Интерфейс системы matlab. Заметки про Matlab. Создание графического интерфейса пользователя (GUI Matlab)

В этой категории мы рассмотрим эффективные действия, необходимые для работы с
программой MATLAB, а также для подготовки и презентации результатов сессии
этой программы. Здесь будут рассматриваться возможности интерфейса
программы MATLAB и использование М-файлов. Мы познакомим вас с новой
командой MATLAB 7, командой publish, с помощью которой осуществляется
форматированный вывод. Мы также дадим вам несколько простых советов по отладке
ваших М-файлов.

Matlab интерфейс программы

Начиная с версии 6, программа MATLAB имеет интерфейс, который называется
Рабочий стол программы MATLAB (далее - Рабочий стол). В этот интерфейс
входит окно Command Window (Командное окно), рассмотренное в главе 2.

Рабочий стол

По умолчанию Рабочий стол включает в себя четыре окна:
окно Command Window (Командное окно) в правой части Рабочего стола, окна
Current Directory (Текущий каталог) и Workspace (Рабочая область) в верхней
левой части и окно Command History (История команд) в нижней левой части.
Обратите внимание, что для переключения между окнами Current Directory
(Текущий каталог) и Workspace (Рабочая область) имеются вкладки,
повторяющие название окна. Вы можете управлять отображением окон с помощью
меню Рабочего стола (в версии 6 меню View (Вид)), расположенного в верхней
части Рабочего стола, кроме того, вы можете регулировать размеры окон
путем перетаскивания границ окон с помощью мыши. Окно Command Window
(Командное окно) представляет собой окно, в котором вы вводите команды и
инструкции, заставляющие программу MATLAB вычислять, рисовать и
выполнять множество других впечатляющих вещей, которые описываются в этой
книге. Остальные окна мы рассмотрим в особом разделе далее в этом уроке.
Рабочий стол включает в себя строку меню и панель инструментов. Панель
инструментов содержит значки (ярлыки), предоставляющие доступ к некоторым
элементам программы, которые вы можете выбрать через меню. Многие
элементы меню имеют также клавиатурные комбинации, которые отображаются справа
от пункта меню. Некоторые из этих клавиатурных комбинаций зависят от вашей
операционной системы, в основном мы не будем их упоминать. Тем не менее, вы
можете счесть эту возможность полезной и использовать клавиатурные
комбинации в своей работе для вызова пунктов меню, которые вами наиболее часто
применяются.

Каждое окно на Рабочем столе содержит две маленькие кнопки в верхнем правом
углу. Одна из них, имеющая вид [х], позволяет закрыть окно, а другая, в виде
изогнутой стрелки, позволяет открепить окно от Рабочего стола (вернуть окно
обратно на Рабочий стол вы можете, выбрав команду меню Desktop => Dock (Рабочий
стол => Закрепить) на открепленном окне или щелкнув на изогнутой стрелке,
расположенной в строке меню).

Хотя Рабочий стол предоставляет некоторые новые возможности и общий интерфейс для версий программы MATLAB под управлением операционных систем Windows и Unix, тем не менее, программа с открытым Рабочим столом может работать гораздо медленнее, чем базовый интерфейс окна Command Window (Командное окно), особенно на старых компьютерах. Чтобы работать в программе MATLAB со старым интерфейсом, необходимо запустить программу с помощью команды matlab -nodesktop

Рабочая область

В главе 2 вы-познакомились с командами clear и whos, которые можне-исполь-
зовать для отслеживания переменных, заданных вами в течение сессии
программы MATLAB. Все переменные находятся в области памяти компьютера,
называемой «Рабочей областью». Полный перечень заданных переменных отображается
в одноименном окне Workspace (Рабочая область). Отобразить это окно вы
можете, введя команду workspace, или, при открытом Рабочем столе, щелкните
мышью на вкладке Workspace (Рабочая область) в нижней части окна Current
Directory (Текущий каталог). Окно Workspace (Рабочая область) содержит список
текущих переменных и их размеры (но не значения переменных). Если вы
дважды щелкнете мышью на переменной, значение переменной будет отображено в
новом окне, называемом Array Editor (Редактор массива), которое вы можете
использовать для редактирования отдельных элементов в векторах и матрицах.
(Это окно можно также открыть, введя команду openvar и имя интересующей
вас переменной.) Вы можете удалить переменную из «рабочей области», выделив
ее в окне Workspace (Рабочая область) и выбрав команду меню Edit => Delete
(Редактирование => Удалить).
Если вам необходимо прервать сессию и вы не хотите впоследствии вычислять
все повторно, то вы можете сохранить текущую «рабочую область» с помощью
команды save. Например, после ввода команды save xnyfile будут сохранены
значения всех заданных текущих переменных в файле с именем myfile.mat. Чтобы
сохранить только значения переменных X и Y, введите следующее:

>> save myfile X Y

Когда вы начинаете новую сессию и желаете восстановить значения этих
переменных, используйте команду load. Например, введение команды load myfile
восстановит значения всех переменных, сохраненных в файле myfile.mat.

По умолчанию переменные сохраняются в двоичном формате, который является обычным для программы MATLAB, но вы можете также сохранять и загружать данные (команды save и load) в текстовом формате ASCII. Чтобы узнать подробности, обратитесь к онлайновой справке для этих команд. Эта возможность может быть полезна для обмена данными с другими программами.

Текущий каталог и путь поиска

Новые файлы, которые вы создаете в программе MATLAB, будут храниться в
вашем текущем каталоге. Имя этого каталога отображается на панели
инструментов Рабочего стола, а файлы и подкаталоги, которые содержит текущий каталог,
отображаются в окне Current Directory (Текущий каталог). Отобразить имя
текущего каталога вы можете также с помощью команды pwd («print working
directory» (Отобразить рабочий каталог)) в окне Command Window (Командное
окно), и можете также получить список содержимого текущего каталога, введя
команду dir или Is.

Термин «папка» в настоящее время употребляется более широко, чем «каталог»; для файловой системы компьютера между ними нет разницы. Мы будем использовать термин «каталог», поскольку программа MATLAB использует этот термин в своей документации. Однако в интерфейсе программы иногда используется и термин «папка», например, в столбце File Type (Тип файла) в окне Current Directory (Текущий каталог).

У вас может возникнуть желание сменить текущий каталог по умолчанию, или вы
захотите держать отдельные каталоги для различных проектов. Вы можете
изменить текущий каталог в программе MATLAB, используя команду cd, окно Current
Directory (Текущий каталог) или открывающийся список Current Directory
(Текущий каталог) на панели инструментов Рабочего стола. Вы можете ввести имя
каталога в это поле и нажать клавишу (Enter). выбрать каталог, которым вы
пользовались ранее, щелкнув мышью на кнопке со стрелкой в правой части поля, или
выбрать каталог, щелкнув мышью на значке (...) Browse for folder (Обзор папок),
расположенном справа от поля.
Например, на компьютере под управлением операционной системы Windows
текущим каталогом по умолчанию является подкаталог с именем work,
расположенный в каталоге установки программы MATLAB; например, это может быть
каталог C:\MATLAB7\work. Вы можете создать новый каталог, скажем, ProjectA,
внутри него, введя команду mkdir ProjectA. Вы можете также щелкнуть правой
кнопкой мыши в окне Current Directory (Текущий каталог) и выбрать команду
меню New => Folder (Создать => Папка) или щелкнуть мышью на значке New folder
(Новая папка), расположенном на панели инструментов этого окна. Затем
введите команду cd ProjectA или дважды щелкните на ней мышью в окне Current
Directory (Текущий каталог), чтобы сделать этот каталог вашим текущим
каталогом. После этого вы сможете работать с файлами данного каталога в текущей
сессии программы MATLAB.

