【正文】 一個是M文件，它包含控制GUI的代碼，包括其控件的回調(diào)。這兩個文件與GUI顯示和編程任務(wù)相對應(yīng)。在界面編輯器中創(chuàng)建GUI時，內(nèi)容保存在M文件中；對GUI編程時，內(nèi)容保存在M文件中。設(shè)計好GUI以后，可以用M文件編輯器編寫GUI的M文件。GUIDE會在第一次保存或運行GUI時生成這個文件。這個GUI的M文件會初始化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，每個回調(diào)都只包含一個函數(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handles結(jié)構(gòu)。它會傳遞一個輸入變量給GUIDE生成的所有回調(diào)函數(shù)?？梢栽谌魏位卣{(diào)函數(shù)中獲取handles結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)，因為hObject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)有的是針對窗口而言的，還有的是針對具體控件而言的，學會了回調(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)計流程和設(shè)計原則 GUI的設(shè)計流程GUI開發(fā)設(shè)計的一般流程圖如圖27所示：開 始任務(wù)定義草圖設(shè)計設(shè)計檢測編寫代碼代碼檢測結(jié)束圖27 開發(fā)設(shè)計流程圖從圖中可以看出，整個開發(fā)過程分為兩部分：設(shè)計階段和實現(xiàn)階段。創(chuàng)造性的勞動是在設(shè)計階段進行的，開發(fā)文檔便是對這些思想的記錄，因此，設(shè)計者不要忽視設(shè)計階段。另外，開發(fā)流程不是單向進行的，有時有一個反復(fù)的過程。后面會遇到一些無法解決的問題，因此需要對前面做局部調(diào)整。這種反復(fù)過程是正常開發(fā)無法避免的。嚴格按照上述流程進行開發(fā)帶來的一個好處是，開發(fā)者能夠從整體上把握設(shè)計，制定出合適的策略來解決問題。 GUI設(shè)計的原則由于要求不同，設(shè)計出來的界面也是千差萬別的。但是，自從人們開始設(shè)計圖形界面以來，界面設(shè)計的評判標準并沒有太大的變化。簡單地說，一個好的界面應(yīng)遵循的標準可以用九個字來概括：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自己有用的信息。一致性意味著設(shè)計系統(tǒng)的各個環(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)計時盡量保持與該類流行界面相似，比如VC的對話框風格，視圖的風格、MATLAB的Figure風格。這樣用戶操作起來就容易上手，誤操作率比較低。以上三點，就是要求在設(shè)計整個過程中貫穿以人為本的設(shè)計理念，設(shè)計者應(yīng)該經(jīng)?？紤]以下兩個問題：一是用戶在沒有熟悉界面之前，完成一個操作需要多長時間？二是用戶在熟悉界面后，完成一個普通操作需要多長的時間？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、滾動條、框架、列表框、彈出式菜單和坐標軸。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)用戶的鼠標單擊，按鈕上有說明文字說明其作用開關(guān)按鈕ToggleButton當單擊時會凹凸狀態(tài)切換單選按鈕RodioButton當單擊時會用黑白點切換，總是成組出現(xiàn)，多個單選按鈕互斥，一組中只有一個被選中復(fù)選框CheckBox當單擊時會用“√”切換，有選中、不選中和不確定等狀態(tài)，總是成組出現(xiàn)，多個復(fù)選框可同時選用文本框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，但不接受輸入滾動條Slider可以用圖示的方式顯示在一個范圍內(nèi)數(shù)值的大概值范圍，用戶可以移動滾動條改變數(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或多項彈出式菜單Popup menu相當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軸Axes用于繪制坐標軸創(chuàng)建控件以后，需要對控件的屬性進行設(shè)置，以達到設(shè)計所需的功能。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：當鼠標放在控件上時顯示提示信息，為字符串。字體屬性：包括fontname,fontsize等。