基于MATLAB GUI的学生信息系统的仿真实现word格式可编辑

汉口学院学士学位毕业论文论文题目： 基于MATLAB GUI学生信息系统的仿真实现 学生姓名： 尹 波 学 号： 2008912029 专业名称： 电子信息工程 指导教师姓名： 刘 桂 云 指导教师职称： 讲 师 二0 一二 年 月 日 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、不保密 。（请在以上相应方框内打“”）学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 目 录内容摘要 1关键字 1Abstract 1Key words 11 引言 22 MATLAB GUI 用户界面简介 2 2.1 MATLAB 的系统结构 2 2.2 GUI 的简介 32.3 图形用户界面（GUI）开发环境 3 2.4 句柄语句 83 基于GUI的学生信息系统的仿真实现 8 3.1 学生信息系统仿真实现的目的 8 3.2 GUI 的建立 8 3.3 学生信息系统的仿真实现过程 9 3.4 学生信息系统的仿真实现结果 10 3.5 学生信息系统的仿真实现结果分析 114 总结 12 4.1 学生信息系统的优点 12 4.2 学生信息系统的缺点 13 4.3 学生信息系统的展望 13参考文献 15致谢 1515内容摘要： MATLAB 7.0的GUIDE是专门用于图形用户界面（GUI）程序设计的快速开发环境。本文简要的介绍了仿真工具MATLAB GUI，并从GUI入手，在GUI的环境中利用控件对学生信息系统进行了仿真。该系统能够快捷的查找出学生的学号、成绩等信息。通过对系统的仿真结果的分析，可得知该系统能够满足日常需求，上手快等优点。同时，该系统对于数据的统计和图表之间的变化，还存在诸多的不足之处。关键词： MATLA GUI 学生信息系统 仿真实现Abstract：MATLAB 7.0 isdevotedtotherapiddevelopmentof theGraphicUserInterface(GUI)programmingenvironments. This article briefly describes the simulation tools MATLAB GUI, and describes how to proceed with the GUI, to use the controls on the student information system for the simulation in a GUI environment. Thesystemcanquicklyfindoutstudentnumber、scoresofastudentandotherinformation.Through the analysis of system of simulation results, we can learn that the system can meet the daily needs, and it works very fast. Meanwhile, about the change between systems for statistical data and charts, it still has some inadequacies. Key words:MATLAB GUI Student information system Simulation 1 引言Matlab是MathWorks公司开发的一种科学计算软件。Matlab拥有强大的面向不同领域的工具箱，是广大科研人员进行科学研究的得力助手。Matlab不仅具有强大的科学计算功能，还具有满足一般要求的数据处理以及界面设计开发功能。Matlab GUI(Graphic User Interlace)是内置于Matlab的进行图形界面开发的模块。特别是所附带的30多种面向不同领域的工具箱支持，使得它在许多科学领域中成为计算机辅助设计和分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。 