Поэтому из выше всего сказанного можно сделать вывод, что вам необходимо просмотреть много дополнительной информации и альтернатив!

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОЗДАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ В СРЕДЕ MATLAB

Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Автоматизация инженерных вычислений» для студентов всех форм обучения направления 230100 - Информатика и вычислительная техника,

И.А. Селиванова, А.А. Букин

В.А. Блинов

Екатеринбург УрФУ 2012

1. Принципы создания графических интерфейсов

Графические приложения MATLAB состоят из окон, которые содержат элементы управления в виде кнопок, списков, переключателей, флагов, полос скроллинга, полей ввода данных и вывода результатов работы, контекстных меню. Связи между окнами устанавливаются при помощи программного кода. Создание графического приложения включает следующие этапы:

1. Разработка графического интерфейса пользователя (Graphical User Interface), которая заключается в расположение элементов управления в пределах окна.

2. Программирование обработчиков событий, вызываемых работой с элементами управления.

Процесс работы над приложением представляет собой постепенное добавление функционала и отладку, завершается тестированием. Конечным результатом является программа с графическим интерфейсом пользователя, содержащаяся в нескольких файлах, запуск которой производится вводом имени программы в командной строке MATLAB.

2. Постановка задачи

Цель данной лабораторной работы - изучение основных принципов создания графических приложений в пакете MATLAB.

В процессе поэтапного выполнения данной работы необходимо разработать графическое приложение в среде MATLAB. Пример окна приложения приведён на рисунке 1. Расположение элементов может отличаться от предложенного.

Рис. 1 Окно приложения

3. Среда GUIDE

Перейдите в интерактивную среду разработки графического интерфейса - GUIDE, выполнив команду guide в командной строке. В появившемся окне выберите пункт Blank GUI на закладкеCreate New GUI и нажмите ОК. Откроется окно редактора интерфейса (рис. 2).

Рис. 2 Окно редактора интерфейса

Редактор пользовательского интерфейса содержит:

* строку меню;

* панель инструментов управления приложением;

* заготовку окна приложения с нанесенной сеткой;

* вертикальную и горизонтальную линейки;

* панель инструментов для добавления элементов интерфейса на окно приложения.

Редактор приложения MATLAB позволяет разместить различные элементы интерфейса. Для этого нажмите соответствующую кнопку на панели инструментов в левой части окна редактора интерфейса, и поместите выбранный объект на форму.

Приложение в данный момент находится в режиме редактирования. Любой объект можно удалить из окна при помощи кнопки Delete , предварительно его выделив. Запуск приложения производится при помощи кнопки Run либо выбором соответствующего пункта меню Tools . При запуске программа предложит сохранить проект. Выберите имя сохраняемого файла, например, mygui . fig , и директорию для сохранения, затем нажмите Save . Приложение запускается в отдельном окне с заголовком по умолчанию. Пользователь может обращаться к размещенным в приложении элементам управления.

3.1 Программирование событий

Графическое приложение в MATLAB хранится в двух файлах с расширениями.fig и.m , первый из них содержит описание формы окна, а второй - код программы. Добавление элемента интерфейса в редакторе приводит к автоматической генерации шаблона обработчика события (например, обработчика нажатия кнопки) в файле с кодом программы.

Создадим приложение, окно которого содержит поле вывода графических элементов (Axes ), содержащее координатные оси, и две кнопки (Push Button ), предназначенные для построения графика функции и очистки поля.

Разместите на форме первую кнопку и объект Axes так, как показано на рис. 3. На кнопке автоматически размещается надпись Push Button . Каждый графический элемент обладает набором свойств, определяющих его внешний вид и поведение. Имя графического элемента Tag позволяет различать элементы интерфейса. Следует дать кнопке описывающее её функционал имя.

Рис. 3 Размещение компонентов

Для этого нажмите правой кнопкой мыши на кнопке, а в открывшемся списке вызовите редактор свойств Property Inspector , либо два раза кликните левой кнопкой мыши(рис. 4).

Рис. 4 Окно Property Inspector

В открывшемся окне редакторе свойств измените значение Tag на btnPlot .Это имя впоследствии будет использоваться для доступа к свойствам кнопки при программировании. Можно заметить, что имя дано в соответствии с элементом управления и его будущей функцией (button - кнопка, Plot - строить). Аналогичным образом дайте объекту Axes имя axMain .

Когда в запущенном приложении пользователь нажимает на кнопку, то вызывается обработчик событий, имя которого формируется из имени элемента, нижнего подчеркивания и слова Callback (отзыв). Сейчас он не содержит операторов. Желательно задавать имена элементов до обращения к обработчику, чтобы не пришлось менять название генерируемой функции в дальнейшем. Чтобы вызвать обработчик, вызовите правой кнопкой мыши раскрывающийся список для btnPlot , выберите в нем View Callbacks и запустите Callback , открывшийся обработчик события измените в соответствии с листингом 1.

Листинг 1.

btnPlot .

mygui.m :

x = -2.5: 0.6: 2;

drawPlot(x, y, handles);

Чтобы создать функцию drawPlot , в интерфейсе MATLAB выберите пункт меню File , затем в раскрывающемся списке New выберите элемент Script . Созданный файл функции оформите в соответствии с листингом 2 и сохраните в директорию с файлом mygui . m .

Листинг 2.

Функция прорисовки графика, вызываемая из btnPlot .

drawPlot.m :

changeMarker(handles)

changeColor(handles)

Для функций changeMarker и changeColor создайте пустые Script файлы (заглушки). Сохраните оба файла и запустите приложение из редактора приложений. Нажатие на кнопку в запущенном приложении должно приводить к отображению графика функции в объекте axMain . Закройте окно приложения и продолжите работу в редакторе форм. Добавьте вторую кнопку с именем btnC lear . Перейдите к функции обработки события второй кнопки. Оформите вызов функции p lotClearDialog , как показано в листинге 4.

Листинг 3.

Обработка события кнопки с именем btnC lear .

mygui.m :

Сохраните функцию plotClearDialog в одноименном Script файле, впоследствии мы ее модифицируем.

Листинг 4.

Функция очистки графика, вызывается из btnC lear .

plotClearDialog.m :

Запустите приложение и убедитесь, что нажатие на первую кнопку приводит к отображению графика функции, а вторая служит для очистки графика.

3.2 Конструирование интерфейса

3.2.1 Управление свойствами объектов

Разработка приложения сопряжена с изменением свойств объектов, которые они получают по умолчанию при размещении их на форме. Некоторые из свойств, например надпись на кнопке или ее размер, устанавливаются при создании объекта в режиме редактирования. Все свойства могут изменяться программно в работающем приложении.

3.2.2 Проектирование формы

Продолжите работу над приложением, следует изменить надписи на кнопках, например, на «Построить» и «Очистить ». Кнопки имеют свойство String , принимаемое им значение есть отображаемая на кнопке строка. Измените в инспекторе надписи кнопок так, как было указано ранее. Запустите приложение.

