gui设计论文范文
gui设计论文范文第1篇
关键词：信息理论；GUI设计；交互
中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2013）03-0284-01
什么是GUI？为什么要将信息理论在GUI中应用与发展？
GUI 是 Graphical User Interface 的简称，即图形用户界面，通常人机交互图形化用户界面设计经常读做“goo-ee”，准确来说 GUI 就是屏幕产品的视觉体验和互动操作部分。
简言之GUI就是为了方便界面使用而做的设计，使用的非常广泛，大到个人电脑小到手机都有GUI设计的应用，但主要的应用是手机通讯移动产品。
如果说信息理论对GUI有什么影响，那么这种影响一定是信息技术的理论对GUI设计的影响。
信息技术，是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术。主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。
1.信息技术理论对GUI的发展第一个帮助就是让GUI的实现成为了可能，可以说没有信息技术的支撑，图像处理技术的发展，现在的GUI都不可能出现。
2.信息技术为GUI的操作方式提供了可能，信息技术不更新，GUI的发展也会陷入停滞，有很多东西是没有技术就无法实现。GUI只能研究用户怎么用习惯，但不能研究怎么样能让玩家更加舒适。没有信息技术理论的发展就没有GUI技术的发展。
3.图片在信息中是很重要的一环，人们获取信息最快的途径就是文字和图片以及数字影像。从广义的方面信息技术包含了图形处理技术，初步看来是包含与包含于的关系，传播信息的方式有很多，形式也多种多样，可以是口头的，可以是触感的，可以是嗅觉的，可以是图像的，可以是丰富多彩的，因为人的身体是灵活的。而图像却不这样，图像在一定情况下是固定的。
图像技术初始并不丰富，可以说有些单一调，一开始并不人性化，每天人们就是用着键盘对着图片敲敲打打，操作方式十分的单调。但事后来科技技术的发展，人们渐渐发现了图像技术可以有更好的，更自然的表达，GUI技术虽然好用，但是没有信息理论的支撑也是不行的，因为信息技术可以说是GUI设计的一个驱动，起了很大的推动作用。
GUI简单的说只是图形操作的一种设置，有时更像人机工程学，研究怎样使用户用的比较顺手，用户怎样用的更加快速。信息技术则更像一种设计的理念，刚开始的时候受限于技术，但是随着技术的发展可以实现。两个东西相辅相成使信息技术促进了数字艺术的发展，而GUI技术促进了数字艺术的流行。
信息技术对GUI设计的集大成就是虚拟现实技术。
虚拟现实技术可以说是能将GUI设计发展到极致的手段，能将图片与立体声光影完全的结合起来，可以说越来越简练。
虚拟现实技术具有超越现实的虚拟性。虚拟现实系统的核心设备仍然是计算机。它的一个主要功能是生成虚拟境界的图形，故此又称为图形工作站。目前在此领域应用最广泛的是SGI、SUN等生产厂商生产的专用工作站，但近来基于Intel奔腾Ⅲ（Ⅳ代）代芯片的和图形加速卡的微机图形工作站性能价格比优异，有可能异军突起。图像显示设备是用于产生立体视觉效果的关键外设，目前常见的产品包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等。其中高档的头盔显示器在屏蔽现实世界的同时，提供高分辨率、大视场角的虚拟场景，并带有立体声耳机，可以使人产生强烈的浸没感。其他外设主要用于实现与虚拟现实的交互功能，包括数据手套、三维鼠标、运动跟踪器、力反馈装置、语音识别与合成系统等等。虚拟现实技术的应用前景十分广阔。它始于军事和航空航天领域的需求，但近年来，虚拟现实技术的应用已大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等方面。它正在改变着我们的生活。
gui设计论文范文第2篇
关键词：图形用户界面；外观设计；保护措施
引言
在市场环境下，绝大多数的智力成果都旨在满足市场的需求，法国学者DanisTallon认为商业的驱动力是影响人类活动最为有力的因素之一。为规范这种驱动力的盲目性，兼顾私益与公益，国家通过法律对智力资源进行了制度配置。于是在蓬勃发展的电子信息产业领域，出现了以规范人机交互界面为目的的法律对资源配置的构想。这种人机交互界面谓之图形用户界面（GraphicalUserInterface，以下简称GUI），一种使得电子设备用户与电子设备进行交互式通讯的图形显示界面。[1]2011年苹果公司诉三星公司专利纠纷案件引起了理论与实务界对GUI保护的关注。紧接着《专利审查指南》（以下简称《指南》）修改过程中，把GUI外观设计纳入到予以保护范畴。这引发了笔者对GUI保护体系的思考，下文也将以产品与设计的适度分离为视角展开分析。
一、GUI外观设计保护的必要性
（一）GUI产生具有正当性自由主义思潮为近现代权利体系的构建提供了广泛的社会土壤，在耶林“为权利而斗争”的激情呐喊下，权利观也深入人心。GUI能否成为法律保护的应有之意，关键在于其产生的正当性和权利的外观表现。洛克认为人的身体所从事的劳动和他双手所进行的工作，在权属划分上，属于劳动者是具有正当性的。[2]GUI的产生是创造者智力劳动的结果，理应得到法律的保护。它也是设计者创造性思维的结晶，是设计者意志与自由的延伸。从康德的人格论来看，自然也适用的。但是不容忽视的是，法律保护的应然与实然是存在差距的。特定利益和法律上之力构成了民事权利不可或缺的要素，要使得利益得以满足，在表现形式上，还必须使得自由和意志可以得到法律上的表达。GUI的构成要素、特征属性决定了其必然会涉及到版权、专利等多个领域，这使得GUI这种创造性智力成果具有了能够得到法律上表达的得天独厚的优势。
（二）符合权利主体的利益需求GUI设计者与GUI的关系是通过权属关系或利益关系构建起来的。既然这种关系得到理性人及制度的认可，那么其维持理应具有制度的支撑。功利主义认为，要维持这种关系，必须要满足权利人的正当利益需求。激励GUI设计者智力创造的重要方式就是使得设计者的智力成果实现物质价值的转换和受到侵犯可以获得物质价值的补偿。不论GUI的属性是作品，亦或外观设计，它都是在私权视阈下讨论的问题，法律也有必要保障私人利益的实现。技术的发展导致智力成果应用方式发生了颠覆式的变化：从人机分离到人机互动；从专业的程序编码，到普通大众即可操作的技术与美感相结合的图形界面。这种变化的直接受益者即是普通大众，所以法律在资源配置过程中，会要求公众承担相对应的义务，并采用强制力保障这种义务的实现。