Matlab不仅具有强大的科学计算功能，还具有满足一般要求的数据采集以及界面设计开发功能。Matlab GUI(Graphic User Interface)是内置于Matlab的进行图形界面开发的模块 。直观地说，GUI就是由各种图形对象组成的用户界面，在这种用户界面下，用户的命令和对程序的控制是通过“选择”各种图形对象来实现的。基本图形对象分为控件对象和用户界面菜单对象，简称控件和菜单。用户界面是指人与机器之问交互作用的具和方法。图形用户界面(GUI)则是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象(Object)构成的一个用户界面。GUI有十分广泛的应用，MATLAB最具特色的Dome演示部分中绝大部分都是GUI实例，GUI的使用可以使我们要传达的信息变得更为简便、高效。此外编程语言也十分严谨，每个句柄的属性都十分详细，无论从界面属性还是回调函数等功能属性上讲，MATLAB的GUI编程都是十分紧凑的。在进行GUI设计时，我们还可以通过GUIDE对界面各控件进行窗口性直观设计，这样就方便了许多。而本系统就是利用GUI界面的设计，进行对学生信息系统的仿真实现。下面，就简单地介绍MATLAB GUI界面环境及操作。2 MATLAB 图形用户界面简介2.1 MATLAB的系统结构MATLAB系统由MATAB开发环境、MATLAB数学函数库、MATLAB语言、MATLAB图形处理系统和MATLAB应用程序接口（API）五大部分构成。（1）MATLAB开发环境MATLAB开发环境是一套方便用户使用的MATLAB函数和文件工具集，其中许多工具是图形化用户接口。它是一个集成的 用户工作空间，允许用户输入输出数据，并提供了M文件的集成编译和调试环境，包括MATLAB桌面、命令窗口、M文件编辑调试器、MATLAB工作空间和在线帮助文档。（2）MATLAB数学函数库MATLAB数学函数库包括了大量的计算算法。从基本算法如加法、正弦，到复杂算法如矩阵求逆、快速傅里叶变换等。（3）MATLAB语言MATLAB语言是一种高级的基于矩阵/数组的语言，它有程序流控制、函数、数据结构、输入/输出和面向对象编程等特色。（4）MATLAB图形处理系统图形处理系统使得MATLAB能方便的图形化显示向量和矩阵，而且能对图形添加标注和打印。它包括强大的二维三维图形函数、图像处理和动画显示等函数。（5）MATLAB应用程序接口MATLAB应用程序接口（API）是一个使MATLAB语言能与C、Fortran等其它高级编程语言进行交互的函数库。该函数库的函数通过调用动态链接库（DLL）实现与MATLAB文件的数据交换，其主要功能包括在MATLAB中调用 2.2 GUI的简介在Matlab中，所有对象都可以使用M文件进行编写。GUI也是一种Matlab对象，因此，可以使用M文件来创建GUI。使用M文件创建GUI的方法也是最基础的，使用其他方法创建GUI图形界面时，实现图形控件的各种功能时，也需要编写相应的程序代码。除了使用M文件来创建GUI对象之外，Matlab还为用户开发图形界面提供了一个方便高效的集成开发环境：Matlab图形用户界面开发环境(matlab graphical user interface development environment)简称GUIDE，其主要是一个界面设计工具集。Matlab7O将所有GUI所支持的用户控件都集成起来，同时提供界面外观、属性和行为响应方法的设置方法。除了可以使用GUIDE创建GUI之外，还可以将设计好的GUI界面保存为一个FIG资源文件，自动生成对应的M文件。该M文件包含了GUI初始化代码和组建界面布局的控制代码。使用GUIDE创建GUI对象执行效率高，可以交互式地进行组件布局，还能生成保存和发布GUI的对应文件。 2.3 图形用户界面（GUI）开发环境2.3.1 GUI的工具 在 GUIDE 设计环境中,需要用到的工具有属性编辑器、控件布置编辑器、菜单编辑器、对象浏览器、网格标尺设置编辑器以及GUI 应用属性设置编辑器等。