11 图形用户界面（GUI）制作
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G?1的归一化二阶系统，制作一个能绘制该系
s2?2?s?1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);
1
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',...
2
'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
3
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>
4
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''),')
5