【正文】 一個(gè)是M文件，它包含控制GUI的代碼，包括其控件的回調(diào)。這兩個(gè)文件與GUI顯示和編程任務(wù)相對(duì)應(yīng)。在界面編輯器中創(chuàng)建GUI時(shí)，內(nèi)容保存在M文件中；對(duì)GUI編程時(shí)，內(nèi)容保存在M文件中。設(shè)計(jì)好GUI以后，可以用M文件編輯器編寫GUI的M文件。GUIDE會(huì)在第一次保存或運(yùn)行GUI時(shí)生成這個(gè)文件。這個(gè)GUI的M文件會(huì)初始化GUI，并在GUI顯示屏幕上顯示以前包含的代碼來完成任務(wù)。初始情況下，每個(gè)回調(diào)都只包含一個(gè)函數(shù)定義行，然后用M文件編輯器添加代碼來完成函數(shù)的編寫。單擊輸出編輯器工具條上的圖標(biāo)打開M文件。圖26 GUI界面（.m文件） GUI編程在輸出編輯器中GUI的屬性設(shè)置以后，下一步工作就是編程。其主要內(nèi)容包括：(1) 創(chuàng)建GUI的M文件；(2) 打開GUI的M文件；(3) 在回調(diào)間共享數(shù)據(jù)；通過將數(shù)據(jù)保存到MATLAB handles結(jié)構(gòu)中，可以實(shí)現(xiàn)回調(diào)間的數(shù)據(jù)共享。GUI中的所有控件使用同一個(gè)handles結(jié)構(gòu)。它會(huì)傳遞一個(gè)輸入變量給GUIDE生成的所有回調(diào)函數(shù)。可以在任何回調(diào)函數(shù)中獲取handles結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)，因?yàn)閔Object和handles是GUIDE生成的所有回調(diào)函數(shù)的輸入變量。(4) 在初始化函數(shù)中添加代碼；(5) 在回調(diào)函數(shù)中添加代碼； 這些回調(diào)函數(shù)有的是針對(duì)窗口而言的，還有的是針對(duì)具體控件而言的，學(xué)會(huì)了回調(diào)函數(shù)的編寫將有助于高效編寫MATLAB圖形用戶界面程序 GUI的設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)原則 GUI的設(shè)計(jì)流程GUI開發(fā)設(shè)計(jì)的一般流程圖如圖27所示：開 始任務(wù)定義草圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)檢測(cè)編寫代碼代碼檢測(cè)結(jié)束圖27 開發(fā)設(shè)計(jì)流程圖從圖中可以看出，整個(gè)開發(fā)過程分為兩部分：設(shè)計(jì)階段和實(shí)現(xiàn)階段。創(chuàng)造性的勞動(dòng)是在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行的，開發(fā)文檔便是對(duì)這些思想的記錄，因此，設(shè)計(jì)者不要忽視設(shè)計(jì)階段。另外，開發(fā)流程不是單向進(jìn)行的，有時(shí)有一個(gè)反復(fù)的過程。后面會(huì)遇到一些無法解決的問題，因此需要對(duì)前面做局部調(diào)整。這種反復(fù)過程是正常開發(fā)無法避免的。嚴(yán)格按照上述流程進(jìn)行開發(fā)帶來的一個(gè)好處是，開發(fā)者能夠從整體上把握設(shè)計(jì)，制定出合適的策略來解決問題。 GUI設(shè)計(jì)的原則由于要求不同，設(shè)計(jì)出來的界面也是千差萬別的。但是，自從人們開始設(shè)計(jì)圖形界面以來，界面設(shè)計(jì)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)并沒有太大的變化。簡單地說，一個(gè)好的界面應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)可以用九個(gè)字來概括：簡潔性、一致性、熟悉性。簡潔性意味著界面簡單明了，直接清晰。用戶可以很快提取對(duì)自己有用的信息。一致性意味著設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)遵從統(tǒng)一的、簡單的規(guī)則，保證不出現(xiàn)例外的情況。熟悉性意味著系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)盡量保持與該類流行界面相似，比如VC的對(duì)話框風(fēng)格，視圖的風(fēng)格、MATLAB的Figure風(fēng)格。這樣用戶操作起來就容易上手，誤操作率比較低。