(1) 属性编辑器(Properties Inspector)打开属性编辑器的方法有多种,最常用的,选中控件对象以后,点击工具条上的属性设置按钮,即可打开属性编辑器。通过该属性编辑器来对所选图形对象设置相关属性。(2) 控件布置编辑器(Alignment Objects)在编辑CUI 过程中,通过控件布置编辑器可以方便地设置面板上GUI 控件的布局。选中需要对齐的对象,然后选择工具条上的控件布置按钮,即可打开控件布置编辑器。在控件布置编辑器中可以设置GUI 控件水平以及垂直布局,包括对齐方式以及控件间距等。(3) 对象浏览器(Object Browser)在GUI 面板中点击对象浏览按钮可打开对象浏览器,在该浏览器中可以方便地显示出所有的图形对象,单击该对象则可以打开相应的属性编辑器。(4) 菜单编辑器(Menu Editor)在GUI面板中点击菜单编辑按钮可打开菜单编辑器，通过菜单编辑器可以为图形界面添加、设置和修改菜单项，以及为右键添加快捷菜单。 (5)网格标尺设置编辑器(Grid and Rulers)通过网格标尺设置编辑器，可以在GUI面板中添加网格以及标尺，来方便用户的界面设计。选择GUIDE主菜单中的Tools Grid and Rulers即可打开网标尺设置编辑器。(6)GUI应用属性设置编辑器(GUIDE Application Options)通过该编辑器可以设定GUI界面缩放形式、GUI对句柄操作的响应方式，以及定义GUI的保存方式。选择GUIDE主菜单中的Tools GUI Options即可打开GUI应用属性设置编辑器。(7)GUI设计面板GUI设计面板是上述GUI设计工具应用的平台，如图1所示，面板上部提供了菜单和常用工具按钮，左边提供了多种GUI控件，如按钮、单选按钮、复选框、文本框等。进行GUI设计时，首先单击GUI面板左边所需的控件，然后在右边的图形界面编辑区中再次单击某一恰当的位置，这时将在该位置上为图形界面添加一相应的控件，接下来，通过属性编辑器和对齐编辑器对各控件设置相关属性和进行界面布置，以完善界面功能。如图1所示：图12.3.2 GUI的控件(1)单功能按键（Push Button）：上带文字标识的矩形，“按”“放”操作时会引起凹凸变化，点击时产生一个动作，单功能选择用。 （2）单选按钮（Radio Button）：带文字标识的小圈圈，“开”“关”状态用圈内黑白点表示，多项“互斥”功能选择用。（3）开关按键（Toggle Button）：上带文字标识的矩形，“开”“关”状态用凹凸标识，点中和指示说明执行调用程序的控制，两状态切换选择用。（4）复选框（Check Box）：上带文字标识的小方框，小方框中有“”标识选中，多项“互容”功能选择用。（5）列表框（Listbox）：带垂直滚动条的长方形文本框，多项“互容”功能选则用。（6）弹出框（Popupmenu）：带操纵键的长方形文本框，多项“互斥”功能选择用。（7）滑动键（Slider）：呈长方条形，中间为游标，两端带滑动操纵，可连续步进获取数值。（8）可编辑文本框（Edit）：凹形方框，可使合法的MATLAB语句、程序输入运行，可随意输入运行指令程序。（9）静态文本框（Text）：凹形方框，其中文字纯粹作注释说明用。（10）图文框（Frame）：为了醒目，在图片上用方框圈定用户控件所在区域。2.3.3 界面优化GUI设计面板中除了控件属性之外，同时也有界面的优化。一个图形界面的完成, 除了设计其外观外, 还有相当的一部分是通过属性的设来完成的。因此在设置这些属性时, 要注意下面几个常用又很重要的属性设置：1、控件风格和外观（1）BackgroundColor：设置控件背景颜色，使用R G B或颜色定义。（2）CData：在控件上显示的真彩色图像，使用矩阵表示。（3）ForegroundColor：文本颜色。 （4）String属性：控件上的文本，以及列表框和弹出菜单的选项。（5）Visible：控件是否可见。 2、对象的常规信息 （1）Enable属性： 表示此控件的使能状态，设置为on”，表示可选，为“off”时则表示不可选。