3.2.3 Изменение свойств из программного кода

Свойства объектов можно устанавливать программно в ходе работы приложения. Усовершенствуйте приложение так, чтобы при запуске доступна только кнопка «Построить» , а при нажатии на кнопку «Построить» выводится график, и она становится недоступной. В свою очередь, при нажатии должна стать доступной кнопка «Очистить ».

Блокировка кнопки зависит от свойства Enable , при значении on доступна, a при off нет. Установка значений свойствам объектов в программе производится при помощи функции set .

Функция set вызывается с тремя параметрами - ссылкой на объект, свойство которого нужно поменять, названием свойства и его значением. Последние два аргумента заключаются в апострофы. Аргументы hObject и handles функций-обработчиков содержат указатели. В hObject хранится указатель на тот объект, событие которого обрабатывается в данный момент, a handles является вектором указателей на все объекты на форме. Например, handles . btn Plot является указателем на кнопку btnPlot . Установите в редакторе свойств для кнопки «Очистить » свойство Enable равным off , затем измените программу в соответствии с листингом 5.

Листинг 5.

Обработка состояний кнопок.

mygui . m :

function btnPlot_Callback(hObject, eventdata, handles)

x = -2.5: 0.6: 2;

drawPlot(x, y, handles);

plotDialog(hObject, handles);

function btnClear_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(hObject, "Enable", "off");

set(handles.btnPlot, "Enable", "on");

Создайте заглушку для функции plotDialog . Не забывайте перед очередным запуском приложения сохранять как.m файл, так и.fig файл.

3.3 Работа над приложением

3.3.1 Запуск приложения

Запуск приложения осуществляется не только из редактора приложений. Для запуска приложения достаточно в качестве команды задать его имя в командной строке >>mygui

Каталог с приложением должен содержаться в путях поиска MATLAB или являться текущим.

3.3.2 Оформление интерфейса

Часто требуется, чтобы небольшое перемещение мыши вызывало изменение положения объекта на некоторый фиксированный шаг. Сетка редактора приложений позволяет осуществить такое дискретное движение. Выбор пункта Grid and Rulers меню Tools приводит к появлению диалогового окна.

Флаги Show rulers и Show grid соответствуют отображению линеек и сетки в редакторе приложений, а раскрывающийся список Grid Size позволяет выбрать размер ячеек сетки. Минимально допустимый размер - десять пикселей, он позволяет достаточно точно располагать элементы управления в окне приложений. Привязка перемещения к линиям сетки происходит при установленном флаге Snap to grid .Она позволяет размещать объекты и изменять их размер точно по линиям сетки.

3.4 Программирование элементов интерфейса

3.4.1 Флаги и рамки

Флаги Checkbox используются для изменения величин с двумя возможными значениями. Добавьте два флага с помощью панели инструментов и задайте значения String для них сетка по X и сетка по Y . Эти флаги должны устанавливать отображение соответствующей сетки на графике.

Обычно несколько элементов управления со схожим назначением группируются внутри рамки Panel сназванием «Сетка» .Измените размеры элемента axMain , освободив, справа место для рамки. Нанесите рамку на окно приложения при помощи соответствующей кнопки. В рамку добавьте два флага. Разместите поясняющие подписи рядом с флагами и установите для них значения Tag равные chbxGridX и chbxGridY , затем произведите необходимые изменения кода в соответствии с листингом 6.

Листинг 6.

Обработка событий отображения сетки.

mygui.m :

Преобразование булевских значений в строковые.

map Value.m :

if get(hObject, property)

Изменения в построении с условием наличия сетки.

drawPlot.m

3.4.2 Переключатели

Переключатели Radio Button предоставляют пользователю возможность изменять величины с несколькими возможными значениями. Всегда установлен только один переключатель из группы. С помощью них, например, можно реализовать переключение маркеров для узловых значений на квадраты или круги.

Добавьте в окно приложения новую панель Button Group (организует переключение дляRadio Button самостоятельно), укажите для неё тег MarkGroup , название «Маркеры» , затем нанесите на нее три переключателя, с именами rbMarkCir c , rbMarkSq , rbMarkNone , и надписями - «маркеры-круги» , «маркеры-квадраты» , «без маркеров» соответственно.

Состояние переключателя определяется его свойством Value : если Value равно единице, то переключатель включен. Задайте в редакторе свойств значение 1 свойству Value переключателя с надписью «без маркеров», тогда он будет включен при запуске программы.

Листинг 7.

Устанавливаем возможные значения.

mygui . m :

handles.output = hObject;

guidata(hObject, handles);

changeMarker(handles)

Функция изменяет маркер в соответствии с выбранным переключателем.

changeMarker.m :

markers = getappdata(handles.figure1, "optionsValues");

Функция возвращает текущий маркер.

getMarkerValue.m:

Функция возвращает текущий переключатель в указанной группе.

getSelectedOption.m:

index = counter;

3.4.3 Списки

При помощи раскрывающегося списка можно предоставить возможность выбора цвета линии графика. Перейдите в режим редактирования и добавьте раскрывающийся список Pop - up M enu с тегом pmColor ,элементами которого являются строки «синий» , «красный» , «зеленый» (поле String в многострочном режиме).

Запустите приложение и убедитесь, что раскрывающийся список содержит требуемые элементы. Выбор различных строк пока не приводит к изменению цвета линии - требуется запрограммировать событие Callback раскрывающегося списка.

Листинг 8.

Сохраняем вектор с цветами в контексте формы.

mygui.m :

function GuiProj_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)

colors = ["b", "r", "g" ];

Внесите вызов ChangeColor в обработчик списка.

mygui.m :

changeColor(handles)

Изменение цвета линии.

ChangeColor.m:

function changeColor(handles)

thePlot = getappdata(handles.axMain, "plot");

3.4.4 Полосы прокрутки

С помощью полосы скроллинга можно задавать, например, толщину линии графика. Добавьте полосу скроллинга Slider в окно приложения и задайте название scrWidth . Снабдите полосу текстовым пояснением «Толщина линии» .

Теперь следует определить соответствие между положением бегунка полосы и числовым значением свойства Value .

Выполните следующие установки из редактора свойств:

1. В Мах занесите десять, а в Min - единицу. Свойства Мах и Min полосы скроллинга отвечают за границы значений, записываемых в Value при перемещении бегунка.

2. Определите начальное положение бегунка полосы. Нажмите кнопку в строке с названием свойства и в появившемся окне Value измените значение на единицу.

3. Обратитесь к свойству SliderStep . Его значением является вектор из двух компонентов, первый из которых определяет относительное изменение Value при нажатии на кнопки со стрелками полосы скроллинга, а второй - при перетаскивании бегунка мышью. Следует установить значение и нажатие на кнопки полосы изменит Value на десять процентов, а щелчок мыши справа или слева от бегунка надвадцать. Раскройте строкуSliderStep щелчком мыши по знаку плюс слева от названия свойства и в появившихся строках х и у введите 0.1 и 0.2.

Листинг 9.

Изменение толщины линии.

mygui . m :

thePlot = getappdata(handles.axMain, "plot");

Изменение толщины линии при построении.

drawPlot.m

В данном случае реализован перехват исключительных ситуаций с помощью связки try и catch (например, когда Plot еще не инициализирован). При этом catch остается пустым, потому что никаких действий предпринимать не надо, изменение линии просто не сработает.