以上三點(diǎn)，就是要求在設(shè)計(jì)整個(gè)過程中貫穿以人為本的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)者應(yīng)該經(jīng)?？紤]以下兩個(gè)問題：一是用戶在沒有熟悉界面之前，完成一個(gè)操作需要多長時(shí)間？二是用戶在熟悉界面后，完成一個(gè)普通操作需要多長的時(shí)間？總之，便于用戶操作是最重要的。 控件的使用除了菜單外，控件也是很重要的界面組成部分，常用的控件包括命令按鈕、單選按鈕、開關(guān)按鈕、復(fù)選框、文本框、靜態(tài)文本、滾動(dòng)條、框架、列表框、彈出式菜單和坐標(biāo)軸。各控件的具體功能如表28所示。表28控件的功能控件名Property Name功能命令按鈕PushButton最常用的控件，用于相應(yīng)用戶的鼠標(biāo)單擊，按鈕上有說明文字說明其作用開關(guān)按鈕ToggleButton當(dāng)單擊時(shí)會(huì)凹凸?fàn)顟B(tài)切換單選按鈕RodioButton當(dāng)單擊時(shí)會(huì)用黑白點(diǎn)切換，總是成組出現(xiàn)，多個(gè)單選按鈕互斥，一組中只有一個(gè)被選中復(fù)選框CheckBox當(dāng)單擊時(shí)會(huì)用“√”切換，有選中、不選中和不確定等狀態(tài)，總是成組出現(xiàn)，多個(gè)復(fù)選框可同時(shí)選用文本框EditText可任意輸入和編輯單行和多行文字，并顯示出來靜態(tài)文本StaticText用于顯示文字信息，但不接受輸入滾動(dòng)條Slider可以用圖示的方式顯示在一個(gè)范圍內(nèi)數(shù)值的大概值范圍，用戶可以移動(dòng)滾動(dòng)條改變數(shù)值框架Frame將一組控件圍在框架中，用于裝飾界面列表框ListBox顯示下拉文字列表，用戶可以從列表中選擇一項(xiàng)或多項(xiàng)彈出式菜單Popup menu相當(dāng)于文本框和列表框的組合，用戶可以從下拉列表中選擇坐標(biāo)軸Axes用于繪制坐標(biāo)軸創(chuàng)建控件以后，需要對(duì)控件的屬性進(jìn)行設(shè)置，以達(dá)到設(shè)計(jì)所需的功能。大部分控件都有以下屬性：sting屬性：用于顯示在控件上的字符串，起說明或提示作用。Callback屬性：回調(diào)函數(shù)，和菜單的一樣。enable屬性：表示該控件有效，如果“on”則表示有效，如果“off”則表示無效。tooltipstring屬性：當(dāng)鼠標(biāo)放在控件上時(shí)顯示提示信息，為字符串。字體屬性：包括fontname,fontsize等。Tag屬性：控件的標(biāo)記，用于識(shí)別控件。3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的步驟在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，界面布局設(shè)計(jì)采用自底向上的設(shè)計(jì)方法，即先設(shè)計(jì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)子界面再設(shè)計(jì)主界面，最后設(shè)計(jì)引導(dǎo)界面。各個(gè)回調(diào)函數(shù)的編寫順序也是采用自底向上的設(shè)計(jì)方法，即先編制各個(gè)實(shí)驗(yàn)子界面的回調(diào)函數(shù)，再編寫主界面和引導(dǎo)界面的回調(diào)函數(shù)，其設(shè)計(jì)的具體步驟如下：(1) 運(yùn)用MATLAB的圖形用戶界面(GUI)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開始引導(dǎo)界面、實(shí)驗(yàn)主界面及其實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理課程中具體實(shí)驗(yàn)的各個(gè)子界面； (2) 分別編寫各個(gè)子界面的各個(gè)控件對(duì)象的回調(diào)函數(shù)，來實(shí)現(xiàn)控件相應(yīng)控制功能，達(dá)到直接通過界面上各個(gè)控件就可以控制數(shù)據(jù)的輸入輸出，并可以方便的對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)及其圖形讀取和分析；(3) 