控件的類型 控件是事件響應的圖形對象。當某一事件發(fā)生時，應用程序會做出響應并執(zhí)行某些預定的功能子程序（即回調函數Callback）。MATLAB中有10種不同類型的控件(下圖)： ①單功能按鈕(Push Button)；②單選按鈕(Radio Button)；③雙位按鈕(Toggle Button)；④復選框(Check Box)；⑤列表框(List Box)；⑥彈出框(Popup Menu)；⑦靜態(tài)文本框(Static Text)；⑧可編輯文本框(E

3、dit Text)；⑨滑標或滾動條(Slider)；⑩框架(Frame)。 這些控件大致可分為兩種，一種為動作控件，鼠標點擊這些控件時會產生相應的響應；一種為靜態(tài)控件，是不產生響應的控件，如靜態(tài)文本框等。 表1給出了各種控件的描述。 2. 用戶控件的屬性 每種控件都有一些可以設置的屬性參數，用于表現控件的外形、功能及效果。屬性由兩部分組成：屬性名和屬性值，它們必須是成對出現的。 用戶可以在創(chuàng)建控件對象時，設定其屬性值，未指定時將使用系統(tǒng)缺省值。 下面介紹部分較常用的控件屬性： l Tag 取值為字符串，定義了控件的標識(標簽)，在任何程序中都可 以通過這

4、個標識控制該控件對象。 l Style 表明控件對象的類型，取值為表1所列10種當中之一。 l String 定義控件對象的標題或選項內容（即控件上用戶想要顯示的內容），取值為字符 串或數組。 l Units 單位屬性，取值可以是pixels, normalized(歸一化), inches, centimeters或 points。GUI設計時經常使用歸一化單位。 表1：各種控件的外形、特征及應用 l Position 指明控件的位置。其值是4元素向量[left bottom width height], 前2個指明控件左下角在其父對象(一般是圖形窗)左下角的位

5、置，后兩個指明控件的高度和寬度。這些值的單位由Units屬性給出。 l Max 控件的最大值屬性，其值為一標量，不同的控件類型有不同的最大值屬性。默認值是1。對于滑標(滾動條)，Max屬性值定義了滑標的最大值；對于彈出式菜單，則定義了最大下標值；對于可編輯文本框，當Max－Min >1 時，可編輯多行文本。 l Min 控件的最小值屬性，其值為一標量，不同的控件類型有不同的最小值屬性。默認值是0。對于滑標，Min屬性值定義了滑標的最小值；對于彈出式菜單，則定義了最小下標值。 l Value 控件的當前值屬性，其值為一標量或向量，取決于控件類型。單選按鈕以及復選框被選中（on

6、態(tài)）時，其當前值屬性Value的屬性值應設定為Max屬性的值（即該控件類型的最大值）；反之未被選中時（off態(tài)，默認），則Value屬性設定為Min的屬性值。對于滑標，其Value屬性值的設置范圍是[Min, Max]；對于彈出式菜單，把Value值設置為1時，表示選中第一項，設置2則選中第二項，以此類推，反之，選中第一項，則彈出菜單的value值為1，......；文本對象和功能按鈕無此屬性。 l Callback 回調屬性，其值為字符串,可以是某個M文件名或一小段MATLAB語句，當用戶激活某個控件對象時，應用程序就運行該屬性定義的子程序，使控件產生動作。后面將重點介紹callbac

7、k程序的編寫。 3. 制作用戶控件 用戶控件通過使用命令uicontrol來制作，其使用格式為： H=uicontrol(H_parent,’PN’,PV,…) 其中，H是用戶控件的句柄，H_parent是其父對象句柄。PN,PV為(屬性名，屬性值)二元組，用來定義控件的屬性。 例1：h1=uicontrol(gcf,'style','radio','string','斜體', 'units',... 'normalized','position',[0.6 0.4 0.1 0.05])； % 用uicontrol指令在當前窗口創(chuàng)建一個單選按鈕(radiobutton) set