3.4.5 Область ввода текста

Очень часто требуется вводить какие-либо данные в приложение. Для этого существуют специальные области ввода текста. Добавим возможность изменять заголовок графика.

На панели инструментов выберем область ввода текста Edit Text и зададим для него имя editTitle . Изменим значение текстового поля по умолчанию на пустое (очистим поле String ).

Листинг 10.Изменение заголовка графика.

mygui . m

if ispc

else

end

title(get(hObject, "String"))

drawPlot.m

графический приложение программирование matlab

3.5 Диалоговые окна и меню приложения

3.5.1 Окно подтверждения

В системе MATLAB существует возможность добавления диалоговых окон (рис. 5), например, для отката случайных нажатий кнопок. Следует вывести диалоговое окно, в котором пользователь подтвердит, действительно ли требуется очистить график.

Рис. 5 Диалоговое окно

Функция questdlg создаетдиалоговое окно подтверждения, которая в самом простом случае имеет два входных параметра - строки с текстом внутри диалогового окна изаголовок окна. Но при добавлении еще трех строк мы можем изменить имена кнопок (по умолчанию Yes , No , Cancel ).

Изменим существующий файлplotClearDialog . m так, как показано в листинге 11.

Листинг 11.

Добавим возникновение диалогового окна при вызове

plotClearDialog.m :

function plotClearDialog(hObject, handles)

yesButton = "Да";

noButton = "Нет";

message = "Очистить график";

if strcmp(button, yesButton)

cla

end

Уберем из обработчика кнопки «Очистить » разблокирование кнопки для построения.

mygui.m :

function btnClear_Callback(hObject, eventdata, handles)

plotClearDialog(hObject, handles);

3.5.2 Чтение данных из файла

Среда MATLAB предоставляет возможность сохранять и загружать объекты в бинарном или текстовом формате. Для загрузки сохранения файла используются команды load иsave ,загружающие и сохраняющие файлы соответственно.Создайте и запишите входные данные в файле data . txt , имя сохраняемого вектора должно быть mymatrix .

Функция errordlg предназначена для создания диалогового окна с сообщением об ошибке. Входными аргументами errordlg являются строки с текстом и заголовком окна.

Листинг 12. Диалог выбора источника данных для графика.

plotDialog.m :

default = "По умолчанию";

fromFile = "Из файла";

errorCaption = "Ошибка!";

result = questdlg(dialogCaption, "mygui", default, fromFile, default);

if strcmp(result, fromFile)

try

mymatrix = load("data.txt");

catch

end

sMatrix = size(mymatrix);

errordlg(errorMessage, errorCaption)

end

x = mymatrix(:,1);

y = mymatrix(:,2);

end

if strcmp(result, default)

x = -2.5: 0.6: 2;

y = exp(-x.^2);

end

drawPlot(x, y, handles)

Уберем из обработчика кнопки «Построить» функцию drawPlot и заменим на plotDialog .

mygui.m

function btnPlot_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(hObject, "Enable", "off");

set(handles.btnClear, "Enable", "on");

plotDialog(hObject, handles)

В данном случае файл должен содержать два столбца, соответствующих абсциссам и ординатам точек для построения графика. Здесь реализованы проверки на размерность данных из файла, а также проверка на то, что данные являются числовыми.

3.5.4 Оконные меню

В пакете MATLAB так же можно реализовать контекстные и оконные меню. Свойство Menu Bar окна приложения объекта figure отвечает за наличие стандартных меню File , Edit , Tools , Window и Help в работающем приложении. Размещение и программирование меню производится при помощи редактора меню.

Запустите редактор меню (рис. 6) из панели управления, или выбором пункта меню Tools , затем Menu Editor .

Рис. 6 Окно редактора меню

Окно редактора меню содержит две вкладки для: Menu Bar - для строки меню приложения, Context Menu s - для контекстного меню. Нажмите на соответствующую кнопку на панели инструментов редактора меню и создайте меню приложения. В навигаторе появилась строка Untitled 1 (рис. 7), сделайте ее текущей щелчком мыши.

Рис. 7 Окно создания меню приложения

В поле Label задается надпись элемента, a Tag - имя объекта. Введите текст "График " в строку Label и задайте имя mnGraph . Далее следует создать пункты меню. Нажав на кнопку New Menu Item , создастся новый подпункт меню. Установите надпись пункта « Построить» и дайте ему имя mnGraphPlot . Добавьте еще один подпункт меню, сделав предварительно текущей строку График в навигаторе. Аналогичным образом задайте надпись « Очистить» и имя mnGraphClear . Навигатор меню должен содержать структуру, изображенную на рисунке 8. Меню График имеет первый уровень, а пункты « Построить» , « Очистить» - второй.

Рис. 8 Меню приложения

Запустите программу. Выбор меню График приводит к раскрытию меню. Пока при обращении к пунктам « Построить» и « Очистить» ничего не происходит, следует запрограммировать обработчики событий пунктов меню. Добавьте обработчики меню вmygui . m и вplotClearDialog . m .

Листинг 13.

Устанавливаем необходимые значения кнопок для построения.

mygui.m :

plotDialog(hObject, handles)

plotClearDialog(hObject, handles)

Устанавливаем необходимые значения кнопок для удаления.

plotClearDialog.m :

3.5.6 Контекстные меню

Элементы управления, в том числе и созданные в ходе работы приложения, могут иметь собственное контекстное меню, которое доступны через нажатие ЛКМ.

Перейдите к вкладке Context Menus в редакторе меню и нажмите кнопку создания контекстного меню, в навигаторе меню появляется строка для меню. Задайте ему имя cmLine . Обратите внимание, что на панели свойств нет строки ввода Label , т. к. раскрывающееся меню не должно иметь надписи. Создайте три пункта меню при помощи кнопки New Menu Item . Определите для них надписи синий, красный , зеленый и имена cmLineBlue , cmLineRed , cmLineGreen соответственно (рис. 9).

Рис. 9 Контекстное меню

В работающем приложении щелчок правой кнопкой мыши по линии графика не приводит к отображению контекстного меню, так как сейчас контекстное меню cmLine присутствует в приложении как отдельный объект, не привязанный к построенной линии. Именно поэтому каждый созданный объект, имеет свойство UIContextMenu , значением которого может являться указатель на имеющееся контекстное меню. Следует установить свойству UIContextMenu значение указателя на меню cmLine , содержащееся в структуре handles . Построение линии в приложении производится или при нажатии пользователем кнопки « Построить» , или при выборе пункта « Построить» меню График . Напишем обработчик контекстного меню в mygui . m .

Листинг 14.

Изменение значения для контекстного меню.

mygui.m :

function cmLineBlue_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.pmColor, "Value", 1)

changeColor(handles)

function cmLineRed_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.pmColor, "Value", 2)

changeColor(handles)

function cmLineGreen_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.pmColor, "Value", 3)

changeColor(handles)

Внесение изменений в построение.

drawPlot . m

set(newPlot, "UIContextMenu", handles.cmLine)

3.5.7 Ввод пользовательской функции

Добавьте на форму новую область текста Edit Text с тегом userFunction и надпись «Пользовательский ввод». С помощью этого поля пользователь сможет ввести функцию с клавиатуры, и если ввод не корректен, следует вывести сообщение об ошибке errordlg . Изменим функцию plotDialog . m .