（2）Style：控件对象类型。 (3）Tag：控件表示（用户定义）。 （4）TooltipString属性：提示信息显示。当鼠标指针位于此控件上时，显示提示信息。（5）UserData：用户指定数据。（6）Position：控件对象的尺寸和位置。 (7）Units：设置控件的位置及大小的单位（8）有关字体的属性，如 FontAngle， FontName等。3、控件回调函数的执行（1）BusyAction：处理回调函数的中断。有两种选项：即Cancel：取消中断事件，queue：排队（默认设置）。 （2）ButtonDownFcn属性：按钮按下时的处理函数。（3）CallBack属性：是连接程序界面整个程序系统的实质性功能的纽带。该属性值应该为一个可以直接求值的字符串，在该对象被选中和改变时，系统将自动地对字符串进行求值。 （4）CreateFcn：在对象产生过程中执行的回调函数。 （5）DeleteFcn：删除对象过程中执行的回调函数。 （6）Interruptible属性：指定当前的回调函数在执行时是否允许中断，去执行其他的函数。4、控件当前状态信息（1）ListboxTop：在列表框中显示的最顶层的字符串的索引。 （2）Max：最大值。 （3）Min：最小值。（4）Value：控件的当前值。2.3.4 GUI仿真的一般步骤应用MATLAB制作这样一个过程是非常方便的, 我们可以通过GUI操作来看到。该环境下要设计一个界面友好的仿真软件，一般应完成以下两个步骤：（1）GUI界面设计。主要是通过不同的文本框、按钮等许多工具的使用，设计出一个图形用户界面。要清楚这个图形界面的功能是什么，即在图形界面上的操作会引发什么样的结果。（2）回调函数的设计。GUI通过回调函数来完成时间的驱动，这些事件主要包括用户界面控件响应鼠标动作等。回调函数一般完成以下功能：1)获得发出动作的对象句柄；2)根据发出的动作，设置影响的对象属性。用户应根据设计好的图形界面的功能，针对各个不同的图形对象来编写出能够实现该功能的函数代码，确保这个图形界面能够完成所预定的功能。2.4 函数句柄函数句柄（Function-Handle）是包含了函数的路径、函数名、类型以及可能存在的重载方法。句柄图形(Handle Graphics) 就是将一个图形的每一个组件都视为一个对象(Object)，每一个对象都有一个独一无二的“句柄”(handle)，根据这个句柄, 就可以找到这个对象(即图形组件)的各项属性，并进而更改这些属性，以产生不同的图形呈现效果。图形用户界面GUI(Graphics User Interface)是由各种图形对象,如图形窗口、图轴、菜单、按钮、文本框等构建的用户界面，是人机交流信息的工具和方法，在该界面内，用户可以根据界面提示完成整个工程,却不必去了解工程内部是如何工作的。GUI 设计即可以基本MATLAB 程序设计为主，也可以鼠标为主利用GUIDE 工具进行设计。利用GUIDE 设计图形用户界面时,可通过GUI 应用属性设置编辑器来设置对句柄操作的响应。findobj 命令可以获得所需对象的句柄。 MATLAB GUI具有非常强大的仿真功能，利用GUI工具进行学生信息系统的仿真具有简单、方便、直观等很多优点。3 基于GUI的学生信息系统的仿真实现3.1 学生信息系统仿真实现的目的使用MATLAB GUI 图形界面查询学生信息，可以更方便和迅捷地查看到查询者所需求的各种信息。MATLAB 拥有多种数据对比的功用，可以及时快捷地进行信息的对比，而且操作方便。同时，学生信息系统可以由学生的姓名查询到学生的学号，各科的成绩，以及电话号码等信息。3.2 GUI的建立 一般地，MATLAB中GUI的建立有两大方式 。第一种是直接通过程序编写而产生对象，即利用uicontrol、uimenu、uicontextmenu等函数以编写M文件的方式来开发整个GUI。此种方式的优点在于GUI菜单的建立比较齐全，并且不会额外产生一个fig文件；此外程序代码的通用性非常高，因此当完成一个GUI后，该程序代码就可以复制到一般的MATLAB的M文件中使用，也可以在GUIDE的M文件中使用，如已通过程序编写的方式编写一系列的uimenu菜单选项。