（三）推动社会知识经济发展的重要动力法律在对资源进行配置的过程中，人为地制造了资源的稀缺性，但是不可否认的是，这一过程也激发了权利人的创造性，成为推动知识经济发展的重要动力。这种推动力最直观表现在扶持了电子产业发展，有利于促进企业参与国际竞争。可以毫不夸张地说，GUI已经跻身为电子产品竞争的核心因素。苹果与三星的专利大战中，赔偿金额高达10多亿美元。《国家知识产权战略纲要》的提出就是要使得我国从知识产权大国走向知识产权强国。我们虽然凭借廉价的成本优势成为全球最大的电子产品制造基地，但是智力成果的缺乏却使得我们很难成为最大的电子产品创造基地。制度保障的完善本身对智力成果的创造起就到巨大的激励作用。很难想象，在电子信息产业价值占比逐年递升的GUI领域缺乏秩序的规范是一种怎样的情况。
二、GUI外观设计保护的法律应对
（一）GUI法律调控体系1.著作权法措施。《指南》对GUI分为设备专用界面、通用操作系统界面等九类，而每一类中基本上又都可由窗口、图表、菜单和指示器组成。GUI具有独创性的色彩、图案、符号，所带来的艺术美感，很容易让人与美术作品相联系，纳入到著作权法保护的范畴，并且美国、欧盟对GUI的保护早期也采用著作权法措施。然而GUI的创新性体现在实现产品功能的思想方面，GUI的特性决定了它的实用价值要高于一般作品的艺术价值。2.商标权法措施。商标的构成元素主要包括图形、文字、颜色以及它们的组合，商标产生及其作用的核心在于区别商品和服务。GUI的窗口、图标等元素如果涵盖了这些特征，具备了易识别性，显然在表现形式上可以受到商标法的调整。但不能忽视GUI的存在是为了实现人机交互，它依附于工业产品，单纯地使用GUI很难使得它类产品的功能得到极具契合的实现，这是商标法很难周严的。3.竞争法措施。在市场环境下，产品的交易如果有违市场秩序，便会受到竞争法的调整。《反不正当竞争法》第5条也为该法在GUI相关领域的适用提供正当性依据。竞争法措施的优势在于跳出了繁琐的侵权认定步骤，也毋庸对GUI性质进行认定、元素构成展开分析，只要扰乱了市场竞争秩序，损害了社会利益，便具有适用的空间。但是，竞争法措施具有兜底性，没有从根本上解决问题所在。4.专利法措施。在对GUI保护的众多措施中，专利法措施是众多学者所首倡的。而且《指南》的修改也将GUI纳入到了保护范畴。当然，这还并不能满足对GUI提供完善保障的需求。部分研究GUI保护问题的学者也旗帜鲜明的表明，现有规定需要进一步明确GUI外观设计保护的客体。甚至是在保护产品和设计的选择上，认为真正意义的实现GUI的保护需要割裂产品与设计，将设计单独纳入客体范畴。
（二）多元法律调控失效的原因分析GUI构成要素的多样性、保护客体的模糊性，决定了GUI重叠保护的必然性。但是在重叠保护的情况下GUI功能价值和制度价值相匹配的目标依然未能实现，GUI激励机制和良好的交易秩序也未能建立。学界看到了问题的表现，所以一方面呼唤着要标榜欧美国家的制度建设，另一方面又以保护国内产业为由要求谨慎妥善的改革；一方面要求重叠保护秩序化，另一方面又要求避免制度资源浪费。但是学界对上述表现下的本质原因却缺少清晰的认识，以至于难以贴切地找到相应对策。多元法律调控的表现形式上为版权、商标和专利这样的内部调控措施和竞争法这样的外部调控措施两种类别。这两种类别是由产品与设计结合程度这条线索连接起来的。外观设计本身具有产品依附性，其功能性的实现需要设计与产品的紧密结合，这是符合专利法的特点的。当产品与设计适当分离，外观设计的功能性减弱，产品区别的标识度增强，落入商标法范畴的几率提高。产品与设计继续分离，外观设计的装饰性超过其功能性，成为主导特性，此时会涉及到著作权法领域。而完全不在考虑产品与设计的分离程度，以市场交易行为为准则，那么竞争法即会对产品与设计分离的各种维度下保护起到兜底作用。这也是部分学者提倡既要使得产品与设计分离，又要采用专利法措施，却得不到良好效果的原因。
三、完善GUI外观设计保护的路径选择
（一）实现产品与设计适度分离可能性对于GUI的多元法律保护并没有错，而实践中对产品与设计分离的思路不清，使得GUI保护表现为重叠保护，以至于改革效果不佳。虽然知道了问题的症结所在，但是还有一个前提性问题没有解决，产品与设计为什么能够分离。在这方面笔者认为产品与设计具有分离的可能性有以下原因：首先在内部构成上，GUI是由形状、色彩、图案或者其结合组成，这与作品、商标的构成要素具有重合性；其次在外部表现上，GUI产品种类繁多，设备专用界面、通用操作系统界面等更倾向专利，而游戏界面、屏幕壁纸等又倾向版权；最后在本质属性方面，GUI外观设计属性是多样而非单一的，它兼具功能性和美感性，而主导的属性不同，落入到不同法律调控领域也就存在差异。此外，这样解释的假设前提并不是已经将GUI外观设计纳入到了专利法。而是将“外观设计”放在了“设计”未限缩或者有限限缩的语境下。
（二）构建动态多元的保护体系构建动态多元保护体系可以从以下几个方面进行考量：首先应当明确GUI的主导属性。是以实现功能为主，还是以美感性、装饰性为主。抛开感性因素，可以采用更加直观的经济学方法，计算功能性与美感性所带来的物质价值。当然物质价值的对比并不是唯一的考量因素，也会存在GUI完全是以追求功能为主，而美感性所实现的物质价值却超过了功能性。其次划分出产品与设计分离的维度。这种维度的构建可以以产品与设计完全分离、相互兼顾和完全结合三个基点展开，而构建的标准即是产品与设计对带有GUI工业产品的整体贡献值。再次将GUI的构成进行分解，诸如窗口、图表、菜单等。分解的元素与商标的构成标准要求、作品的构成标准要求进行比对，统计落入相应标准中的具有参考价值的元素数量。最后将GUI的主导属性、不同维度下产品与设计的贡献值、落入不同法领域的GUI元素综合考量，决定采用专利法措施，著作权法措施，商标法措施或者它们相互结合的措施。当然，竞争法措施不需要考量这么多因素，可以与上述措施配套兜底使用。结语技术的发展使得GUI的价值不断凸显，并得到社会的认可。虽然法律对GUI的调整并没有欧美做的完善，但是国家已经认识到了其中的重要性。文章以产品与设计的分离为视角，尝试构建系统的GUI保护体系，激励GUI设计者创新活力。当然文章在完善GUI保护路径选择的考量因素细化和可操作性方面，仍然存在着不足之处，需要未来继续深入研究。
参考文献：
[1]徐焕.设计流程[J].设计,2016(22):128.
