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1、MATLAB 程式設計入門篇GUIDE,張智星http:/www.cs.nthu.edu.tw/jang清大資工系 多媒體檢索實驗室,8-1 MATLAB第七版的 GUIDE簡介,GUIDE 是 Graphic User Interface Design Environment 的簡稱。它是一個 設計圖形使用者介面（Graphical User Interface，簡稱 GUI）的發展環境。使用 GUIDE 工具的好處如下：可以產生每一個控制物件的標準反應函式，使用者只要填入所需的指令或敘述。可以快速地拉出介面，具有所見即所得的性質。GUIDE 也有不盡人意之處 比較不適用於複雜的 GUI 介
2、面。無法將 GUI 應用程式集中於一個檔案。執行效率可能比較差一些。,8-1 MATLAB第七版的 GUIDE簡介,欲啟動 MATLAB 7.x 的 GUIDE，只需在命令視窗下輸入guide即可開啟 GUIDE 的主面版：,8-1 MATLAB第七版的 GUIDE簡介,在Create New GUI的頁面中，你可以選擇幾個樣版：Blank GUI(Default)：空白樣版GUI with Uicontrols：含有 UI 控制物件（UI Controls）的樣版 GUI with Axes and Menu：含有圖軸和下拉選單的樣版Modal Question Dialog：含有對話窗的樣
3、版如果你已經有之前所設計的畫面，也可以點選Open Existing GUI，來開啟以前的檔案，如右圖所示：,8-1 MATLAB第七版的 GUIDE簡介,為了簡化說明，我們先回到Create New GUI頁面，並點選Blank GUI(Default)來開啟空白樣版，其畫面如下：,8-1 MATLAB第七版的 GUIDE簡介,在上述的畫面中，左邊是各種 UI 控制物件和圖軸的選單，選取之後，你就可以在中間空白部分，以滑鼠點選並拖放來擺置你所需要的 UI 控制物件或圖軸等。我們可以修改預設的 GUIDE 編輯面版，讓它更好用：如果嫌左邊的圖示太小，可以點選 File/Preference，並
4、點選Show names in component palette，就可以顯示左邊各個圖式的文字說明。如果要在面版周圍顯示尺規（Ruler），可以在下拉選單選擇 Tools/Grid and Rulers，然後再點選跳出視窗的Show rulers，就可以在面版周圍顯示尺規。,8-1 MATLAB第七版的 GUIDE簡介,經由上述的設定後，GUIDE 主面版顯示如下：,8-2 入門範例一,我們先改變 GUIDE 面版的大小(由拖放面版右下角的黑點來達成)接著在面版上放置兩個控制物件一個是拉霸（Slider）另一個是可編輯文字欄位（Edit Text）,8-2 入門範例一,我們可以使用滑鼠右鍵來
5、點選任一個 UI 控制物件，並選取Inspect Properties，以改變其性質。以上面的拉霸為例，以滑鼠右鍵點選後，選取Inspect Properties，即可開啟性質檢視器（Property Inspector）。,8-2 入門範例一,在性質檢視器中，左邊是物件的性質，右邊則是此性質所對應的值，我們可以點選右邊來改變這些值。完成物件代號的設定後，我們就可以設定物件的反應命令。我們希望這些反應命令能夠使這個 GUI 應用程式達到下列功能：當使用者拖放拉霸時，能將拉霸的位置（預設值是介於 0 和 1 之間）顯示在文字欄位。文字欄位值被改變時，拉霸的位置能夠隨之改變。在 GUIDE 的環境
6、下，一個物件的反應命令都是由一個特定的函式來完成，這個函式就稱為反應函式，而函式名稱就是物件代號_Callback。,8-2 入門範例一,我們以滑鼠右鍵點選拉霸，並選取View Callbacks/Callback，即可開啟 MATLAB 程式編輯器。此程式編輯器會顯示反應命令必須加入的位置，拉霸的 Tag 是 mySlider，所以其反應函式是 mySlider_Callback()，所加進去的兩列敘述如下：第一列敘述抓出拉霸的位置，並轉成數值。第二列則將此數值設定為文字欄位的顯示文字。,position=num2str(get(handles.mySlider,Value);set(han