8、(h1,’Value’,get(h1,’Max’)); % 單選按鈕“斜體”默認為選中狀態(tài) h2=uicontrol(gcf,'style','slider','Max',2.02,'Min',0.02,... 'sliderstep',[0.01 0.05],'value',0.5,'units','normalized',... 'position',[0.6 0.48 0.2 0.05]); % 該語句創(chuàng)建了一個滑標，其中Max和Min屬性的值決定了滑標表示的數值的上下限，即[0.02 2.02]?；瑯说膕liderstep屬性是一個二元數組，第一個元素決定由兩端箭頭操縱滑動時的

9、步長(微調)，本例為0.01×(2.02－0.02)；第二個元素決定游標操縱滑動時的步長(粗調)，本例為0.05×(2.02－0.02)。 h3=uicontrol(gcf,'style','text','string','當前滑標值=0.5',... 'units','normalized','position',[0.6 0.55 0.2 0.04]); %創(chuàng)建文本框 set(h2,'callback',['z=get(gcbo,''value'');','set(h3,''string'',[''當前滑標值='',num2str(z)])']); % 在文本框顯示滑標當

10、前值；gcbo 返回當前正在執(zhí)行回調動作的對象(此處是h2)的句柄 h_check1=uicontrol(gcf,'style','checkbox','string',... '最大峰值','units','normalized','position',[0.6 0.32 0.2 0.04]); h_check2=uicontrol(gcf,'style','checkbox','string',… '上升時間(0->0.95)','units','normalized','position',... [0.6 0.25 0.2 0.04]); % 創(chuàng)建2個復選框 程序運行結果

11、如圖所示，若只勾選第一個復選框“最大峰值”，則該控件的當前值value等于最大值Max(=1)，第二個復選框的當前值value值則等于最小值Min(=0)。在命令窗口輸入get(h_check1,'value')以及get(h_check2,'value')可以查看到兩個復選框的當前值。 5. 編寫回調函數 設置控件之后，要想讓控件產生動作，完成用戶的意圖就需要合理設置控件的回調屬性(callback)，把能完成用戶意圖的一條或幾條Matlab指令以字符串(i.e.加單引號對)的形式設置為callback的屬性值，如例1中： set(h2,'callback',['z=get(gcbo,

12、''value'');','set(h3,''string'',[''當前滑標值='',num2str(z)])']); % 單引號中的雙引號代表單引號 滑標對象h2的callback屬性值（單引號對中的內容）包含下列2條指令 z=get(gcbo,'value'); set(h3,'string',['當前滑標值=',num2str(z)])；% 用[]構成字串矩陣 這兩條指令的目的是把滑標選擇的數值實時地在文本框h3中顯示出來。第一條指令是獲取當前正在執(zhí)行回調動作的對象（即滑標的移動）的當前值value，第二條指令是把該值作為文本框（h3是其句柄）的顯示字串。注意，這里z是數值，把

13、它顯示為字符時，要用num2str函數先轉換成字符型數據。 如果回調屬性有較多條Matlab語句，為了提高效率，一般把它們集中寫成一個函數M文件，稱之為回調函數（callback函數）。其一般格式： 上例中，如果把回調程序寫成M文件，則代碼如下： function callslider(h2,h3) z=get(h2,'value'); set(h3,'string',['當前滑標值=',num2str(z)])； 相應地，callback屬性值應改為回調函數名： set(h2,'callback',’callslider(h2,h3)’); 該指令將調用回調函數，并把滑標

14、句柄h2和文本框句柄h3傳遞給回調函數的輸入參數。 6. GUI開發(fā)環(huán)境(GUI Development Environment, GUIDE) MATLAB提供了一套可視化的創(chuàng)建圖形用戶界面的工具GUIDE，使用GUIDE可方便的創(chuàng)建GUI應用程序，無需用戶編寫繁瑣的控件和菜單的創(chuàng)建程序。它可以根據用戶設計的GUI布局，自動生成M文件的框架，用戶使用這一框架編制自己的應用程序。 打開GUI開發(fā)工具GUIDE的方法：在命令窗口輸入guide，出現下圖所示的對話窗。 點選Blank GUI(Default)，再點OK，引出GUI空白界面編輯器，如下圖所示。圖中左側的“對象模