因此就可以直接将这些程序复制输入到GUIDE的Opening Function中，直接在GUIDE中运用这些菜单选项，如此就可以节省额外开发相同或类似对象的时间。利用程序编写来建立GUI对象的最大缺点就是GUI对象位置的配置，若不是非常熟悉的用户可能会比较难以控制。另一种方式是直接通过MATLAB的GUI编辑界面GUIDE来建立GUI。这个界面当前(MATLAB2010b版)已改善得非常实用。对于使用过窗口程序的用户或新手而言，是一个非常不错的选择，它有点类似Visual Basic这一类的开发环境，只要直接通过鼠标将对象拖拽到目的地，就可以快速地建构出GUI；此外，这种方式在M文件的管理上也比较方便，如果日后要修改部分程序代码，可以快速且容易地找到需要修改的部分内容。本文就是选用这种方式来设计和实现学生信息系统仿真的。下面重点介绍一下使用GUIDE来建立GUI设计过程。第1步：使用Matlab的GUIDE编辑器建立GUI，直接在命令窗口输入GUIDE，或由MATLAB的Start菜单，或用工具栏的建立GUI按扭，都可以打开MATLAB的GUIDE编辑器。第2步：建立GUI后，系统会自动生成.fig以及m文件，犹如我们常用的界面资源文件和后台代码文件，关于事件处理的代码可以在m中编写。第3步：通过Compiler编译为执行文件或由MATLAB Runtime Server封装文件，即可在没有MATLAB的环境中使用。3.3 学生信息系统的仿真实现过程先由MATLAB的GUIDE编辑器建立整个GUI。整个学生系统的设计思路如图2所示： 图2由图2所知，学生信息系统是先由预读取一个装有学生信息的表格文件（此处是为xls文件）。预读取后，系统会判定读取文件是否成功。如果读取的是非xls文件，系统会读取失败进入“纠错系统”，则此时会返回“Wrong File”对话框。如果成功读取的是学生信息的xls文件。文件的路径会被返回，同时，系统开始读取xls文件。系统读取xls文件后，会把xls文件里的数据返回到学生信息系统中。这样就可以查看被查询者的各种信息。最后，退出系统时，系统会自动清空数据，并关闭窗口。学生信息系统的GUI界面的建立是由上面的流程图来编排。第1步：首先，按照上面流程图所示, 理清思路，按照所需功能设计好界面。1） 在界面建立一个listbox，来显示查询姓名。2） 建立几个静态文本，显示所表示的信息，同时对界面进行背景等的优化。3） 建立一个edit，来显示学生信息。4） 建立二个Push Button。一个是“读取文件”一个是“退出系统”。第2步：按照图所示的拖放控件后编写每一个控件的所对应的回调函数及所需的M文件。第3步；仿真实现，其结果由图3所示。 图3 学生信息查询系统 3.4 学生信息仿真实现系统的仿真结果运行仿真系统后所得到的程序如图3。通过这个系统，我们可以查看到多人的信息。此系统可以方便、快捷地查找到所需要的信息。同时，系统运行得其他功能也介绍下。（1）查询功能对于此学生信息查询系统，最重要的功能就是查询功能。如图3所示，查询John的学生信息。点击“读取文件”，选择载有学生信息的xls文件。等待进度条的读取完成。于是，在姓名的选项框中，会显示被查询者的姓名。此时，就只需要点击被查询者John的图标。则John的信息会现实在旁边的信息框中。如学号 2008912004 ，数学 87，语文 99，英语92，电话18923455321。如果想查询多人的学生信息。只需要对姓名里面的数据进行多选便可以完成。如图3。（2）纠错功能此系统暂时只设置读取xls文件。所以，对其他格式的文件，会产生不兼容。所以，如果选择了其他类型的文件。系统应有纠错功能，进行提示。（此次，这里选择的是txt文件进行测试）对此，测试的结果如图4所示： 图4（3）进度条由于读取xls时间不同一。因此，进度条程序也被这系统给引用。 对此，测试如图5,图6所示： 图 5 图 6以上就是系统所包含的功能。3.5 学生信息系统的仿真实现结果分析对于学生信息系统，我们可以看到系统能读取xls文件。