Листинг 15.

Добавление пользовательского ввода.

plotDialog . m

function plotDialog(hObject, handles)

default = "По умолчанию";

fromFile = "Из файла";

errorMessage = "Неизвестный формат файла с данными";

errorCaption = "Ошибка!";

dialogCaption = "Источник данных";

if strcmp(result, fromFile)

try

mymatrix = load("data.txt");

catch

errordlg(errorMessage, errorCaption)

end

sMatrix = size(mymatrix);

if (sMatrix(2) ~= 2 | ndims(mymatrix)~=2 | ~isnumeric(mymatrix))

errordlg(errorMessage, errorCaption)

end

x = mymatrix(:,1);

y = mymatrix(:,2);

end

if strcmp(result, userInput)

try

x = -2.5: 0.6: 2;

y = subs(y);

catch

end

if strcmp(result, default)

x = -2.5: 0.6: 2;

y = exp(-x.^2);

end

drawPlot(x, y, handles)

4. Задание на лабораторную работу

Цель данной лабораторной работы применение навыков создания приложений в среде GUIDE пакета MATLAB.

Постановка задачи: необходимо создать приложение, окно которого содержит графический элемент Axes , три кнопки, три поля ввода текста.

В одно из текстовых полей вводится функция, в другое - количество членов, которые нужно получить из разложения данной функции в ряд Тейлора, в третье - отрезок, на котором строится график функции. Нажатие на одну кнопку позволяет получить график исходной функции. Нажатие на вторую кнопку позволяет получить график суммы заданного количества членов ряда Тейлора и добавить его к ранее построенным графикам. Графики должны иметь разный цвет. Нажатие на третью кнопку приводит к очистке окна, в которое выводятся графики.

5. Заключение

Следует отметить, что среда GUIDE позволяет достаточно просто написать приложение для проведения собственных исследований. Основное преимущество визуальной среды GUIDE по сравнению со многими другими современными языками программирования состоит в том, что разработчик может использовать большой набор готовых функций MATLAB, которые реализуют алгоритмы решения широкого спектра задач.

В приложении приведен образец лабораторной работы по созданию графического интерфейса пользователя. Работа направлена на изучение основных принципов создания приложений в пакете MATLAB и программирования обработки событий для интерфейса.

Список литературы

1. Ануфриев И.Е. Самоучитель Matlab 5.3/6.x / И.Е. Ануфриев. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. 736 с.

2. Дьяконов В.П. MATLAB 6.5 SPI/7 + Simulink 5/6 в математике и моделировании / В.П. Дьяконов. М.: СОЛОНПресс, 2005. 576 с. (Серия «Библиотека профессионала»).

Приложение

Листинг исходного кода функций

mygui . m

function varargout = mygui(varargin)

gui_Singleton = 1;

gui_State = struct("gui_Name", mfilename,...

"gui_Singleton", gui_Singleton,...

"gui_OpeningFcn", @mygui_OpeningFcn,...

"gui_OutputFcn", @mygui_OutputFcn,...

"gui_LayoutFcn", ,...

"gui_Callback", );

if nargin && ischar(varargin{1})

gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1});

end

if nargout

= gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});

else

gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});

end

function mygui_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)

handles.output = hObject;

guidata(hObject, handles);

optionsList = [ handles.rbMarkNone handles.rbMarkSq handles.rbMarkCirc ];

optionsValues = [ "n" "s" "o" ];

setappdata(hObject, "optionsList", optionsList);

setappdata(hObject, "optionsValues", optionsValues);

colors = ["b", "r", "g" ];

setappdata(hObject, "colors", colors);

handles.output = hObject;

guidata(hObject, handles);

function varargout = mygui_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)

varargout{1} = handles.output;

function btnPlot_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(hObject, "Enable", "off");

set(handles.btnClear, "Enable", "on");

plotDialog(hObject, handles)

function btnClear_Callback(hObject, eventdata, handles)

plotClearDialog(hObject, handles);

function chbxGridX_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.axMain, "XGrid", mapValue(hObject, "Value"));

function chbxGridY_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.axMain, "YGrid", mapValue(hObject, "Value"));

function MarkGroup_SelectionChangeFcn(hObject, eventdata, handles)

changeMarker(handles)

function pmColor_Callback(hObject, eventdata, handles)

changeColor(handles)

set(hObject,"BackgroundColor","white");

end

function scrWidth_Callback(hObject, eventdata, handles)

try

thePlot = getappdata(handles.axMain, "plot");

set(thePlot, "LineWidth", round(get(hObject, "value")))

catch

end;

function scrWidth_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

if isequal(get(hObject,"BackgroundColor"), get(0,"defaultUicontrolBackgroundColor"))

set(hObject,"BackgroundColor",[.9.9.9]);

end

function editTitle_Callback(hObject, eventdata, handles)

title(get(hObject, "String"))

function editTitle_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

if ispc

set(hObject,"BackgroundColor","white");

else

set(hObject,"BackgroundColor",get(0,"defaultUicontrolBackgroundColor"));

end

if ispc && isequal(get(hObject,"BackgroundColor"), get(0,"defaultUicontrolBackgroundColor"))

set(hObject,"BackgroundColor","white");

end

function mnGraphPlot_Callback(hObject, eventdata, handles)

plotDialog(hObject, handles)

set(handles.mnGraphPlot,"Enable","off");

set(handles.mnGraphClear,"Enable","on");

set(handles.btnPlot,"Enable","off");

set(handles.btnClear,"Enable","on");

function mnGraphClear_Callback(hObject, eventdata, handles)

plotClearDialog(hObject, handles)

if ispc && isequal(get(hObject,"BackgroundColor"), get(0,"defaultUicontrolBackgroundColor"))

set(hObject,"BackgroundColor","white");

end

changeColor.m

function changeColor(handles)

try

thePlot = getappdata(handles.axMain, "plot");

colors = getappdata(handles.figure1, "colors");

set(thePlot, "Color", colors(get(handles.pmColor, "value")))

catch

;

end

changeMarker.m

function changeMarker(handles)

try

thePlot = getappdata(handles.axMain,"plot");

markers = getappdata(handles.figure1,"optionsValues");

set(thePlot, "Marker", markers(getMarkerValue(handles)))

catch

;

end

drawPlot.m

function drawPlot(xVector, yVector, handles)

newPlot = plot(xVector, yVector);

setappdata(handles.axMain, "plot", newPlot);

changeMarker(handles)

changeColor(handles)

set(handles.axMain, "XGrid", mapValue(handles.chbxGridX, "Value"));

set(handles.axMain, "YGrid", mapValue(handles.chbxGridY, "Value"));

set(newPlot, "LineWidth", round(get(handles.scrWidth, "value")))

title(get(handles.editTitle, "String"))

getMarkerValue.m

function markerValue = getMarkerValue(handles)

markerValue = getSelectedOption(getappdata(handles.figure1, "optionsList"));

getSelectedOption.m

function index = getSelectedOption(hObjectList)

index = 1;

for counter = (1: length(hObjectList))

if get(hObjectList(counter), "value") == 1

index = counter;

return

end

mapValue.m

function retval = mapValue(hObject, property)

if get(hObject, property)

retval= "On";

else

retval="Off";

end

plotClearDialog.m

function plotClearDialog(hObject, handles)