Tag屬性：控件的標記，用于識別控件。3 系統(tǒng)總體設(shè)計思路 系統(tǒng)總體設(shè)計的步驟在本系統(tǒng)的設(shè)計中，界面布局設(shè)計采用自底向上的設(shè)計方法，即先設(shè)計各個實驗子界面再設(shè)計主界面，最后設(shè)計引導界面。各個回調(diào)函數(shù)的編寫順序也是采用自底向上的設(shè)計方法，即先編制各個實驗子界面的回調(diào)函數(shù)，再編寫主界面和引導界面的回調(diào)函數(shù)，其設(shè)計的具體步驟如下：(1) 運用MATLAB的圖形用戶界面(GUI)設(shè)計方法，設(shè)計整個實驗系統(tǒng)的開始引導界面、實驗主界面及其實現(xiàn)信號處理課程中具體實驗的各個子界面； (2) 分別編寫各個子界面的各個控件對象的回調(diào)函數(shù)，來實現(xiàn)控件相應(yīng)控制功能，達到直接通過界面上各個控件就可以控制數(shù)據(jù)的輸入輸出，并可以方便的對實驗結(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)，將各個實驗子界面整合在信號處理系統(tǒng)實驗主界面中，即通過主界面就可以進入任何一個實驗子界面進行實驗；(4) 編寫開始引導界面的回調(diào)函數(shù)，實現(xiàn)從引導界面直接進入主界面進行實驗，從而形成一個完整的實驗系統(tǒng)。 系統(tǒng)總體設(shè)計的結(jié)構(gòu)本實驗系統(tǒng)總共包括十個模塊：引導模塊、主模塊、簡介模塊、基本信號的產(chǎn)生模塊、序列基本計算模塊、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)計模塊。有些實驗界面模塊下面又有下一級實驗界面模塊，如基本信號的產(chǎn)生模塊下有基本離散信號的產(chǎn)生界面和基本連續(xù)信號的產(chǎn)生界面；卷積模塊下有離散信號的卷積界面和連續(xù)信號的卷積界面；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)計模塊下面還有FIR濾波器設(shè)計模塊和IIR濾波器設(shè)計模塊，其中FIR濾波器模塊又包含F(xiàn)IR濾波器線性的判斷實驗界面、窗函數(shù)的頻率響應(yīng)實驗界面和FIR濾波器的設(shè)計實驗界面，IIR濾波器模塊又包含完全IIR濾波器的設(shè)計實驗界面和典型IIR濾波器實驗界面。系統(tǒng)的總體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖，如圖31所示。引導界面主界面基本信號的產(chǎn)生序列的基本運算數(shù)據(jù)采集卷積傅里葉變換Z變換濾波器的設(shè)計FIR濾波器的設(shè)計IIR濾波器的設(shè)計典型濾波器的設(shè)計完全濾波器的設(shè)計窗函數(shù)的頻率響應(yīng)FIR濾波器的設(shè)計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)信號的卷積離散信號的卷積基本連續(xù)信號的產(chǎn)生基本離散信號的產(chǎn)生圖31 系統(tǒng)的總體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖4 系統(tǒng)圖形用戶界面設(shè)計本實驗軟件系統(tǒng)的設(shè)計是在MATLAB ，利用MATLAB的圖形用戶界面設(shè)計工具GUI來進行整個系統(tǒng)的設(shè)計。對于基于MATLAB圖形用戶界面的設(shè)計，它的設(shè)計過程非常類似于VB的編程過程，本實驗系統(tǒng)的設(shè)計工程可以分為以下兩個部分：(1) 圖形用戶界面外觀設(shè)計:主要是通過對話框、按鈕、文本框等許多工具的使用，設(shè)計出一個圖形用戶界面，同時也應(yīng)清楚這個圖形界面的功能是什么，即在圖形界面上的操作會引起什么樣的響應(yīng)。(2) 圖形用戶控件編程:用戶將根據(jù)在外觀設(shè)計階段所確定的圖形界面的功能，針對各個不同的圖形對象，來編寫能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的回調(diào)函數(shù)及進行相應(yīng)的屬性設(shè)置，確保這個圖形界面能夠完成所希望的功能. 圖形用戶界面外觀設(shè)計在MATLAB命令窗口中輸入guide，或在Matlab主菜單中點擊File菜單中的New選項，選擇其中的GUI命令，就可以顯示圖形用戶界面的設(shè)計模板?？偣灿兴膫€模板，本實驗系統(tǒng)的設(shè)計中使用默認模板（Blank GUI）。選定設(shè)計模版后，單擊OK，即進入GUI界面設(shè)計環(huán)境。 