編寫主界面的回調(diào)函數(shù)，將各個(gè)實(shí)驗(yàn)子界面整合在信號(hào)處理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)主界面中，即通過主界面就可以進(jìn)入任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)子界面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；(4) 編寫開始引導(dǎo)界面的回調(diào)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)從引導(dǎo)界面直接進(jìn)入主界面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而形成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總共包括十個(gè)模塊：引導(dǎo)模塊、主模塊、簡介模塊、基本信號(hào)的產(chǎn)生模塊、序列基本計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、卷積模塊、傅里葉變換模塊、Z變換模塊、濾波器設(shè)計(jì)模塊。有些實(shí)驗(yàn)界面模塊下面又有下一級(jí)實(shí)驗(yàn)界面模塊，如基本信號(hào)的產(chǎn)生模塊下有基本離散信號(hào)的產(chǎn)生界面和基本連續(xù)信號(hào)的產(chǎn)生界面；卷積模塊下有離散信號(hào)的卷積界面和連續(xù)信號(hào)的卷積界面；傅里葉變換模塊下有基本序列的傅里葉變換界面和有限序列的傅里葉變換界面；Z變換模塊下有有限長序列的Z變換模塊和Z變換的應(yīng)用模塊，其中有限長序列的Z變換模塊下有序列的Z變換界面和序列的逆Z變換界面，Z變換的應(yīng)用模塊下有解差分方程界面和系統(tǒng)函數(shù)及輸入求輸出界面；濾波器設(shè)計(jì)模塊下面還有FIR濾波器設(shè)計(jì)模塊和IIR濾波器設(shè)計(jì)模塊，其中FIR濾波器模塊又包含F(xiàn)IR濾波器線性的判斷實(shí)驗(yàn)界面、窗函數(shù)的頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn)界面和FIR濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)界面，IIR濾波器模塊又包含完全I(xiàn)IR濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)界面和典型IIR濾波器實(shí)驗(yàn)界面。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖，如圖31所示。引導(dǎo)界面主界面基本信號(hào)的產(chǎn)生序列的基本運(yùn)算數(shù)據(jù)采集卷積傅里葉變換Z變換濾波器的設(shè)計(jì)FIR濾波器的設(shè)計(jì)IIR濾波器的設(shè)計(jì)典型濾波器的設(shè)計(jì)完全濾波器的設(shè)計(jì)窗函數(shù)的頻率響應(yīng)FIR濾波器的設(shè)計(jì)FIR濾波器線性的判斷有限長序列的Z變換Z變換的應(yīng)用序列的Z變換序列的逆Z變換求解差分方程系統(tǒng)函數(shù)和輸入求輸出基本序列的傅里葉變換有限序列的傅里葉變換連續(xù)信號(hào)的卷積離散信號(hào)的卷積基本連續(xù)信號(hào)的產(chǎn)生基本離散信號(hào)的產(chǎn)生圖31 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖4 系統(tǒng)圖形用戶界面設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在MATLAB ，利用MATLAB的圖形用戶界面設(shè)計(jì)工具GUI來進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)于基于MATLAB圖形用戶界面的設(shè)計(jì)，它的設(shè)計(jì)過程非常類似于VB的編程過程，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工程可以分為以下兩個(gè)部分：(1) 圖形用戶界面外觀設(shè)計(jì):主要是通過對(duì)話框、按鈕、文本框等許多工具的使用，設(shè)計(jì)出一個(gè)圖形用戶界面，同時(shí)也應(yīng)清楚這個(gè)圖形界面的功能是什么，即在圖形界面上的操作會(huì)引起什么樣的響應(yīng)。