从xls文件中提取学号、成绩、电话等学生的基本信息。基本初略的完成了对学生信息系统的查询。同时，多项数据的类比也是这次系统的功能之一。从系统实现的功能上看，还仍有许多功能没有实现。比如：不能随意的添加或者修改数据；不能特定的去查阅某一个人的信息。另外，不能对各科成绩数据，做出排列也是系统的不足。从界面上看，也仍存在一些不足之处，例如不能使用图表或表格的形式表示数据，以及不能将已存在的数据进行总数上的统计等。这些都是系统中不完善的地方。4 总结 本文从MATLAB GUI入手，简单的介绍了MATLAB的开发环境，软件的控件和使用方法。基于查询学生信息的目的，本文设计了学生信息查询系统并利用GUI仿真工具来实现仿真。现对系统进行简单的总结：4.1 学生信息系统的优点此学生信息系统从功能上来说，除了满足正常的查询系统之外。并无其他过多功能与优点。但是就开发周期来说，此系统可能比其他系统更具有优势。因此，可以节约开发成本。由于此系统读取的文件为xls文件。因此，此系统的适用范围可能会大众化。又因为具有类比功能，所以对于小批量的数据，用此操作系统可能会更加的方便与快捷。4.2 学生信息系统的缺点首先，从界面上说，该系统界面过于简洁。所以对于大批量的数据。可能导致用户翻阅查看的不便。同时，对于大批量的数据，界面体验就会弱化，造成用户体验的不畅，可能会有种过于简陋的感觉。其次，对于成绩选项，功能太少。如果能把成绩单独使用图表或者表格的形式表现出来，效果可能会更好。再次，对于此系统所显示的信息，信息量显示的过少。可以通过添加一些家庭住址，学生简介等信息来加以完善，这样可以使用户了解到更多的信息。最后，此系统还存在的不足之处就是无法很好的集合用户的感受，功能不全面。如果能有排序功能，可能使用户对于系统的使用更加便捷。同时，也最好添加一些能让系统对信息进行及时处理和修改的功能，这样使操作人员便于进行直接操作。4.3 学生信息系统的展望对于此仿真系统，个人认为还能够进一步地进行后续开发。比如说，使用matlab与数据库的相连接。并且，可以添加连接后的删除和添加操作。同时，最好把用户的界面给设置成多界面选择的方式，可以单个界面一个个的查看学生的信息，也可以通过整个界面浏览全部学生的信息 。对于系统，还可以添加类似于“搜索”的功能。通过输入关键字，查找出用户想要查询的信息。对于数据这块，可以添加一个界面。此界面会单独以表格或者直方图的形式置换出学生的成绩，方便用户查阅。最后，可以对系统添加算术功能。比如：求1个人或N个人的单科平均成绩，总成绩等等。总之，此系统只是初步实现的学生信息查询系统的最初步最基本的功能，后续还需要很多工作用来改进和补充使得此系统不断完善。参考文献1 王默玉，宗伟，刘春磊等.基于MATLAB的图形用户界面的构造方式与应用J.现代电力，2002. 19(1):7682.2 王学辉.Matlab6.1 最新应用详解M.北京:中国水利水电出版社，20023 吴大正，高西全MATLAB 及在电子信息课程中的应用M 北京：电子工业出版社，2003.4 罗华飞.MATLAB GUI设计学习手记M.北京航空航天大学出版社，2011. 5 王林,王正林,毛涛涛等. 精通MATLAB GUI设计M.电子工业出版社.2011致谢: 本学士学位论文是在指导老师刘桂云老师的悉心指导下完成的。从课题的选择，到项目的完成。刘老师都给予我细心的指导和不懈的支持。在每次设计中遇到的问题，老师不辞辛苦的讲解才使我的学生信息系统的设计顺利的完成。在设计的完成到论文的完成过程中，刘老师一遍又一遍的耐心的指出我所存在的问题。在此，向刘桂云老师表示衷心地感谢!刘老师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生!在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的最重完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！谢谢！文档来源网络，版权归原作者。如有侵权，请告知，我看到会立刻处理。