控件對象本設(shè)計中用到的控件對象有以下幾個：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。需要哪個控件就在相應(yīng)的控件單擊鼠標左鍵，然后再設(shè)計窗口中需要放置的位置單擊鼠標左鍵，即可完成放置。下面分別介紹各個控件在本實驗系統(tǒng)設(shè)計中的具體用途。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行數(shù)據(jù)的輸入及輸出，可進行單行或多行輸入及輸出，并且可以對數(shù)據(jù)進行修改。列表框用于用戶從中選擇相應(yīng)的實驗選項進行實驗，當選項比較多時，本設(shè)計采用了列表框，只要單擊其中一個選項，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驗選項進行實驗，當用戶選中其中的一個表項并單擊時，該表項就會出現(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。命令按鈕當界面執(zhí)行的功能比較單一時，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。坐標軸用于實驗結(jié)果圖形的輸出顯示。本實驗系統(tǒng)設(shè)計中，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)置本實驗系統(tǒng)設(shè)計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 標記控件的名字，在進行程序設(shè)計時，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 定義控件對象的控制動作，設(shè)計時設(shè)它為%automatic，來使系統(tǒng)自動產(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行多行輸入輸出；在列表框中設(shè)置MaxMin=1,列表框只允許進行單個列表選項的選擇； 窗口屬性的設(shè)置雙擊設(shè)計窗口，打開窗口的屬性對話框。本設(shè)計只對窗口的以下幾個屬性進行改變，其它屬性值均采用默認值。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)配色原理。整個實驗系統(tǒng)中，界面的背景色設(shè)置為[,]，為藍色系列MenuBar屬性 該屬性是用于設(shè)置圖形窗口菜單條形式。當設(shè)置為‘none’時，無菜單條，此時可采用Menu Editor加入自己的菜單；當設(shè)置為‘figure’時，則有系統(tǒng)約定的菜單條，如圖41所示。本設(shè)計系統(tǒng)中，引導界面、主界面和說明界面中，此項均設(shè)置為‘none’，其它實驗子界面此項設(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)置圖形窗口標題欄上的顯示名稱。在引導界面中設(shè)為“歡迎使用信號處理實驗系統(tǒng)”，在主界面中設(shè)為“實驗系統(tǒng)主界面”，其它實驗子界面設(shè)為具體的實驗名稱，通過設(shè)置此屬性，使整個系統(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)計中只設(shè)置其大小。離散信號的卷積和典型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，使各個窗口打開時的大小基本一致。Resize屬性該屬性決定是否可以用鼠標來改變窗口的大小，本實驗系統(tǒng)設(shè)計中所有子界面都設(shè)為‘on’，即允許改變窗口的大小，以滿足用戶的不同習慣。在引導界面、主界面和說明界面中，此項均設(shè)置為‘off’。Units屬性該屬性是用于設(shè)置圖形窗口的坐標單位。約定為像素點pixels為像素點；inches為英寸；centimeters為厘米；normalised為0~1之間的小數(shù)。本實驗系統(tǒng)設(shè)計中所有界面均設(shè)置為‘normalised’。 菜單的設(shè)計本實驗系統(tǒng)設(shè)計時，在實驗子界面中除使用系統(tǒng)約定的菜單條外，還增加了幾個控制背景和退出實驗的菜單；引導界面中不使用菜單；主界面中將所有實驗項目做成菜單的形式，只要通過選擇相應(yīng)的菜單選項，就可以進入實驗。本設(shè)計過程中直接使用了Menu Editor來設(shè)計菜單，具體設(shè)計方法在介紹菜單編輯器時已經(jīng)詳細介紹過，在本設(shè)計中菜單的功能如下。(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三個菜單，其中Clear下有Cleal Figure和Clear Input和Clear Output