15、板區(qū)”呈現的所有控件和組件的默認外形，若想使控件、組件圖標和其名稱一起顯示，應采用下列步驟設置： l 點擊界面編輯器的菜單項File->Preference，引出GUI選項設置界面； l 勾選“Show names in component palette”項，再點擊OK； 一般來說，在利用界面編輯器設計應用界面之前，應根據任務要求繪制應用界面的草圖，合理地布局各個控件，然后再使用界面編輯器設計、制作自己的GUI界面。 圖：GUI界面編輯器 三、實驗內容及要求 1. 實例練習一 上機練習指導書中例1的程序，初步熟悉控件的制作、控件屬性的設置以及回調函數的編寫。 2. 實例練

16、習二 ——電子波動性MATLAB仿真的界面設計 練習給實驗五設計GUI界面。界面要求如下：① 縫寬a，縫間距b，觀察屏的距離D以及加速電壓U通過界面輸入； ② 可選擇電子數N=200、N=2000、N=20000； ③ 可選擇繪制概率密度的理論分布曲線； ④ 能設置坐標軸背景色和電子顏色。 界面布局(草圖)如圖所示。 其中使用： 1個軸對象 (Axes，用于顯示圖形)、5個靜態(tài)文本框(Static text，注釋用。一個顯示標題，其余四個顯示參數名)、4個編輯框(Edit text，用于輸入參數值)、1個彈出框(Popup menu，提供3種互斥選項)、1個單選按鈕(Ra

17、dio button)、1個單功能按鈕(Push button，用于運行仿真)、2個界面菜單（用于顏色設置）。 繪制好草圖之后，進入GUIDE開發(fā)環(huán)境設計界面。具體步驟如下： ⑴ 開啟GUI界面編輯器 命令窗口輸入guide指令，點選Blank GUI(Default)，引出GUI空白界面編輯器。 ⑵ 為界面設計工作區(qū)引入坐標參考系 目的是為了方便在界面上進行控件的布置。方法：點擊界面編輯器菜單Tools?Grid and Rulers，彈出對話框，全部勾選即可（網格的大小可選）。 ⑶ 界面窗屬性設置 l 拖拉界面設計工作區(qū)右下角的小黑方塊句柄，使其長寬調整到希望

18、的大小，它就是未來 應用界面出現時的“默認大小”。 l 雙擊界面編輯器的設計工作區(qū)，引出“窗屬性編輯器”（下圖），設置下列屬性值： Resize on % 該設置很重要，它決定未來界面窗是否可縮放 Units normalized % 采用歸一化單位計量窗口大小和位置，縮放時將保持該比例 ⑷ 根據要求進行界面的構建 按照前面的草圖，布置各個控件和組件。 ① “軸”組件的創(chuàng)建 l 在對象模板區(qū)，點選“軸(Axes)”圖標到設計工作區(qū)的適當位置； l 用鼠標拉出適當大小的“軸位框”，以供繪制電子的衍射圖形使用； l 雙擊軸位框，引出

19、“屬性編輯器(Property Inspector)”，進行如下屬性設置： Units normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持軸與界面之間的比例 NextPlot add % 相當于hold on 功能，以添加的方式繪制多個電子圖形 Box on % 封閉軸位框 XLim [-5e-5 5e-5] % X軸范圍 YLim [-4e-5 4e-5] % Y軸范圍 要注意Tag(標簽)屬性的值，其默認值是Aexs1，可以改。在回調函數中就是通過這個標識名來控制該對象的。另外，通過改變Position