(2) 圖形用戶控件編程:用戶將根據(jù)在外觀設(shè)計(jì)階段所確定的圖形界面的功能，針對(duì)各個(gè)不同的圖形對(duì)象，來編寫能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的回調(diào)函數(shù)及進(jìn)行相應(yīng)的屬性設(shè)置，確保這個(gè)圖形界面能夠完成所希望的功能. 圖形用戶界面外觀設(shè)計(jì)在MATLAB命令窗口中輸入guide，或在Matlab主菜單中點(diǎn)擊File菜單中的New選項(xiàng)，選擇其中的GUI命令，就可以顯示圖形用戶界面的設(shè)計(jì)模板?？偣灿兴膫€(gè)模板，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中使用默認(rèn)模板（Blank GUI）。選定設(shè)計(jì)模版后，單擊OK，即進(jìn)入GUI界面設(shè)計(jì)環(huán)境。 控件對(duì)象本設(shè)計(jì)中用到的控件對(duì)象有以下幾個(gè)：靜態(tài)文本框(Static text)、可編輯文本框(Editable text)、框架(Frame)、列表框(List box)、彈出式菜單(Popup menu)、命令按鈕(Push button)幾種。需要哪個(gè)控件就在相應(yīng)的控件單擊鼠標(biāo)左鍵，然后再設(shè)計(jì)窗口中需要放置的位置單擊鼠標(biāo)左鍵，即可完成放置。下面分別介紹各個(gè)控件在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的具體用途。靜態(tài)文本框用來靜態(tài)顯示文本字符串，在本設(shè)計(jì)中用于顯示其它控件的說明信息，用來幫助說明其它控件的用途等，還有用作顯示數(shù)據(jù)輸出?？删庉嬑谋究蛴糜谶M(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入及輸出，可進(jìn)行單行或多行輸入及輸出，并且可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。列表框用于用戶從中選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)選項(xiàng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)選項(xiàng)比較多時(shí)，本設(shè)計(jì)采用了列表框，只要單擊其中一個(gè)選項(xiàng)，就可以執(zhí)行相應(yīng)的操作并得出相應(yīng)的結(jié)果。彈出式菜單用于用戶從中選擇互相不同的實(shí)驗(yàn)選項(xiàng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用戶選中其中的一個(gè)表項(xiàng)并單擊時(shí)，該表項(xiàng)就會(huì)出現(xiàn)在信息顯示框中，就可以執(zhí)行相應(yīng)的操作并得出相應(yīng)的結(jié)果。命令按鈕當(dāng)界面執(zhí)行的功能比較單一時(shí)，直接采用命令按鈕，只有單擊該按鈕，就可以執(zhí)行相應(yīng)的操作并得出相應(yīng)的結(jié)果?？蚣転榱俗層脩艚缑婵雌饋韺哟畏置鳎菀妆挥脩衾斫?，把作用相關(guān)的一組控件用框架框起來。坐標(biāo)軸用于實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖形的輸出顯示。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，放置好的所有界面基本布局，是輸入位于窗口的右上方，輸出位于窗口的右下方，圖形的輸出位于窗口的左邊。 控件屬性的設(shè)置本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要修改以下幾種控件的屬性： BackgroundColor 設(shè)置控件的背景顏色； FrontName 設(shè)置控件的字體； FrontSize 設(shè)置控件的字體大?。?FroegroundColor 設(shè)置控件的字體顏色； String 設(shè)置控件上顯示的文本串； Tag 標(biāo)記控件的名字，在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用該名字來指定控件； Units 設(shè)置控件的大小，控件與圖形窗口的距離等單位； Callback 定義控件對(duì)象的控制動(dòng)作，設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)它為%automatic，來使系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生回調(diào)函數(shù)，以便函數(shù)的編寫；Max與Min 在可編輯文本框中，設(shè)置MaxMin1,從而可編輯文本框可以進(jìn)行多行輸入輸出；在列表框中設(shè)置MaxMin=1,列表框只允許進(jìn)行單個(gè)列表選項(xiàng)的選擇； 窗口屬性的設(shè)置雙擊設(shè)計(jì)窗口，打開窗口的屬性對(duì)話框。