光学拍的计算机模拟（完整）(4)

武汉理工大学毕业设计（论文）

3.3本章小结

本章用MATLAB的编程思想，实现了光学拍现象的计算机仿真，通过理论计算、分析，将理论知识用MATLAB的编程思想和方法模拟出来。本章系统的给出了两列单色波的光学拍现象的MATLAB编程和仿真，并编写出了两列单色波的光学拍现象的核心代码。通过本章的编程及其运行实现了光学拍现象的MATLAB仿真。

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4图形用户界面的设计

由于实验的局限性及其条件的有限，以至于我们的学习中光学拍现象很难得到实验的

论证和观测，即是我们实现了光学拍的仿真，我们也很难方便而直观的观测光学拍现象，因为其中的参数我们只能在程序中定义，才能得到想要的结果，如果需要几组数据的对比的话，操作比较麻烦和困难，由此，我们利用MATLAB中的GUI图形用户界面设计工具设计光学拍现象的仿真界面。

一个好的界面应遵循以下三个原则：简单性(Simplicity ) ，一致性(Consistency)及习常性(Familiarity)。 (1) 简单性

设计界面时，应力求简洁、直接、清晰地体现出界面的功能和特征。那些可有可无的功能，应尽量删去，以保持界面的整洁。设计的图形界面要直观，为此应多采用图形，而尽量避免数值。设计界面应尽量减少窗口数目，力避在不同窗口之间来回切换。 (2) 一致性

所谓一致性有两层含义：一是所开发的界面风格要尽量一致；二是新设计的界面不要与其它已有的界面风格截然相左。这是因为用户在初次使用新界面时，总习惯于凭经验进行试探。比如说，图形显示区常安排在界面左半边，而按键等控制区被排在右侧。 (3) 习常性

设计新界面时，应尽量使用人们所熟悉的标志和符号。因为用户可能并不了解新界面的具体含义及操作方法，但他完全可以根据熟悉标志做出正确猜测，自学入门 。MATLAB提供了一种可视化的设计工具guide，可以直接利用guide进行菜单设计、控件的编排和设定、回调函数的编辑等。GUI的设计很简单，直接用鼠标或键盘增减图形对象，并可将几个图形对象加到一个图形上，增强了可视性。

图形用户界面或GUI指的是用户与计算机或计算机程序的接触点或交互方式，是用户与计算机进行信息交流的平台。其包含的图形对象有：窗口、图标、按钮、菜单和文本和用户界面，最常见的选择或激活这些对象的方式有用鼠标或其他设备去控制屏幕上的鼠标光标的运动等等。

用户界面设定了如何观看和如何感知计算机操作系统或应用程序（通常是根据结构和用户界面功能的有效性来选择），使用户通过输入设备，如：键盘、鼠标、跟踪球、绘制板或麦克风等激活这些程序，计算机根据用户的操作在屏幕上显示相应的图形、文本、和计算结果，实现人与计算机的交流。上一章讲到的程序代码，已经可以实现光学拍的计算机仿真了，而现在要做的是用图形用户界面来把程序封装起来，让用户不用直接面对枯燥的程序代码就可以实现各种仿真的操作。

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

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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。

从上述的实验中我们可以得出本次毕业设计的图像的描绘需要三个坐标轴来画图（分别为：两列输入波的图像，合成波图像，和合成波光强分布图像），还需要有一个运行按钮和四个参数输入编辑框，用来输入参数的值。我们利用用户界面设计来使得我们可以非常方便的实现图像的调入及其参数的输入。让我们直观的观察不同参数下的输入输出有什么变化。让我们加深对光学拍现象的知识的理解和应用[13]。

4.1图形用户界面的界面设计及其初始化

首先进入MATLAB，file——guide，然后我们选择“blank GUI”,在一个空白的界面来制作，“确定”之后就可以得到如下的界面：

图7 默认的界面编辑器

左边有很多可以选择的控件菜单项，通过选择相应的控件实现相应的功能。首先设计界面的组成部分和布局，光学拍的计算机仿真主要由：标题、运行按钮、4个编辑框及其对应变量的名称，3个图形输出窗口。

经过MATLAB图形用户界面GUI设计的相关学习，对光学拍的界面的组成部分及其对应的控件的选择和编辑实现方法为：标题和变量的名称用静态变量控件函数Static Text实现；4个变量输入框由编辑框控件Edit Text实现；而运行按钮由Push Button控件函数实现；3个图形输出窗口由轴控件函数Axes实现[14]。

光学拍界面的设计要实现的功能为：首先制作一个比较简洁而又整洁的界面，而且界

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面的布局合理而又比较直观。其次，我们要能通过在变量输入框中输入不同的参数，点击“运行”后对应的右面的3个图形输出窗口要输出对应参数的曲线。

通过上面的要求和功能学习，主界面的各个组成部分的名称，对应控件选择及其相关的清单如下表：

表1 主界面各个控件的名称和各参数设置清单

控件名 静态变量1 静态变量2 静态变量3 静态变量4 静态变量5 按钮 编辑框1 编辑框2 编辑框3 编辑框4 轴控件1 轴控件2 轴控件3

String 光学拍的仿真 波1的角频率w1 波2的角频率w2 波1的波数k1 波2的波数k2

运行

Tag text1 text2 text3 text3 text4 pushbutton1 edit1 edit2 edit3 edit4 axes1 axes2 axes3

Backgroudcolor Foregroudcolor

紫红 紫红 紫红 紫红 紫红 紫红 白 白 白 白

深蓝 深蓝 深蓝 深蓝 深蓝 深蓝 黑 黑 黑 黑

FontSize 30 20 12 12 12 12 12 12 12 12

然后布局各控件的位置，调整位置和大小，使得布局合理而又简洁和直观，再按表修改各个变量的参数和属性值，则得到如下的布局和初始设计：

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图8 光学拍仿真的界面设计及布局

初始化次GUI,点击“run”，后进行初始化的如下初始：

图9 光学拍的仿真的初始界面

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