20、屬性的4個值（它們的單位是相對單位，即normalized），還可以精確調整軸位框的位置和大?。ㄏ峦?。 ② 制作顯示大標題的“靜態(tài)文本框”控件 所設計的GUI界面總計有5個靜態(tài)文本框，一個用于顯示大標題，其余四個顯示仿真 參數的名稱。先介紹顯示標題的靜態(tài)文本框的制作，其余的后面介紹。 l 點選對象模板區(qū)的“Static Text”圖標到設計工作區(qū)上端的適當位置，并用鼠標拉出適當的大小(提示：還可以在Position屬性中精確調整其大小)。 l 雙擊靜態(tài)文本框，引出屬性編輯器，設置屬性： Units normalized % 采用相對度量單位，窗縮放時保持與界面之間的比例

21、 String 電子波動性的MATLAB仿真 % 顯示大標題 Tag text1 % 該文本框的標識名，默認值text1，可以改 FontUnits normalized % 采用相對度量單位，窗縮放時保持字體大小比例 FontSize 0.5 % 框內字體的相對大小(框高度為1) FontWeight Bold % 粗體字 ③ 制作“組件盤” 下面引入“組件盤(Panel)”作為仿真的參數區(qū)。在組件盤內集中布置4個顯示仿真參數

22、 名的靜態(tài)文本框和4個輸入參數值的可編輯文本框以及1個彈出框（見草圖）。 l 點選模板區(qū)的“組件盤(Panel)”圖標到軸位框右側的適當位置（參見草圖），并拉出適當的大小以容納8個文本框和1個彈出框。 l 雙擊組件盤，引出屬性編輯器，設置屬性： Units normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持與界面之間的比例 Tag uipanel1 % 默認值的標識名，可以改 Title 仿真參數 % 組件盤的標題 TitlePosition centertop % 標題位置

23、 FontSize 9.0 % 框內字體的相對大小(單位points) 順便指出，當字體大小的單位選為normalized時，FontSize總顯示為-1，而無法設置。 ④ 制作4個顯示仿真參數名的“靜態(tài)文本框”控件 l 點選4個對象模板區(qū)的“Static Text”圖標到組件盤的適當位置(參考草圖)，并用鼠標拉出適當的大小。 l 雙擊其中第一個靜態(tài)文本框，引出屬性編輯器，設置屬性： Units normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持與界面之間的比例 String a(nm) % 縫寬a

24、，單位nm Tag text2 % 該文本框的標識名，默認值text2，可以改 FontUnits normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持字體大小比例 FontSize 0.6 % 框內字體的相對大小(框高度為1) l 仿照上述方法，依次設置其余3個靜態(tài)文本框的屬性。 ⑤ 制作4個用于輸入相應參數值的“可編輯文本框(Edit Text)” l 點選4個對象模板區(qū)的“Edit Text”圖標到組件盤的適當位置(注意與相應參數對應，參考草圖)，并用鼠標拉

25、出適當的大小。 l 雙擊其中第一個文本框（用于輸入參數a的值），引出屬性編輯器，設置屬性： Units normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持與界面之間的比例 String 200 % 縫寬a為200nm Tag edit1 % 該文本框的標識名，默認值edit1，可以改 FontUnits normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持字體大小比例 FontSize 0.5 % 框內字體的相對大小(框高度為1)

26、 l 仿照上述方法，依次設置其余3個編輯文本框的屬性，各參數初始值：縫間距b=1mm，加速電壓U=1000V，觀察屏距離D=0.25m。 ⑥ 制作“彈出框(Pop-up Menu)” l 點選對象模板區(qū)的“Pop-up Menu”圖標到組件盤的適當位置(參考草圖)，并用鼠標拉出適當的大小。 l 雙擊彈出框，引出屬性編輯器，設置屬性： Units normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持與界面之間的比例 String N=2000 N=200 N=20000 % 三種可供選擇的電子數目，注意要寫成3行的形式

27、 Tag popupmenu1 % 該文本框默認的標識名，可以改 FontUnits normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持字體大小比例 FontSize 0.6 % 框內字體的相對大小(框高度為1) Value 1.0 % 彈出框的當前值屬性的默認值，=1 默認選第一項，=2 選第二項，=3 第三項 至此，組件盤內的快件都已制作完畢。如果拖動組件盤，則組件盤內所有的控件都將隨之移動。注意，“先有組件盤，然后把控件放置在組件盤”的次序不能顛倒