gui设计论文范文第3篇
【关键词】MATLAB；GUI；数字信号处理
1.引言
数字信号处理，是现今应用成效最显著、应用领域最广的新科学之一，国内外各高校均开设了数字信号处理课程。这门课程相应的特点是：公式特别多、性质的推导复杂繁琐、概念性的东西比较多，还需要以信号与系统等诸多课程为基础，被很多同学认为大学最难的课程之一，学生因跟不上老师的进度和本身对学习内容的理解不到位而对这门课程失去兴趣。传统的教学模式已经远远满足不了新时代教学的需求，在计算机技术快速发展的今天，计算机辅助教学己经逐步成为教师授课的主要方式。MATLAB为数字信号处理课程的教学提供了很大的实验帮助。很早之前，国外就开始把交互式软件MATLAB用于数字信号处理的教学中，并采用功能强大的系统开发平台。本文利用MATLAB的图形界面设计工具（GUI），以数字信号处理理论知识为基础，设计了与课堂教学、实验内容相配套的辅助工具。该辅助工具可用于《数字信号处理》课程的实验辅助教学、课堂教学演示，也可作为学生课后自学平台，真正的将实验内容融入教学过程中。
2.MATLAB GUI简介
GUI是当今计算机软件的发展趋势。MATLAB为表现其基本功能而设计的演示程序demo是使用GUI的最好范例。MATLAB全面支持GUI编程，可自行设计窗口、菜单、对话框、滑动条等。在MATLAB的命令窗口中运行guide，即进入交互式编程。Guide可以根据用户GUI的版面设计过程直接自动生成M文件框架，这样就简化了GUI应用程序的创建工作，用户可以直接使用这个框架来编写自己的函数代码。
GUI设计可以采用两种方法，一种是利用GUIDE工具进行设计。这种方法的优点是上手容易；缺点是对于有些复杂功能的实现比较困难。另一种方法是基本代码法，即在M文件中用MATLAB代码写出所有的图形对象控件所对应的代码，通过各个参数的控制可以灵活地实现所需要的功能。这种方法的缺点是上手困难；优点是功能强大，可以实现许多复杂的功能，而且调试程序也比较容易。
3.基于MATLAB GUI的数字信号处理仿真平台的构建方案
5.结论
此仿真平台的制作是为了能够更方便地进行数字信号处理的辅助教学，此平台使得教学的内容更加直观，理论知识更容易理解，所以能够有效地提高教师授课的效率。通过此仿真平台，不仅能够激发学生对数字信号处理课程的学习兴趣，还能够加深对理论公式等知识的理解。此外，有了这样一个可以在计算机上操作的仿真平台，不仅使学生容易掌握那些比较抽象的数字信号处理知识的内容抽象，而且使教师的教学内容更形象化、生动化。本系统拥有友好的MATLAB GUI界面设计，用丰富的画面、简洁的文字将数字信号处理中抽象的实验内容展现在学生面前，提高了学生的学习主动性和积极性。
参考文献
[1]程佩青.数字信号处理（第三版）[M].北京：清华大学出版社，2007.
[2]罗华飞.MATLAB GUI设计学习手记[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.
gui设计论文范文第4篇
关键词： 人机交互图形界面；SIMULINK；可执行程序；热点温度分析
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）17-0220-04
Abstract： For the problem of mixed programming with GUI and SIMULINK， this article introduce a method to establish the graphical user interface to control SIMULINK with GUI in MATLAB. According to the analyzing model of transformer hot-spot temperature， this article introduce relevant temperature calculating program， and transfer the combine model of GUI and SIMULINK to EXE executive program. By the using of MATLAB GUI/SIMULINK ， mixed programming and executive program generating improve the efficiency of researcher， and it can provide a valid way to apply the SIMULINK model in the engineering.