yesButton = "Да";

noButton = "Нет";

message = "Очистить график";

button = questdlg(message, "mygui", yesButton, noButton, noButton);

if strcmp(button, yesButton)

cla

set(handles.axMain, "YGrid", mapValue(handles.chbxGridY, "Value"))

set(handles.axMain, "XGrid", mapValue(handles.chbxGridX, "Value"))

set(handles.btnClear,"Enable","off");

set(handles.btnPlot,"Enable","on");

set(handles.mnGraphPlot,"Enable","on");

set(handles.mnGraphClear,"Enable","off");

end

plotDialog.m

function plotDialog(hObject, handles)

default = "По умолчанию";

fromFile = "Из файла";

userInput = "Пользовательский ввод";

errorMessage = "Неизвестный формат файла с данными";

errorCaption = "Ошибка!";

dialogCaption = "Источник данных";

result = questdlg(dialogCaption, "mygui", default, fromFile, userInput, default);

if strcmp(result, fromFile)

try

mymatrix = load("data.txt");

catch

errordlg(errorMessage, errorCaption)

end

sMatrix = size(mymatrix);

if (sMatrix(2) ~= 2 | ndims(mymatrix)~=2 | ~isnumeric(mymatrix))

errordlg(errorMessage, errorCaption)

end

x = mymatrix(:,1);

y = mymatrix(:,2);

end

if strcmp(result, userInput)

try

x = -2.5: 0.6: 2;

y = sym(get(handles.userFunction, "String"));

y = subs(y);

catch

errordlg("Ошибка разбора пользовательской функции", errorCaption)

end

if strcmp(result, default)

x = -2.5: 0.6: 2;

y = exp(-x.^2);

end

drawPlot(x, y, handles)

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Изучение программирования в MATLAB. Использование команд Save и Load, операторы ввода и вывода для работы в командном окне. Отладка собственных программ. Интерфейс MATLAB. Отличия поздней версии MATLAB от более ранних. Средство Source Control Interface.

контрольная работа , добавлен 25.12.2011

Математическая основа параллельных вычислений. Свойства Parallel Computing Toolbox. Разработка параллельных приложений в Matlab. Примеры программирования параллельных задач. Вычисление определенного интеграла. Последовательное и параллельное перемножение.

курсовая работа , добавлен 15.12.2010

Общая характеристика и свойства системы Matlab - пакета прикладных программ для решения задач технических вычислений. Разработка математической модели в данной среде, программирование функций для задающего воздействия. Проектирование GUI-интерфейса.

курсовая работа , добавлен 23.05.2013

Разработка программного кода и алгоритма действий приложения "калькулятор". Использование функций в программе Matlab. Разработка кнопок, опций, интерфейса, оформление. Части кода Matlab и тестовый набор. Инструкция пользователя по работе программы.

курсовая работа , добавлен 27.09.2014

Выбор параметров и структурой схемы. Программирование скрипта (m-файла) для задания исходных параметров. Расчет параметров регулятора, проектирование его S-функции. Программирование GUI-интерфейса: разработка внешнего вида и проектирование обработчиков.

курсовая работа , добавлен 18.05.2013

Особенности работы в режиме командной строки в системе Matlab. Переменные и присваивание им значений. Комплексные числа и вычисления в системе Matlab. Вычисления с использованием функции sqrt. Неправильное использование функций с комплексными аргументами.

дипломная работа , добавлен 30.07.2015

Исследование линейных динамических моделей в программном пакете Matlab и ознакомление с временными и частотными характеристиками систем автоматического управления. Поиск полюса и нуля передаточной функции с использованием команд pole, zero в Matlab.

лабораторная работа , добавлен 11.03.2012

Matlab - матричная лаборатория - система программирования для научно-технических расчетов. Особенности ввода векторов. Специальные матрицы, простые команды. Простые примеры, иллюстрирующие эффективность Matlab. Графический способ решения уравнений.

реферат , добавлен 05.01.2010

Создание приложений: ProgressBar, вычисление по формуле, двумерный массив, калькулятор, медиа-плеер, одномерный массив, список, текстовый редактор. Создание различных обработчиков событий. Разработка заставки, окна ввода пароля и главной формы.

лабораторная работа , добавлен 22.01.2015

Моделирование траектории движения космического аппарата, запускаемого с борта космической станции, относительно Земли. Запуск осуществляется в направлении, противоположном движению станции, по касательной к её орбите. Текст программы в среде Matlab.

Построение графического интерфейса в системе Matlab

Введение

Matlab – это система инженерных и научных вычислений. Она обеспечивает математические вычисления, визуализацию научной графики программирование и моделирование процессов с использованием интуитивно понятной среды окружения, когда задачи и их решения могут быть представлены в нотации, близкой к математической. Наиболее известные области применения системы Matlab :

· математика и вычисления;

· разработка алгоритмов;

· вычислительный эксперимент, имитационное моделирование, макетирование;

· анализ данных, исследование и визуализация результатов;

· научная и инженерная графика;

· разработка приложений, включая графический интерфейс пользователя.

Основным объектом при программировании в среде Matlab является массив, для которого не требуется указывать размерность явно. Это позволяет решать многие вычислительные задачи, связанные с векторно-матричными формулировками.

Система Matlab – это одновременно и операционная среда и язык программирования. Пользователь может написать специализированные функции и программы, которые оформляются в виде М-файлов. По мере увеличения количества созданных программ возникают проблемы их классификации и тогда можно попытаться собрать родственные функции в специальные папки. Это приводит к концепции пакетов прикладных программ, которые представляют собой коллекции М-файлов для решения определенной задачи или проблемы.

C реда системы Matlab

Среда системы Matlab это совокупность интерфейсов, через которые пользователь поддерживают связь этой системой. Это: диалог посредством командной строки или графического интерфейса, просмотр рабочей области, редактор и отладчик М-файлов, работа с файлами и оболочкой DOS, экспорт и импорт данных, интерактивный доступ к справочной информации, динамическое взаимодействие с внешними системами Microsoft Word , Microsoft Excel и др. Реализуются эти интерфейсы через командное окно, инструментальную панель, системы просмотра рабочей области и путей доступа, редактор / отладчик М-файлов, специальные меню.

Пользовательский интерфейс носит дружественный характер и построен с учетом устоявшихся принципов программного обеспечения, разрабатываемого для операционной системы Windows .

В системе Matlab существует два вида м-файлов:

Скрипты – представляют последовательности команд (представляют собой процедуры);

Function– представляют собой функции с входными аргументами и выходными параметрами (значениями функции).

Но далее возникает необходимость многократного запуска файла программы при других, изменённых параметрах решаемой задачи. Возникает неудобство: в постоянном редактировании исходного текста программы и повторном или очередном её запуске. При этом важен механизм управления переменными, который бы обеспечивал удобный интерфейс между программой и пользователем. При решении других задач могут возникнуть трудности с визуализацией какого-либо процесса, то есть некоторая переменная изменяться динамически в процессе решения поставленной задачи.

Все эти и другие трудности, возможно, решить при использовании графического интерфейса пользователя. (GUI– GraphicalUserInterface)

Основные принципы построения графического интерфейса

Использование графического интерфейса позволяет пользователю сделать программу более универсальной.

Как и любой процесс проектирования, процесс построения графического интерфейса пользователя можно разбить на следующие этапы:

1. Постановка задачи,

2. Создание формы интерфейса и создание на неё элементов управления.