28、，否則各組件不會隨之移動。 ⑥ 制作“按鈕組(Button Group)” 草圖中有2個按鈕：單選按鈕(radio button)和單功能按鈕(push button)。類似于上面組件盤的引入，這里引入按鈕組，將這2個按鈕統(tǒng)統(tǒng)放置其中。這樣整個界面顯得干凈，整齊。 l 點選模板區(qū)的“按鈕組(Button Group)”圖標到組件盤下方的適當位置（參見草圖），并拉出適當的大小以容納至少2個按鈕。 l 雙擊Button Group，引出屬性編輯器，設置屬性： Units normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持與界面之間的比例 Ta

29、g uipanel2 % 默認值的標識名，可以改 Title % 按鈕組的標題為空，也可設置 ⑦ 制作“單選按鈕(Radio Button)” l 點選模板區(qū)的“單選按鈕(Radio Button)”圖標到按鈕組中的適當位置（參見草圖），并拉出適當的大小。 l 雙擊單選按鈕，引出屬性編輯器，設置屬性： Units normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持與界面之間的比例 String 概率密度理論曲線 % 注釋字串 Tag radiobutton1

30、 % 默認標識名 FontUnits normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持字體大小比例 FontSize 0.55 % 框內字體的相對大小(按鈕高度為1) Value 0 % 單選按鈕當前值屬性的默認值，=0 默認不選，=1 默認選取 ⑧ 制作“單功能按鈕(Push Button)” l 點選模板區(qū)的“單功能按鈕(Push Button)”圖標到按鈕組中的適當位置（參見草圖），并拉出適當的大小。 l 雙擊單功能按鈕，引出屬性編輯器，設置屬性：

31、 Units normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持與界面之間的比例 String 運行仿真 % 注釋字串 Tag pushbutton1 % 默認標識名 FontUnits normalized % 采用相對度量單位，縮放時保持字體大小比例 FontSize 0.5 % 框內字體的相對大小(按鈕高度為1) ⑨ 制作界面菜單 l 點擊GUI界面編輯器的菜單Tools?Menu Editor引入菜單編輯器，如下圖所示。 l

32、點擊菜單編輯器界面上的“New Menu”圖標后，在編輯器的“Menu Bar”頁左側的菜單結構框里就出現未命名的菜單“Untitled1”。 l 點擊未命名菜單“Untitled1”，在編輯器右側的“菜單屬性(UIMenu Properties)”欄里，就會出現需要填寫的若干屬性條目。 l 填寫或者勾選屬性條目如下： Label 背景顏色 % 菜單名 Tag Menu1 % 菜單的標識，回調函數中通過該標識名控制該菜單 Enable this item 勾選 %

33、使該菜單可操作 l 再給“背景顏色”菜單創(chuàng)建2個子菜單：“黑色”和“白色”子菜單。點擊菜單編輯器的工具圖標，就會在菜單結構框的“背景顏色”菜單下衍生出一個未命名的子菜單“Untitled2”。在該子菜單的屬性欄中設置： Label 黑色 % 子菜單名 Tag Menu11 % 子菜單的標識 類似地，創(chuàng)建第二個子菜單“白色”菜單，其屬性 Label 白色 % 子菜單名 Tag Menu12 % 子菜單的標識 l 仿照上述方法，再創(chuàng)建一個名為“電子顏色”的頂層菜單，其下包含

34、2個子菜單：“紅色”和“白色”子菜單。菜單屬性分別設置如下： Label 電子顏色 % 頂層菜單名 Tag Menu2 % 頂層菜單的標識 Label 紅色 % 第一個子菜單名 Tag Menu21 % 第一個子菜單的標識 Label 白色 % 第二個子菜單名 Tag Menu22 % 第二個子菜單的標識 制作后的菜單結構如圖所示。 至此，本題的GUI界面制作完畢。保存界面之后（文件名Electron