Key words： GUI； SIMULINK； Executive program； hot-spot temperature analyzing
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计仿真环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，为了方便地创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立窗口化的人机交互接口（GUI） ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更简洁明了的方式，并且用户可以立即看到系统的仿真结果[1]。
从目前应用类软件发展趋势来看，友好的图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）已成为应用软件的基本交互入口[3]。相比于VC、VB等软件的GUI功能，MATLAB的GUI的优势在于可以方便得控制并修改Simulink中的参数，并可以实时得将所需要的结构显示在GUI中，而不再需要将Simulink转换成C/C++代码再利用VC、VB等软件编制对应的GUI界面。
1 SIMULINK仿真模型的搭建和GUI界面的建立
根据上述对MATLAB中的Simulink/GUI的介绍，结合工程实际中的基于对实际变压器运行状态的变压器热点温度计算模型，对其的仿真界面进行了编程和分析。
1.1 变压器热点温度分析模型
变压器热点温度监测和温度预估一直是变压器实际运行的难点和重点，能够对变压器在不同负荷及不同环境下的热点温度计算，对变压器实际安全稳定运行具有重要意义。本实验室通过对实际运行的变压器采集的热点温度的分析，我们利用Simulink模型搭建了能够很好拟合实际热点温度的仿真模型。在该模型中，通过输入环境温度、变压器铭牌参数、变压器各部分油温等温度参数，可以计算出24小时内各个时刻变压器的运行温度[2]。
根据热电类比理论，变压器内部的热量传递路径可以等效为电路模型，其中物理量的对应关系为：热流量对应电流、热阻对应电阻、温度差对应电压、热容对应电容[2]。传统的基于底层油温的热点温度模型的计算公式为：
温度差，为热点与顶层油温的温度差。
由于热点一般在绕组纵向高度85%左右，传统模型中用顶层油温作为计算热点的参考节点存在较大误差，本模型用热点附近油温替代顶层油温[2]。改进模型的方程为：[θhs=θamb+θtank+Δθmoil-tank+Δθwoil-moil+Δθhs-woil]
经研究表明，该模型在过负荷以及动态负荷的情况下更接近于实测值，具有较高的热点温度预测精度[2]。
1.2 Simulink仿真模型的搭建
在MATLAB的command window中输入Simulink，即可进入Simulink Library Browser，在Simulink Library Browser中拖动所需要的模块，将模块用连接线进行连接，并对模块参数进行调整即可。可以通过Scope模块进行仿真数据监测，可以通过out模块将数据输出至out.m文件，可以通过To Workspace模块将数据输出至工作空间。变压器热点温度分析模型如图1所示。
1.3 GUI界面的建立
1.3.1 使用GUIDE快速生成GUI界面
MATLAB的GUIDE工具为使用者提供了组建布局编辑器、排列工具、属性编辑器、对象浏览器、菜单编辑器这几种组建布局工具，通过使用布局工具，用户可以添加所需的用户控件对象并设置所需的属性[3]。设计完成并保存就完成了对GUI的快速布局，其中所有的图形界面信息就保存在相应的FIG文件中，图形界面的回调程序代码就保存在相应的.m文件中。
1.3.2 通过.M文件动态生成GUI界面
MATLAB图形界面程序是基于消息驱动的，但它与其他可视化编程语言的不同之处也决定了其运行流程的不同[3]。运行流程如下。
① 初始化图形界面。这一过程是通过函数Openfig实现的，Openfig函数的调用与M文件对应的FIG文件来初始化图形界面[3]。在这一过程中，还在回调函数中存在CreatFcn函数，除了设置图形界面外需要用输入参数，还利用初始化函数对相应的参数进行初始化设置。
② 创建用于回调函数，存储该图形界面所有的对象内容。这一过程是通过句柄函数guihandles和guidata来实现的。只有获得了图形界面所有对象的句柄，才能顺利编程，因为对句柄的应用是MATLAB图形界面程序的基础。
③ 在后台人机交互驱动机制，等待用户通过图形界面对计算机进行的操作，并等待计算机做出相应的回应。
④ 初始化完毕，给出输出参数。
2 SIMULINK与GUI中参数的传递
由于Simulink使用的数据均来自基本工作空间，因此在仿真之前必须对Simulink中的参数进行定义，如输入常数（Constant）、系统增益（Gain）等，否则将出错。在Simulink中，可以直接双击模块的图形对仿真模块进行参数的修改，同样的，在GUI中可以使用set_param（）函数设置Simulink中的参数。另外，由于函数有自己的状态空间，因此需要在GUI中使用sim（）函数对Simulink进行模型仿真控制。虽然在函数中定义了仿真中的的参数，但是这些函数只存在于函数的基本状态空间中，模型在仿真时无法获取。因此，由于函数状态空间和基本状态空间的变量和数据不兼容，这就增加了在GUI中调用SIMULINK的难度。具体的参数传递步骤如下：
① 在利用GUI控制Simulink时，首先需要在GUI中加载所需要控制的Simulink仿真。利用load_system（‘model’）函数加载需要控制的仿真模块，其中model即为所需要控制的仿真模块。
② 在GUI中加载了相应的Simulink模型后，即可对模型中的函数进行控制。利用set_param（‘model/Constant’，’Value’，str）函数可以将str所对应的参数赋值给model模型中Constant模块的Value值。同样的，也可以利用set_param（‘model/Gain’，’Value’，str）函数将str所对应的参数赋值给model中Gain模块的Value值。
③ 在配置完相应的仿真参数后，利用sim函数在GUI中运行仿真，具体的语句为：sim（‘model’，str2num（str1）），str1为运行时间，如果不设置此运行时间，模型的运行时间为Simulink的默认值。运行之后，必须对仿真系统进行保存，否则MATLAB会报错，保存语句为：save_system（'model'）。