本設(shè)計(jì)只對(duì)窗口的以下幾個(gè)屬性進(jìn)行改變，其它屬性值均采用默認(rèn)值。Color屬性該屬性是用于設(shè)置界面窗口的背景顏色，采用RGB(紅，綠、藍(lán))配色原理。整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，界面的背景色設(shè)置為[,]，為藍(lán)色系列MenuBar屬性 該屬性是用于設(shè)置圖形窗口菜單條形式。當(dāng)設(shè)置為‘none’時(shí)，無菜單條，此時(shí)可采用Menu Editor加入自己的菜單；當(dāng)設(shè)置為‘figure’時(shí)，則有系統(tǒng)約定的菜單條，如圖41所示。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，引導(dǎo)界面、主界面和說明界面中，此項(xiàng)均設(shè)置為‘none’，其它實(shí)驗(yàn)子界面此項(xiàng)設(shè)為‘figure’。圖41 系統(tǒng)約定的菜單條Name屬性該屬于是用于設(shè)置圖形窗口標(biāo)題欄上的顯示名稱。在引導(dǎo)界面中設(shè)為“歡迎使用信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”，在主界面中設(shè)為“實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主界面”，其它實(shí)驗(yàn)子界面設(shè)為具體的實(shí)驗(yàn)名稱，通過設(shè)置此屬性，使整個(gè)系統(tǒng)各部分更加分明，更方便用戶使用。Position屬性該屬性是用于設(shè)置圖形窗口的位置和大小，本設(shè)計(jì)中只設(shè)置其大小。離散信號(hào)的卷積和典型IIR濾波器的“width”設(shè)為‘’，“height”設(shè)為‘’，其它界面的“width”設(shè)為‘’，“height”設(shè)為‘’。通過設(shè)置此屬性，使各個(gè)窗口打開時(shí)的大小基本一致。Resize屬性該屬性決定是否可以用鼠標(biāo)來改變窗口的大小，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所有子界面都設(shè)為‘on’，即允許改變窗口的大小，以滿足用戶的不同習(xí)慣。在引導(dǎo)界面、主界面和說明界面中，此項(xiàng)均設(shè)置為‘off’。Units屬性該屬性是用于設(shè)置圖形窗口的坐標(biāo)單位。約定為像素點(diǎn)pixels為像素點(diǎn)；inches為英寸；centimeters為厘米；normalised為0~1之間的小數(shù)。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所有界面均設(shè)置為‘normalised’。 菜單的設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)子界面中除使用系統(tǒng)約定的菜單條外，還增加了幾個(gè)控制背景和退出實(shí)驗(yàn)的菜單；引導(dǎo)界面中不使用菜單；主界面中將所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目做成菜單的形式，只要通過選擇相應(yīng)的菜單選項(xiàng)，就可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)。本設(shè)計(jì)過程中直接使用了Menu Editor來設(shè)計(jì)菜單，具體設(shè)計(jì)方法在介紹菜單編輯器時(shí)已經(jīng)詳細(xì)介紹過，在本設(shè)計(jì)中菜單的功能如下。(1) 使用系統(tǒng)約定的菜單條，在該菜單條中可實(shí)現(xiàn)文件的打印保存等功能。(2) 自制的菜單，在子界面中包括Clear、Option、Exit三個(gè)菜單，其中Clear下有Cleal Figure和Clear Input和Clear Output