35、sWave_GUI），系統(tǒng)會生成2個文件，一個是.fig文件，用于保存界面的制作代碼；另一個是.m文件，用于編寫回調函數。點擊界面編輯器上的圖標運行GUI界面，將出現草圖所示的效果。 但是，目前的應用界面還只是“靜態(tài)”的界面，無法“動”起來。要想使得各個控件能執(zhí)行用戶的意圖，必須編寫回調函數（callback函數）。在系統(tǒng)生成的m文件中，包含有界面上各個控件的回調函數的模板，找到各個控件的回調函數，在其中做相應的更改即可。要正確編寫回調函數，首先要了解GUIDE自動生成的ElectronWave_GUI.m文件的結構。 ⑸ GUIDE自動生成的M文件的結構 點擊界面編輯器上的圖標，可以打

36、開ElectronWave_GUI .m文件。該M文件是一個主函數，內含若干個回調子函數，具體結構和相關說明如下： l 主函數 function varargout = ElectronsWave_GUI(varargin) l 子函數 u 界面啟動子函數和輸出子函數 function ElectronsWave_GUI_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) function varargout = ElectronsWave_GUI_OutputFcn(hObject, eventdata, handle

37、s) u 編輯框回調子函數組(4個) function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles) function edit2_Callback(hObject, eventdata, handles) function edit3_Callback(hObject, eventdata, handles) function edit4_Callback(hObject, eventdata, handles) u 彈出框回調子函數 function popupmenu1_Callback(hObject, eventdat

38、a, handles) u 單功能按鈕回調子函數 function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles) u 單選按鈕回調子函數 function radiobutton1_Callback(hObject, eventdata, handles) u 界面菜單回調子函數組(6個，上面3個設置背景色，下面3個設置電子顏色) function Menu1_Callback(hObject, eventdata, handles) function Mneu11_Callback(hObject, eventdat

39、a, handles) function Menu12_Callback(hObject, eventdata, handles) function Menu2_Callback(hObject, eventdata, handles) function Menu21_Callback(hObject, eventdata, handles) function Menu22_Callback(hObject, eventdata, handles) 應該指出，上述函數結構具有典型性： ① 每個由GUIDE自動生成的M文件都包含主函數、界面啟動函數(OpeningFcn)和輸

40、出子函數。而且子函數名的構成形式也都一樣，即由“用戶輸入的保存文件名”加固定的OpeningFcn或OutputFcn字節(jié)構成。 啟動函數的執(zhí)行時間發(fā)生在GUI所有組件創(chuàng)建之后(即CreateFcn運行之后)，但在將它們顯示在屏幕之間，其任務是為GUI的使用準備數據和界面形態(tài)（即初始化），限于篇幅，這里不介紹啟動函數的編寫。 ② 回調子函數與用戶界面上的控件相對應，而且函數的命名有個特點，就是對應控件的標識名(即Tag屬性值)加上固定的Callback字節(jié)。比如本例中，有2個按鈕radio button和push button，和它們對應的回調函數有分別是：radiobutton1_Cal

41、lback和pushbutton1_Callback。 ③ 回調子函數體內，需要用戶自己編寫代碼，以實現該控件被觸發(fā)后，產生相應操作，完成用戶意圖。 ④ 所有子函數都有3個相同的參數：hObject，eventdata, handles。參數意義說明如下： l hObject 代表正在執(zhí)行回調的控件的句柄或者說和該子函數對應的控件的句柄。 l eventdata 保留參數，供以后版本升級使用。 l handles 結構體。GUI的控件、界面菜單、Axes等圖形對象的句柄以及用戶數據就保存在該結構體中，以實現數據的共享。例如當建立一個標識Tag=‘mytext’的靜態(tài)文本框時

42、，該控件的句柄值就保存在該結構體的一個域中：handles.mytext（域名就是該控件的Tag屬性值）。通過該控件的句柄，我們就可以索取該控件所有的信息同時也可以更改該控件的屬性。例如，利用 get(handles.mytext,’string’) 可以獲取標識名為‘mytext’的靜態(tài)文本框的字串屬性的當前值。利用 set(handles.mytext,’string’，’屬性值’); guidata(hObject,handles); 可以更改其string屬性值。注意：無論何時，只要是更新了結構體handles，就必須及時地使用guidata指令保存這