④ 在仿真结束之后，研究人员经常会需要利用仿真的结果来进行数据分析。Simulink中提供了两种方法来让我们利用这些数据。第一种是Simulink中的To Workspace模块，利用这个模块可以直接将数据导入到MATLAB的工作空间（Workspace）中，再在GUI中利用plot或axe等函数将数据绘制在坐标系中。第二种是利用Simulink中的Out模块，可以将仿真的结果直接输出到基本工作空间中，如仿真的自变量为时间t、因变量为长度y，在工作空间中就会分别存储为tout和yout，在GUI中利用plot（tout，yout）函数即可绘制图线。另外，也可以在GUI中利用open_system（'model/Scope'）函数直接打开Simulink中的Scope进行图像观察，这样还可以利用Scope中内置的多种工具来分析图像，但是这条语句不能在封装之后的文件中执行，即单独的可执行文件不能运行Simulink中的Scope模块。
3 可执行文件EXE的生成
3.1 单独GUI的可执行文件的生成
由于Matlab软件本身占用较大的存储空间，不利于在工程实际中方便、直接地使用。为了使编制好的人机交互界面在脱离MATLAB环境下运行，可以利用MATLAB强大的编译功能将GUI程序编译成可执行文件（exe）进行和应用。但是在编译之前，需要对MATLAB的编译环境进行设置。在MATLAB的Command Window中输入”mbuild Csetup”，可以选择不同的编译器进行编译，由于Visual C++编译器对各种系统平台的兼容性好并且编译的效率非常高，因此一般选用Visual C++系列的编译器。设置好编译器后，有两种方法可以将GUI编译成可执行文件。
方法一：直接在命令窗口输入”mcc Cm example.m”或”mcc Ce example.m”，其中”example.m”即GUI界面所对应的m文件。对于第一条语句，在编译生成exe文件时，会额外生成一个DOS窗口，这个DOS窗口显示的内容就是Matlab Command Window里的内容，这样会便于程序调试。在程序调试安全无误之后，就可以利用第二条语句，直接生成不含有DOS窗口的exe程序，进行。
方法二：利用Matlab的Deploytool生成exe程序。在命令窗口输入”deploytool”会提示新建一个”new deployment project”，在Matlab的编译器一栏中选择建立”Standalone Application”，然后将所需要转换的GUI主程序放置在”Main Function”中，其他子程序（如子m文件、表格、图片等）放置在”Other Files”中，并在设置-打包中勾选”Include MATLAB Compiler Runtime（MCR）”，MCR是在没有Matlab环境下运行这种exe程序的环境。设置好变量之后就可以点击”Build the Project”完成编译，然后点击”Package the Project”就可以对编译好的程序与MCR一并打包，这样在其他电脑上安装程序时即可以自动安装程序与环境。
3.2 单独SIMULINK的可执行文件的生成
Real-Time Workshop（以下简称RTW）是Simulink中用于生成C或C++源代码的工具。它可以将Simulink仿真模块转换成C或C++代码与其他语言（如VB、VC、JAVA等）进行混合编程Simulink模型可以，也就是说RTW为Simulink和其他语言提供了一个“接口”。在生成C或C++代码后即可以将代码转换成exe程序，如图2所示，具体步骤如下：
① 编译模型。RTW会分析仿真中的各个仿真模块并且编译成一个中继文件“model.rtw”。
② 产生C代码。目标语言编译器会读取”model.rtw”并将它翻译为C语言，然后将这个C文件放在一个新建的目录里，而非工作目录。
③ 生成一个自定义的makefile。RTW软件会从一个合适的目标makefile样板里建立一个makefile并将它写入新建的目录。
④ 生成可执行程序（exe）。
3.3 GUI与SIMULINK进行联合编程时的可执行文件的生成
由于Matlab的编译器不支持如”sim”函数和”set_param”函数等可以控制Simulink的函数，当利用GUI和SIMULINK联合编程时，需要对这些函数进行处理。因此在GUI与Simulink联合编程时生成可执行文件的做法为：先使用实时工作工具RTW把Simulink编译成exe文件，然后与GUI一起编译，这时在GUI中就不能使用控制Simulink相关的函数，当需要给Simulink模块赋值时，先在GUI里将参数写入一个mat文件中，如将x写入Input.mat为：”save Input.mat x”，然后在Simulink模型中对模型进行修改，让Simulink从mat文件中读取参数，而不是直接由Constant模块或者Gain模块给仿真赋值。同样的，在Simulink输出时，将输出参数也写入到mat文件（如Output.mat）中，Output文件也会存储在Workspace中，就可以在GUI中从Output.mat文件读取数据并作图。
4 变压器热点温度仿真计算及分析
如图3所示为本实验室开发的变压器热点温度分析软件，该软件可以设置不同变压器参数并进行保存，通过输入不同的环境参数以及温度限制，可以计算出变压器热点温度曲线以及当前条件下的变压器运行参数。此外，该软件还具有对变压器过载能力分析的能力，输入期望的目标运行电流或者目标运行负载可以得到相应的过载分析结果。
如图4，所示为本实验室研制的改进模型热点温度、实测热点温度与其他模型热点温度对比图，其中实测热点温度数据为四川省资阳电力公司的变压器实际运行数据。通过与实际运行数据进行比对发现，该仿真结果能够很好地拟合实际运行曲线，并且利用本论文中的方法编制的软件能够稳定、高效地运行在变电站中，对变电站的实际生产提供有力的数据支持。
其他模型热点温度对比[2]
当环境温度为25℃，变压器额定功率为120MVA，变压器额定电压为250KV，负载电流为250A时，变压器的额定电流为277.13A，电流裕度为46.49A，当前运行温度为83.35℃，热点温度曲线如图5所示。
由MATLAB软件中的Simulink/GUI在变压器热点温度计算中的应用可知，该系统通过输入相应的参数，可实现对变压器热点温度、电流裕度和过载能力分析，这大大减少了研究人员在常规方法基础上的工作量，提高了效率，同时为今后MATLAB软件中的Simulink/GUI在工程应用中提供了一种新的解决问题方法。
5 结论
① 在Matlab中可以利用Simulink与GUI的混合编程来实现仿真与界面的融合，避免了先将Simulink转换为C代码在其他界面软件上二次编程的繁琐，并且还可以在GUI中实时地修改各类参数，这种方法高效而又稳定。
② Simulink与GUI混合编程可以编译成可执行文件exe，而且这种方法要比利用外部接口来实现exe程序的设计要简便。
③ 通过该方法编制的软件可以脱离matlab环境运行，易于在工程实际工作中使用。
参考文献：
[1] 刘浩， 韩晶.MATLAB R2012a完全自学一本通[M].北京：电子工业出版社，2003：136-137.