3. Написание кода программы и кода обработки событий.

Этапы построения графического интерфейса пользователя

1. На первом этапе проводиться анализ поставленной задачи и определяется количество и состав элементов управления необходимых для решения задачи.

2. На втором этапе создаётся форма графического интерфейса и на ней создаются и размещаются элементы управления. Здесь же описываются их свойства.

Задавать расположение и выравнивать элементы на форме описывать их свойства можно "вручную", но для удобства и быстроты используют редактор выравнивания объектов (TheAlignmentTool) и редактора свойств (ThePropertyEditor).

Существует два способа создания формы и элементов управления, а так же задания или изменения их свойств:

Использование команды WORKSPACE (то есть использование команды операционной среды MATLAB).

Использование средств панели инструментов – совокупности средств для быстрого создания GUI (TheControlPanel).

При построении элементов управления первым способом удобно использовать скрипт-файл, в котором последовательно с помощью команд WARKSPACE описывается создание элементов управления и устанавливаются их свойства.

Эти команды можно использовать как для написания кода, создающего графический интерфейс пользователя, так и использовать для управления свойствами элементов управления из тела m-файлов. Благодаря чему мы можем получить визуализацию нашего процесса вычисления.

На практике всё более склоняются ко второму способу создания графического интерфейса с элементами управления. Это объясняется тем, что при использовании панели управления с её редакторами свойств, событий, выравнивания очень удобно работать, и создавать GUI значительно быстрее, чем в первом случае.

3. На третьем этапе создания графического интерфейса пользователя (GUI) пишется код основной программы вычисления и код для обработки событий.

Код основной программы вычисления, пишется на языке программирования операционной среды Matlab, в виде m-файла. Созданные m-файлы закрепляются за событием какого-нибудь элемента управления или формы.

При описании свойств элементов управления события описываются в m-файле:

а) либо при создании каждого элемента управления описываем его свойства и сразу описываем действие событие;

б) либо описываем обработку события для каждого элемента при помощи редактора событий (ThePropertyEditor).

Начало выполнения действий по созданию графического интерфейса

Редактор GUIDE (руководство) вызывается командой guideиз командного окна или путем выполнения цепочки команд главного меню File (Файл) – New (Новый) – GUI (Графический Интерфейс).

Две странички, присутствующие на стартовой заставке (рис. 1), позволяют начать проектирование нового интерфейса (вкладка – CreateNewGUI, (Создать новый интерфейс)) или воспользоваться ранее созданным интерфейсом (вкладка – OpenExistingGUI (Открыть существующий интерфейс)). Дело в том, что описание формы приложения вместе с расположенными на ней интерфейсными компонентами может быть сохранено в файле с расширением fig. Если на диске хранится нечто похожее на наше будущее приложение, существующим файлом можно воспользоваться с целью экономии времени.

Начальная конструктора графического интерфейса (GUIDE) (рис. 1)

Мне было предложено рассмотреть приложение, воспроизводящее график одной из пяти функций в зависимости от выбранной строки раскрывающегося меню.

Окно редактирования формы (рис. 2)

Окно редактирования m-кода формы (рис. 3)

Это код, описывающий поведение сохраненной нами формы. В нем содержатся процедуры и функции, которые позволяют форме быть работоспособной.

Окно программы, запущенной на выполнение (рис. 4)

Вот получена работоспособная программа, которая выполняет выведение различных графических зависимостей на координатной плоскости.

Выбирая различные пункты в выпадающем меню, а затем, нажимая кнопку, вы увидите различные варианты получаемых графиков.

Алгоритм создания интерфейса

1. Вызвать панель управления.

1) Создать новую форму интерфейса или загрузить существующую.

2) Перейти в режим редактирования формы.

3) Натаскать на форму необходимые элементы управления.

2. Вызвать редактор свойств.

2) Выбрать нужное свойство и изменить его.

3. Вызвать редактор событий.

1) Выбрать элемент управления.

2) Написать код обработки события.

4. Вызвать редактор выравнивания объектов.

1) Выбрать элемент управления иди группу элементов.

2) Выбрать метод выравнивания.

5. Перейти в окно панели управления и активизировать интерфейс.

Литература

1. Дьяконов, В.П. MATLAB 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6 в математике и моделировании / В.П. Дьяконов. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. – 576 с.

2. Дьяконов, В.П. MATLAB 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6. Основы применения / В.П. Дьяконов – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. – 800 с.

3. Дьяконов, В.П. MATLAB 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6. Работа с изображениями и видеопотоками / В.П. Дьяконов. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. – 400 с.

4. Ермачкова Ю.А. Проектирование интерфейса в среде GUIDEMATLAB / Ю.А. Ермачкова // Современные информационные технологии в экономике, управлении и образовании. Сборник материалов межвузовской научно-практической конференции, посвященной 175 – летию потребительской кооперации России и 5 – летию филиала. – М.: Информационно-внедренческий центр «Маркетинг», 2006. – С. 35–37.

Приложение

function varargout = kursovaya(varargin)

% KURSOVAYA M-file for kursovaya.fig

% KURSOVAYA, by itself, creates a new KURSOVAYA or raises the existing

% H = KURSOVAYA returns the handle to a new KURSOVAYA or the handle to

% the existing singleton*.

% KURSOVAYA ("CALLBACK", hObject, eventData, handles,…) calls the local

% function named CALLBACK in KURSOVAYA.M with the given input arguments.

% KURSOVAYA ("Property", "Value",…) creates a new KURSOVAYA or raises the

% existing singleton*. Starting from the left, property value pairs are

Построение графического интерфейса в системе Matlab

Введение

· математика и вычисления;

· разработка алгоритмов;

· вычислительный эксперимент, имитационное моделирование, макетирование;

· анализ данных, исследование и визуализация результатов;

· научная и инженерная графика;

· разработка приложений, включая графический интерфейс пользователя.

Основным объектом при программировании в среде Matlab является массив, для которого не требуется указывать размерность явно. Это позволяет решать многие вычислительные задачи, связанные с векторно-матричными формулировками.

Система Matlab – это одновременно и операционная среда и язык программирования. Пользователь может написать специализированные функции и программы, которые оформляются в виде М-файлов. По мере увеличения количества созданных программ возникают проблемы их классификации и тогда можно попытаться собрать родственные функции в специальные папки. Это приводит к концепции пакетов прикладных программ, которые представляют собой коллекции М-файлов для решения определенной задачи или проблемы.

Cреда системы Matlab

Среда системы Matlab это совокупность интерфейсов, через которые пользователь поддерживают связь этой системой. Это: диалог посредством командной строки или графического интерфейса, просмотр рабочей области, редактор и отладчик М-файлов, работа с файлами и оболочкой DOS, экспорт и импорт данных, интерактивный доступ к справочной информации, динамическое взаимодействие с внешними системами Microsoft Word, Microsoft Excel и др. Реализуются эти интерфейсы через командное окно, инструментальную панель, системы просмотра рабочей области и путей доступа, редактор / отладчик М-файлов, специальные меню.

Пользовательский интерфейс носит дружественный характер и построен с учетом устоявшихся принципов программного обеспечения, разрабатываемого для операционной системы Windows.