43、種更新，否則更新是無效的！guidata指令的使用格式固定為上述形式。 另外，還可以給結構體handles開辟新的域，用來保存用戶的數據，比如在本例中 handles.a=str2num(get(handles.edit1，‘string’)); guidata(hObject,handles) 首先獲取Tag屬性值為edit1的可編輯文本框的輸入字串(即參數a的值，注意鍵盤輸入的其實是字符型數據)，然后轉換成數值型數據，即參數a的值200，最后把它存放在結構體handles一個新的域a中。所以handles.a的內容就是200。注意結構體handles更新后要及時用

44、guidata保存。 最后指出，結構體handles中的數據可以在所有子函數中共享。比如在任意一個子函數體內，指令get(handles.mytext,’string’)都可以獲取標識名是mytext的控件的string屬性值。再如，在任意子函數內，指令handles.a都可以提取保存在域名a中的用戶數據。 ⑹ 編寫回調函數 這是最后一步工作。本例GUI界面的設計意圖是：首先設置好背景色和電子的顯示色，然后輸入各種仿真參數以及點選各個選項，最后運行仿真。因此只需編寫兩種回調函數：“設置顏色”的回調函數和“運行仿真”的回調函數。在前者中完成相應色彩的設置，在后者中首先要獲取各個文

45、本框輸入的參數和各種選項，然后再繪制相應的電子衍射圖形。 ① 對設置背景色的菜單編寫回調函數 本例設置了黑色和白色兩種背景，相應子菜單的標識名(即Tag屬性值)分別為Menu11和Menu12（可在菜單編輯器Menu Editor中查看）。打開ElectronWave_GUI .m文件，找到設置黑色背景的子菜單的回調函數Menu11_Callback，在該函數體內空白處添上下列指令： set(handles.axes1,'color','k') % 設置標識名為axes1的軸對象(界面左側坐標軸)的顏色屬性為黑色 當鼠標點擊界面上的黑色菜單時，系統(tǒng)就會執(zhí)行和該菜單聯系的回調函數Men

46、u11_Callback，也即執(zhí)行上面的set指令，使得軸位框背景為黑色。 類似地，找到設置白色背景的子菜單的回調函數Menu12_Callback，在該函數體內空白處添上下列指令即可： set(handles.axes1,'color','w') ② 對設置電子顯示色的菜單編寫回調函數 本例設置了紅色和白色兩種電子顯示色，相應子菜單的標識名(即Tag屬性值)分別為Menu21和Menu22（可在菜單編輯器Menu Editor中查看）。在ElectronWave_GUI .m文件，找到設置紅色的子菜單的回調函數Menu21_Callback，在該函數體內空白處添上下列指令：

47、 handles.ElectronsColor='r'; guidata(hObject,handles); 第一句給結構體handles創(chuàng)建了一個新的域ElectronsColor，用來存放電子的顯示色(字符型數據，此處是紅色‘r‘)；第二句是保存更新(必須)！在下面編寫“運行仿真”按鈕的回調函數時，將調用域ElectronsColor中的內容，作為繪制電子圖形時的顯示色。 類似地，找到設置白色的子菜單的回調函數Menu22_Callback，在該函數體內空白處添上下列指令： handles.ElectronsColor='w'; guidata(hObject,ha

48、ndles); ③ 編寫“運行仿真”按鈕的回調函數 在ElectronWave_GUI .m文件中，找到和該按鈕聯系的回調函數pushbutton1_Callback，或者右鍵點擊界面上的“運行仿真”按鈕，在彈出的菜單中點選View Callbacks?Callback，可以快速切換到回調函數pushbutton1_Callback。編寫該回調函數時，首先要獲取各個文本框輸入的參數和各種控制選項，然后再繪制相應的電子衍射圖形。在該回調函數的空白處輸入下列代碼： % 獲取各個編輯文本框輸入的參數 a=1e-9*str2num(get(handles.edit1,'string'));