Liu H， Han J. Self-Study of MATLAB R2012a；Bei Jing： Publishing House of Electronics Industry，2003：136-137.
[2] 陈炯，薛飞，周健聪，等.动态负载下改进的变压器热点温度计算方法[J].华东电力，2014，42（12）.
Chen J，Xue F，Zhou J C， etc. Improved Calculation Method for Transformer Hot Spot Temperature with Dynamic Load. East China Of Electric Power， 2014；Vol42，No.12
[3] 陈光，毛涛涛，王正林，等.精通MATLAB GUI设计[M].北京：电子工业出版社，2011：236-237.
gui设计论文范文第5篇
随着科技和互联网的发展，人们的生活发生了重大的改变，各种数字媒体设备围绕在人们周围，最常见的手机，平板电脑，智能手环，智能家电，汽车等等，越来越多的产品都正在和数字化结合。①《认知与设计》中提到：“正是有了计算机和因为计算机而成为可能的交互过程，我们才有了人机交互。”人机交互也产生了很多新的学科领域，包括交互设计，用户界面设计，用户调研等，本文我们主要探讨下用户界面设计。
用户界面设计在行业内又称为GUI设计，也称为UI设计，GUI很难与交互设计割裂开来对待，本文暂且先把数字媒方面偏视觉方向的设计领域称为GUI设计，特指网页，软件，移动，虚拟现实等数字产品的界面设计。GUI设计不是单纯的美术绘画，它需要结合用户的使用环境，使用方式而设计。
从视觉层面来看，GUI设计就是软件的外衣，好看的界面设计能给用户带来的美的视觉享受，引起情感的共鸣。从行为层面来看，合理的界面设计能使用户易于上手，降低培训成本，增加亲和力。
1.GUI设计的历史演变过程
上世纪70年代，施乐公司（Xerox）在计算机上首次应用了图形界面系统（包含视窗、图标、菜单和点选下拉菜单），但该系统并未商业化，主要用于研究。我们现在普遍说的GUI便是由此诞生的。1984年，苹果公司了Macintosh，这是第一台成功使用GUI并应用于商业的产品。随着时间的推移，各种操作系统的GUI不断变迁升级（比如微软的windows系统），将GUI设计带入了新时代。
GUI的早期的发展阶段有以下三个特点
（1）界面设计“拟物“化。
硬件的发展，使得图形界面的呈现效果获得了大幅度的提升，很多产品开始推崇拟物设计，所谓的“拟物” （Skeuomorphism）设计，是指模拟和移植现实生活的使用习惯和视觉习惯来设计虚拟的软件界面。拟物设计风格真正开始被特别关注就是从苹果的iphone开始，当时苹果ipad的用户界面设计指南中有一句话是这么说的：“给你的程序增加尽可能的真实感以及物理特性。程序的界面和操作跟现实生活中的实物越为相似，用户就越容易理解如何去操作和喜欢使用。
（2）GUI设计受硬件的限制较多。
以前受计算机硬件水平的限制，图像显示的效果比较简单，很多的设计想法无法实现，随着近几年技术的进步，设计师可以相对自由的发挥想象空间，GUI的很多设计风格开始过犹不及的走华丽风格，缺少了一些对设计本质的思考，这也是可以理解的。
（3）GUI设计在曲折中前进。
GUI设计是一个新生儿，大多数情况下GUI设计师并未引起足够的重视，尤其是早期阶段，缺乏大量优秀的设计人才加入到这个行业中，随着互联网行业的快速发展GUI设计师的就业机会增强，但整体设计质量相对落后，随着时间的推移，情况不断好转，越来越多的优秀设计师加入了GUI设计行业。
2.近几年的GUI设计状况
随着互联网，信息技术的发展，各种跨平台的产品需求不断出现，GUI设计也在不断演变。
“拟物”设计风格对于界面的细节刻画比较适合特定平台的产品，比如在ipad出现之前，设计师只需要考虑手机端的界面设计，但现如今，ipad开始普及，并且手机的分辨率也出现了很多不一样的尺寸，都需要设计师从跨平台的角度去考虑界面设计，如果采用拟物设计风格，设计师很有可能需要针对不同的平台设备重新制作，增加了产品开发的难度。所以近几年“扁平化“设计思路开始占了上风并迅速蔓延开，它的核心理念是突出内容，减少界面设计对于内容的干扰，让用户沉浸在内容里。设计组件都使用简单的色块构成，强调字体的选择和版式空间的布局，这种看似简单的设计思路对于设计师来讲反而提出了更高的要求。扁平化设计不仅是一种设计风格，它是一种解决问题的方式。
现在的GUI设计正处于另一个历史的转折路口，这里既有新时代的设计语言，并仍在快速的变化发展中，也有传统的设计思路的延续。
现阶段的GUI设计主要有以下三个特点
（1）多种GUI设计风格并存
扁平化设计虽然已经以不可阻挡之势蔓延开，但其他的设计思路并没有迅速退出历史的舞台，比如，锤子手机的操作系统仍然坚持拟物化的设计风格，也得到了多用户的推崇，所以，扁平化设计并不是唯一的完美解决方案，只能说它更适合现阶段大多数的数字产品。
（2）GUI设计中动效的运用
硬件的发展，使得软件的设计方式可以有更多的发挥空间，大量的动画效果被运用到了界面设计中，从二维空间变成了三维空间，GUI设计变“活”了， google的Material Desin设计思路就是一个很好的解决案例，设计不仅流于表面形式，而是更注重动画与真实物理世界规则的对应，通过动效的合理运用将扁平化的界面组织起来，可以让用户很好的理解软件的空间关系，加强层次感。
（3）GUI设计的发展迅速
虽然GUI设计已经有几十年的发展历程，但相比其他的传统设计行业而言，比如平面设计，建筑设计，服装设计GUI设计还是属于新兴领域，没有加入到高校的课纲里去，但实际上从事GUI的设计师人数发展迅速，而且需求量扔在不断扩大，民间的和企业中的GUI组织是行业的主要推动力。
3.对于未来GUI设计趋势的展望
对于第一些首次接触计算机的成人而言，学会理解鼠标与电脑屏幕的关系都会有一定的难度，但对于数字时代成长起来的原住民而言，现在的一切是那么的理所当然，未来的数字生活中GUI会演变成什么样？