7、dles.myText,String,position);,8-2 入門範例一,8-2 入門範例一,使用相同的方式，我們也可以加入文字欄位的反應命令，其反應函式是 myText_Callback()，所加進去的兩列敘述如下：第一列抓出文字欄位的顯示文字，然後轉成數值。第二列將拉霸的位置設定成此數值。加入的位置如下所示：,value=str2double(get(handles.myText,String);set(handles.mySlider,Value,value);,8-2 入門範例一,8-2 入門範例一,按下 GUIDE 面版的工具列的三角形按鈕，即可開啟可使用的 GUI 介面 由於
8、所產生的程式碼並不在 MATLAB 的搜尋路徑中，因此會先跳出一個詢問視窗：,8-2 入門範例一,直接按下確定後就會跳出我們所設計的 GUI 介面如下：你可以直接移動拉霸，其位置就會顯示在文字欄位內；你也可以修改文字欄位的值，來指定拉霸的位置(收錄在本書光碟的 gui01.m 和 gui01.fig)。,8-2 入門範例一,在設計反應命令時，最重要的事，就是要能讓不同的 UI 控制物件都能存取其他物件以及相關資料，因為每一個 UI 控制物件的反應命令都是以函式的型式來進行。因此 GUIDE 在每一個反應函式內提供了一個結構變數 handles，以便提供資料的共通，可達到下列兩項功能：經由 ha
9、ndles 來存放或取用共通的資料。經由 handles 來取得每一個 UI 控制物件的性質。,8-2 入門範例一,例如，若要在某一個控制物件的反應函式內存放變數 A，可以加入下列敘述：如果要在另一個控制物件的反應函式裡面使用變數 A，只要加入下列敘述即可：,handles.myData=A;%將變數 A 存放在 handles 的 myData 欄位guidata(hObject,handles)%將新的 handles 存回整個 GUI 介面,A=handles.myData;,8-2 入門範例一,handles 本身也包含了同一個 GUI 介面下的所有控制物件，因此你可以在任一個反應函式
10、內取用每一個控制物件，如下：handles.mySlider：拉霸物件handles.myText：文字欄位物件如果整個 GUI 的名稱是 myGUI，那麼 handles.myGUI 就是指到整個 GUI 的圖形，因此若要關閉此視窗，也可以使用下列敘述：,delete(handles.myGUI),8-3 入門範例二,我們將改進前一個範例，在使用者輸入不合法的數值時，應用程式能夠回應錯誤訊息，並記錄錯誤的次數。我們可以經由 GUIDE 面版開啟 myGUI01，然後點選下拉式選單File/Save As將之儲存到 myGUI02。此時 GUIDE 會開啟 myGUI02.m，你必須在 myG
11、UI02_OpeningFcn()函式加入下列敘述：此敘述必須加在 guidata(hObject,handles);之前，以保證新的 handles 會被保留。,handles.errorCount=0;,8-3 入門範例二,接著修改文字欄位的反應命令，如下：,value=str2double(get(handles.myText,String);%判斷是否為介於 0 和 1 之間的純量數值if isnumeric(value)end,8-3 入門範例二,執行此應用程式，在第四次輸入不合法的數值後，畫面如下：本範例收錄在本書光碟內的 gui02.m 和 gui02.fig。,8-4 入門範例
12、三,在這個範例中，使用者可以使用下拉式選單來選取不同的聲音檔案，來顯示波形，並可播放聲音。首先，我們可以擺置一個圖軸和一些 UI 控制物件，如下圖：,8-4 入門範例三,8-4 入門範例三,接著，我們可以使用滑鼠右鍵來點選每一個 UI 控制物件，並選取Inspect Properties，以改變其性質，每個物件所改變的性質如下：,8-4 入門範例三,下一步我們要定義每個 UI 控制物件的反應命令，MATLAB 會在這些 UI 控制物件被點選時，同時呼叫每個物件所對應的反應命令。首先，我們以滑鼠右鍵點選 Close 按鈕，並選取View Callbacks/Callback 此程式編輯器會顯示反
13、應命令必須加入的位置，依本例而言，Close 按鈕的 Tag 是 closeButton，所以其反應命令也必須加在函數 closeButton_Callback 之內,8-4 入門範例三,加進去的命令是 close(gcbf)，如下：,8-4 入門範例三,gcbf 代表產生此反應命令的視窗，因此 close(gcbf)即是代表關閉此 GUI 介面所在的視窗。提示：gcbf 的功能為傳回發號反應指令的視窗，這一類的指令相當好用，可整理如下：gcf:get current figure（取得目前視窗）gca:get current axes（取得目前圖軸）gco:get current objec