49、b=1e-6*str2num(get(handles.edit2,'string')); U=str2num(get(handles.edit3,'string')); D=str2num(get(handles.edit4,'string')); lamda=1.225e-9/sqrt(U*(1+9.783e-7*U)); % 電子波長 A=pi*a/(lamda*D); B=pi*(a+b)/(lamda*D); switch get(handles.popupmenu1,'value') % 獲取彈出框中的選項 case 1 N=2000

50、; case 2 N=200; case 3 N=20000; otherwise end % 是否選擇繪制概率密度理論曲線 if get(handles.radiobutton1,'value')==1 % 選中 figure; % 創(chuàng)建新圖形窗，并將其裂為2個子窗口，以便對照2個結果圖 subplot(2,1,2) % 在該子窗口中繪制概率密度理論曲線 axis([-5e-5 5e-5 -4e-5 4e-5]); %設置坐標軸范圍 x=-5e-5:1e-7:5e-5;

51、 Pw=((sin(A*x)).^2+eps)./((A*x).^2+eps).*(cos(B*x)).^2; plot(x,Pw) title('電子雙縫衍射概率密度理論分布曲線’,'fontsize',10,... 'color','k'); xlabel('x','fontsize',10); ylabel('y','fontsize',10); subplot(2,1,1) % 在該子窗口中繪制衍射圖形 axis([-5e-5 5e-5 -4e-5 4e-5]); xlabel('x'

52、,'fontsize',10); ylabel('y','fontsize',10); title('電子雙縫衍射動態(tài)隨機過程的仿真’,'fontsize',10,... 'color','k'); hold on else % 未選中，只需在界面左側的坐標軸內繪制衍射圖形 cla % 清除當前坐標軸的內容，以便顯示新的結果 xlabel('x','fontsize',10); ylabel('y','fontsize',10); title('電子雙縫衍射動態(tài)隨機過程的仿真'fonts

53、ize',10,... 'color','k'); end for i=1:N x=5e-5*(2*rand-1); y=4e-5*(2*rand-1); %隨機產生觀察點的橫、縱坐標 Pw=(sin(A*x))^2/(A*x)^2*(cos(B*x))^2; % 電子在觀察點(x,y)出現的(相對)概率 M=rand; if Pw>=M h_dot=plot(x,y,'.','markersize',10); % 在隨機的落點位置(x,y)處可視化電子 set(h_dot,'

54、color',handles.ElectronsColor); % 設置電子顯示色 if N==200 pause(0.5); % 延遲0.5秒，以便實時觀察動態(tài)隨機過程 end end end 保存編寫好回調函數。至此，本例的界面設計工作全部完成。注意，運行仿真前，須先設置好背景色和電子顯示色，否則出錯！下圖是界面的運行結果，該界面是可以縮放的。 3. 獨立設計牛頓環(huán)實驗的MATLAB仿真界面 要求如下：① 界面輸入牛頓環(huán)半徑和波長參數，其中波長通過滑標輸入，并且要將滑標的值顯示出來（可參考例1）

55、。 ② 能提供3個選項：空氣薄膜厚度固定、連續(xù)增加薄膜厚度、連續(xù)減小薄膜厚度；其中前一種用于實現靜態(tài)仿真，后兩種實現動態(tài)仿真。③ 靜態(tài)仿真和動態(tài)仿真可選。④ 界面整潔，美觀，富有個性。 根據上述要求，先繪制草圖，列出控件清單，然后再制作有自己風格的GUI界面，編寫相應的回調函數（允許使用實驗三的程序代碼）。 另外，下面的2幅照片是牛頓環(huán)實驗的實際裝置圖和結果圖，僅供大家選用（例如可以用作主界面），不做硬性要求。注意使用時，先要把它們復制到Matlab平臺下的工作目錄中，然后在界面啟動函數(OpeningFcn)中使用imshow(‘文件名’)指令把它們顯示在軸位框里。