设计思路的进步一直是伴随着技术的发展同步的， 在漫长的人机交互史中，GUI设计理念也在不断的迭代。“拟物”设计像是一种对于过去的乡愁，终究会成为过去时，但它内在的设计精神会通过新的形式继承，这种精神就是对于人的情感关怀，扁平化设计也注定不会是最终答案，我想不管什么时代，正确的设计语言应该是能让人易于理解上手，并且包涵情感的，设计师应该根据具体情况选择使用哪种设计思路，做合适的设计。
对于未来GUI设计趋势特点的三个预测
（1）GUI设计存在感的弱化
人有五感，分别是视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉。当前的GUI设计更多的是在视觉和触觉的结合方面应用的比较成熟。而在听觉方面，语音识别技术这几年有了很大的进步，一些汽车企业比如奔驰公司就一直在研究怎么通过语音识别技术能很好的辅助驾驶员操控汽车 ，使得他们驾驶中很多时候不需要去用手操控软件就可以获取相关信息，在这种情景下，GUI的存在感正在弱化。
（2）GUI设计空间感的加强
我们在科幻电影中经常可以看到各种酷炫的界面形式，比如《阿凡达》中的三维全息影像操控台，令人印象深刻，电影虽然和现实有一定的距离，但绝凭空想象，很多对于未来生活的憧憬经过几十年后都成为了现实，全息影像技术实际并不陌生，但距离投入消费品市场还不太成熟，一方面是硬件的发展水平还无法呈现良好的视觉效果，另一方面生态系统的建立需要较长的时间，很多虚拟现实的可穿戴设备中已经投入了商业市场，用户看到的GUI更多的是在空间环境中出现。随着技术的进步，相信GUI的形式一定会从二维空间向三维进化，也许对于那时的GUI设计师而言，空间的想象能力是一个重要的技能，他们从某种意义来说更像是数字时代的“建筑师”。
（3）GUI设计角色的转化
目前在很多软件项目中，GUI设计师会参与到各种层面的讨论，提出自己的建议和看法，不仅在视觉领域，还对包括用户行为，交互设计，用户心理等，在很多现代的软件设计团队中，名称上也许会分为GUI设计师，交互设计师，产品设计师等职位称呼，但在实际的工作中，很多设计师的身份存在很多的交叉性。未来的GUI设计师需要具备一定用户体验的感知能力，才能在行业很好的立足，企业也会越来越重视GUI在产品设计中的地位。
小结
数字时代的到来使得很多信息内容需要通过屏幕呈现出来，移动互联的快速发展更是提升了这种人与虚拟屏幕之间接触的概率，人们看到最多的就是软件中的用户图形界面（GUI），经过40多年的发展，GUI设计从无到有，随着目前多种数字硬件设备的出现，GUI设计需要考虑各种复杂情况的应用，它变得越来越智慧，形式越来越丰富，空间的纵深感越来强，我们有必要结合当下的状况对GUI的历史做一些总结和梳理，以及对未来做出前瞻性的预测，希望能为更好的改善软件设计甚至是硬件设计的体验做出贡献。
（作者单位：湖南师范大学美术学院设计系）
gui设计论文范文第6篇
【摘要】针对传统设计方法过程复杂，逻辑性差，修改不便的特点，利用图像用户界面的人机交互性，实现了基于matlab/GUI的装载机设计平台的搭建与实现。选取铲斗设计为例，阐述GUI的具体设计过程。结果表明，设计平台运行良好，设计过程清晰简明，此平台作为理论教学的辅助手段，可加深学生对设计过程的理解和运用，也可作为工程设计人员的辅助设计工具。
【关键词】装载机设计 人机交互界面 matlab/GUI
一、引言
随着社会发展与经济水平的提高的需求，工程机械呈现种类多，覆盖面宽，功能齐全的蓬勃发展局面。而设计作为整个机械生产流程的第一步可以说是至关重要的，但是传统的设计过程基本没有用户界面，或者仅仅靠简单的文字信息和 屏幕显示与用户进行交互，过程繁杂、工作量大，容易出现较大的错误且不便于修改，这极大的制约着设计师推出更优秀的产品。而GUI设计具有用户界面友好性，图标识别平衡性，图标功能的一致性等特点，能够建立起友好的交互界面便于在设计过程中与用户进行交流。
因此本文利用MATLAB强大的图像处理和图形表现能力，良好的GUI设计环境，针对工程机械的设计特点，以装载机为例，将GUI设计应用于其设计过程、关键参数确定等的设计过程，来建立良好的人机交互界面，从而在繁杂的设计过程中，减轻设计人员的工作量，降低设计的错误率，从而提高工作效率。
二、设计思路
设计平台的布局是先设计GUI总界面，然后设计子界面，再在子界面上设置按钮、菜单、文本框等一系列控件，最后借助于callback函数调用程序，在函数调用程序的设计中先编写各个子界面中的回调函数下的程序，再编写GUI界面的回调函数下的程序。
在设计人机交互操作界面时，在MATLAB命令行中输入guide或者选择MATLAB主界面File菜单New子菜单下的GUI项，打开GUIDE启动对话框，在GUIDEtemplates 菜单下4个选项中选择空白模板BlankGUI（Default），在点击OK后进入GUI编辑界面。在GUIDE设计界面下，通过单击或者拖拽鼠标的方式创建自己的GUI程序界面。
三、装载机设计平台的具体实现
装载机设计过程复杂，设计内容繁多，该设计平台的建立采用一个总设计界面与若干个子设计界面相互回调，每个子界面都可以实现一个具体的设计内容，并且可以切换回主界面，进行其他内容的设计。
（一）总界面的设计
打开Matlab，打开NEW中的GUI，新建一个主界面，添加一个Static Text控件用于显示参数的名称，并命名为“装载机设计”； 添加一个Axes控件用于显示参数的细则图像，并添加装载机图片；同时再创建9个Push Button控件用于完成程序在后台的实现，并分别命名为“总体设计”、“工作装置设计”、“动力系统设计”、“传动系统设计”、“制动系统设计”、“行走系统设计”、“液压系统设计”、“电气系统设计”以及“退出”；点击运行按钮，运行结果如1所示。
（二）子界面的设计
针对总结面中8个按钮所对应的设计内容分别设置多级子界面，以工作装置设计中的铲斗设计为例进行说明。
（1）新建工作装置设计一级子界面。添加Panel控件，并命名为“工作装置设计”；添加5个Push Button控件，并分别命名为“铲斗设计”、“连杆系统设计”、“静力学计算及强度校核”、“结构动力分析”以及“退出”，点击运行按钮，运行结果如图2所示。