В системе Matlab существует два вида м-файлов:

Скрипты – представляют последовательности команд (представляют собой процедуры);

Function – представляют собой функции с входными аргументами и выходными параметрами (значениями функции).

Основные принципы построения графического интерфейса

Использование графического интерфейса позволяет пользователю сделать программу более универсальной.

1. Постановка задачи,

2. Создание формы интерфейса и создание на неё элементов управления.

3. Написание кода программы и кода обработки событий.

Этапы построения графического интерфейса пользователя

Задавать расположение и выравнивать элементы на форме описывать их свойства можно "вручную", но для удобства и быстроты используют редактор выравнивания объектов (The Alignment Tool) и редактора свойств (The Property Editor).

Существует два способа создания формы и элементов управления, а так же задания или изменения их свойств:

Использование команды WORKSPACE (то есть использование команды операционной среды MATLAB).

Использование средств панели инструментов – совокупности средств для быстрого создания GUI (The Control Panel).

Работа с демонстрационными примерами с командной строки Вызов списка демонстрационных примеров Одним из самых эффективных методов знакомства со сложными математическими системами является ознакомление со встроенными примерами их применения. Система MATLAB содержит многие сотни таких примеров – по примеру практически на каждый оператор или функцию. Наиболее поучительные примеры можно найти...

Точку с запятой; для обозначения окончания каждой строки окружать весь список элементов квадратными скобками, . Чтобы ввести матрицу Дюрера просто напишите: А = MATLAB отобразит матрицу, которую мы ввели, A = 16 3 2 13 5 10 11 8 9 6 7 12 4 15 14 1 Если мы ввели матрицу, то она автоматически запоминается средой MATLAB. И мы можем к ней легко...

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра авиационного приборостроения

ИНТЕРФЕЙС СИСТЕМЫ MATLAB

Методические указания

к лабораторной работе по дисциплинам

«Основы автоматического управления»

и «Цифровая обработка сигналов»

Уфа 2006

Составитель: В.И. Петунин

УДК 004.45(07)

ББК 32.973.26-018.2(я7)

Интерфейс системы MATLAB: Методические указания к лабораторной работе по дисциплинам «Основы автоматического управления» и «Цифровая обработка сигналов» / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост. В.И. Петунин. – Уфа, 2006. – 29 с.

В методических указаниях приведено описание лабораторной работы, во время которой студенты знакомятся с принципами построения и особенностями функционирования системы MatLab. Рассматривается применение этой системы для моделирования линейных и нелинейных динамических систем (пакеты Control System Toolbox и SimuLink) и цифровой обработки сигналов (пакет Signal Processing Toolbox).

Предназначены для студентов, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 200100 «Приборостроение» и по специальности 200103 «Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы».

Табл. 0. Ил. 7. Библиогр.: 8 назв.

Рецензенты: д-р техн. наук, проф. Васильев В.И.

канд. техн. наук, доц. Юлдашбаев Ш.А.

авиационный технический университет, 2006

1. Цель работы 4

2. Теоретическая часть 4

2.1. Введение 4

2.2. Интерфейс MatLab 6

2.3. Исследование линейных стационарных систем (пакет Control System Toolbox) 12

2.4. Моделирование нелинейных систем (пакет SimuLink) 16

2.5. Цифровая обработка сигналов (пакет Signal Processing Toolbox) 21

3. Задание 23

4. Описание лабораторной установки 24

5. Порядок выполнения работы 24

6. Требования к отчету 24

7. Контрольные вопросы 25

Библиографический список 25

Приложение 27

Лабораторная работа

ИНТЕРФЕЙС СИСТЕМЫ MatLab

1. Цель работы

Целью данной работы является:

1. изучение назначения, состава и интерфейса системы MatLAB версий 5.Х;

2. ознакомление с демонстрационными примерами системы MatLAB;

3. изучение пакетов Control и SimuLink (моделирования линейных и нелинейных динамических систем);

4. изучение пакета Signal (цифровой обработки сигналов).

2. Теоретическая часть

2.1. Введение

Система MatLAB (сокращение от MATrix LABoratory – МАТричная ЛАБоратория) разработана фирмой The MathWorks, Inc. (США, г. Нейтик, штат Массачусетс) в конце 70-х годов 20 века и является интерактивной системой для выполнения инженерных и научных расчетов, ориентированной на работу с массивами данных . Система использует математический сопроцессор и допускает возможность обращения к программам, написанным на языках FORTRAN, C и C++.

Система поддерживает выполнение операций с векторами, матрицами и массивами данных, реализует сингулярное и спектральное разложения, расчет ранга и чисел обусловленности матриц, поддерживает работу с алгебраическими полиномами, решение нелинейных уравнений и задач оптимизации, интегрирование в квадратурах, решение дифференциальных и разностных уравнений, построение различных видов графиков, трехмерных поверхностей и линий уровня. В ней реализована удобная операционная среда, позволяющая формулировать проблемы и получать решения в привычной математической форме, не прибегая к рутинному программированию.

Основным объектом системы MatLAB является прямоугольный массив, который допускает комплексные элементы и ввод матриц без явного указания их размеров. Система позволяет решать многие вычислительные задачи за значительно меньшее время, нежели то, которое необходимо для написания соответствующих программ на языках FORTRAN, BASIC и C.

Система MatLAB имеет собственный язык программирования, напоминающий BASIC. Запись программ является традиционной и поэтому привычной для большинства пользователей персональных компьютеров. К тому же система дает возможность редактировать программы при помощи любого привычного для пользователя текстового редактора.

Работа в среде MatLAB может осуществляться в двух режимах:

В режиме калькулятора, когда вычисления производятся непосредственно после набора очередного оператора или команды MatLAB; при этом значения результатов вычисления могут присваиваться некоторым переменным, либо результаты получаются непосредственно, без присвоения (как в обычных калькуляторах);

Путем вызова программы, составленной и записанной на диске, на языке MatLAB, которая содержит все необходимые команды, обеспечивающие ввод данных, организацию вычислений и вывод результатов на экран (программный режим).

В обоих режимах пользователю доступны практически все вычислительные возможности системы, в том числе по выводу информации в графической форме. Программный режим позволяет сохранять разработанные вычислительные алгоритмы и, таким образом, повторять вычисления при других исходных данных.

Основная отличительная черта системы – это легкость ее модификации и адаптации к конкретным задачам пользователя. Пользователь может ввести в систему любую новую команду, оператор или функцию и пользоваться затем ими так же просто, как и встроенными операторами и функциями. При этом нет необходимости в их предварительном описании. Новые программы, функции и процедуры в системе MatLAB сохраняются в виде файлов, имеющих расширение.m. Это делает набор операторов и функций практически неограниченным.

С системой MatLAB поставляется свыше сотни М-файлов, которые содержат демонстрационные примеры и определения операторов и функций. Эта библиотека, все файлы которой прокомментированы, – настоящая сокровищница прекрасных примеров программирования на языке системы. Изучение этих примеров и возможность работы в режиме непосредственных вычислений значительно облегчают знакомство с системой пользователей, заинтересованных в использовании математических расчетов.

MatLAB предназначена для довольно сложных расчетов. Это и определяет круг ее пользователей: инженеры –проектировщики и разработчики новых устройств, студенты и аспиранты, научные работники, физики и математики. Система приспособлена к любой области науки и техники, содержит средства, которые особенно удобны для электро- и радиотехнических расчетов.