14、t（取得目前物件）gcbf:get callback figure（取得發號反應指令之視窗）gcbo:get callback object（取得發號反應指令之物件）,8-4 入門範例三,對於下拉式選單，我們在 soundFile_Callback()函式內所加入的程式碼如下：,value=get(hObject,value);%取得此 UI 物件的選項switch value%依選項來載入聲音檔 case 1 load chirp.mat case 2 load handel.mat case 3 load laughter.matendplot(1:length(y)/Fs,y);%畫出聲
15、音的波形handles.y=y;%紀錄聲音訊號handles.Fs=Fs;%紀錄取樣頻率guidata(hObject,handles);%儲存將用於其他函式之 handles,8-4 入門範例三,對上述反應命令，說明如下：hObject 代表此下拉式選單的物件，因此value=get(hObject,value)即是此物件被選到的選項 依選項的不同，來載入不同的聲音檔案：chirp.mat（鳥叫聲）、handel.mat（歌聲）、laughter.mat（笑聲）。載入聲音資料後，y 就是聲音資料，而 Fs 是對應的取樣頻率。由於這兩個變數會在其他 UI 物件的反應命令被用到，因此我們將這兩個
16、變數儲存在 handles.y 和 handles.Fs，這個結構變數 handles 存在於每一個反應函式，其目的即是要提供在不同反應函式之間的資料互通。一旦將資料加入 handles，我們就必須使用 guidata(hOject,handles)來更新此 GUI 介面所擁有的 handles 變數。,8-4 入門範例三,對於Play Sound按鈕，我們在 playButton_Callback()函式內所加入的程式碼如下：我們先使用 isfield(handles,y)來確認 y 是不是 handles 的一個性質，若是，代表相關聲音資料已經儲存在 handles 變數內，因此我們就抓出
17、 y 和 Fs，並用 sound(y,Fs)來播放聲音訊號。,if isfield(handles,y)y=handles.y;Fs=handles.Fs;sound(y,Fs);end,8-4 入門範例三,儲存檔案並關閉 MATLAB 編輯器，然後按下 GUIDE 面版的工具列的三角形按鈕，即可開啟可使用的 GUI 介面如下：,8-4 入門範例三,若在下拉式選單選取 handel，即可畫出相關的歌聲波形，此時再按下Play Sound，即可聽到動聽的歌聲，（記得要開喇叭），相關畫面如下(本範例收錄在本書光碟內的 gui03.m 和 gui03.fig。)：,8-5 入門範例四,在這個範例中，
18、我們要在視窗的最上方加入階層式的下拉式選單。首先，先開啟空白面版，加入圖軸，如下：,8-5 入門範例四,接著，點選View/View Callback/CreateFcn，即可開啟 MATLAB 編輯器。開啟後，請在 myGUI04_OpeningFcn()函式加入下列命令：此命令可以畫出 peaks 的三度空間的曲面。接著，我們要使用階層式的選單來控制此曲面的呈現方式。,peaks;,8-5 入門範例四,首先，點選Tools/Menu Editor即可秀出選單編輯器，如下：,8-5 入門範例四,此時你可以點選左上角的圖示 一次，就會產生一個新的選單點選此選單後，右邊就會出現很多相關的選項，我
19、們可將其中的Label改成我的選單，選單中的文字也會跟著改變，如下：,8-5 入門範例四,若要產生次選單，請點選圖示，依此方式即可產生階層式選單。若要刪除選項，點選垃圾桶圖示 即可進行刪除。最後的選單如下：,8-5 入門範例四,此時，再對每一個最底層選項修改相關的反應函式，只要點選右邊的View按鈕，就可以開啟 MATLAB 編輯器。在每個選項的反應函式所加入的命令如下表所示：,8-5 入門範例四,執行此應用程式，即可得到具有階層式下拉選單的 GUI，如下：本範例收錄在本書光碟內的 gui04.m 和 gui04.fig。,8-6 其它說明,GUIDE 也提供樹狀的物件瀏覽器（Object Browsers）。我們可以點選 GUIDE 的 View/Object Browser來開啟物件瀏覽器（Object Browsers）其外觀如下(以8-4的範例gui03.fig為例)：我們可以在物件瀏覽器中點選任一個物件，即可開啟對應的性質檢視器。,8-6 其它說明,若要對齊物件，您可以點選 GUIDE 的Tools/Align Objects來開啟對齊功能，所開啟的視窗外觀如下：使用此對其功能前，你必須先選取多個物件，然後再點選這個選單，來進行左右對齊或是上下對齊的功能,