（2）新建铲斗设计二级子界面。由4个面板（Panel）、2个触控按钮（Push Button）、34个静态文本（Static Text）、9个可编辑文本框（Edit Text）、4个弹出式菜单（Pop-up Menu）组成。4个面板（Panel），分别命名为“铲斗设计”、“确认基本参数”、“计算”以及“斗容计算”；2个触控按钮（Push Button）用于实现相关计算，分别命名为“计算”、“计算”；34个静态文本（Static Text）用于显示部分计算结果的值，分别为“mr”、“vr”、“cxvs”、“宽度m”、“内侧宽度m”、“斗底长度系数1.40-1.53”、“后壁长度系数1.1-1.2”、“挡板高度系数0.12-0.14”、“圆弧半径系数0.35-0.45”、“张开角45°-52°”、“挡板与后壁间的夹角5°-10°”、“下铰接点与斗底高系数0.06-0.12”、“铲斗回转半径m”、“铲斗圆弧半径m”、“斗底长度m”、“后斗壁长度m”、“挡板高度m”、“下铰接点与斗底高度”、“r0”、“r1”、“lg”、“lz”、“lk”、“homega”、“横截面积”、“铲斗开口长m”、“堆积高度m”、“平装容量计算”、“额定容量计算”、“sa”、“bt”、“c”、“vs”、“vrr”；9个可编辑文本框（Edit Text），分别命名为“edit1”、“b0”、“lambdag”、“lambdaz”、“lambdak”、“lambdar”、“gamma0”、“gamma1”、“hr”；4个弹出式菜单（Pop-up Menu）用于同类数值的选取，并命名为“选择装载机的型号（ZL10、ZL15、ZL20、ZL25、ZL30、ZL40、ZL50、ZL80、ZL100、ZL160、ZL200、ZL240）”、“请选择切削刃形状（直线型切削刃和非直线型切削刃）”、“请选择斗齿（整体式和分体式）”和“请选择侧刃（弧线测刃和折线测刃）”，并摆放于合适位置，如图3所示。
点击下拉菜单，选择ZL80轮式装载机为例，点击运行按钮，然后输入相应的参数时可得到如下结果，如图4所示。
由D4可知，在下拉菜单中选择不同型号的铲斗，在文本输入框中输入不同的条件参数，即可得到不同的铲斗设计参数，设计过程直观明了，不同的条件参数对设计结果的影响一目了然，方便了设计人员修改更正，使得设计过程更为简单有效。
铲斗设计结束后，可通过界面跳转返回一级子界面，点击其他按钮进入相应设计内容的二级子界面进行设计，界面及功能的实现过程与铲斗类似，在此不一一赘述。
（三）界面的跳转及退出
在设计过程中，每一个界面之间还存在一定的联系，因此需要界面的跳转，以图2跳转到图3界面为例，设计过程为：打开装载机设计的fig文件，右键单击工作装置设计，然后点击View Callbacks中的Callback，弹出回调函数如下：
% --- Executes on button press in pushbutton10.
function pushbutton10_Callback（hObject， eventdata， handles）
% hObject handle to pushbutton10 （see GCBO）
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data （see GUIDATA）
（1）此时如在此程序后面输入要跳转到下一界面的m文件程序名称，如：Gongzuozhuangzhisheji即可从主界面跳转到工作装置设计一级子界面。
（2）如在此程序后面输入close（gcf），即可退出此界面。
四、结论
本文应用可视化程能力的图形用户界面GUI，实现了装载机设计平台的建立，该设计平台将装载机的设计过程加载在平台界面中，通过总界面与子界面不同的回调函数进行链接，实现了图形用户界面人机交互式的设计过程，增加了设计过程的直观性，便于设计人员修改更正，既可作为教学辅助软件帮助学生理解理论知识，提高教学质量，也可作为专业设计人员的辅助设计工具，同时也为其他工程机械的可视化设计奠定了良好的基础。
参考文献：
[1] 张春慧，宗哲英，王蒙等.基于Matlab GUI的自动控制原理虚拟实验平台的开发与研究[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版），2015.
[2] 温淑焕，佟永正，刘福才，马锴.基于Matlab GUI的计算机控制技术教学演示系统设计[J].高教研究与实践，2016.
gui设计论文范文第7篇
【关键词】起落架控制系统；GUI；Simulink；收放控制逻辑
【Abstract】Based on aircraft landing gear retraction and extension， a control logic simulation model is constituted by GUI and Simulink. Compared with model based on Simulink， joint model has advantage at display directly， easy to test and analysis and so on. The simulation result shows the joint model could realize multiple cases test， result analysis and record. It’s also carried out the requirement of landing gear retraction and extension control logic simulation， and support to the logic validation.
【Key words】Landing gear control system； GUI； Simulink； Retraction and extension control logic
0 引言
起落架收放控制系是飞机的一个重要子系统，其控制逻辑的设计及性能影响着飞机的起降安全，因此需要对收放控制逻辑建立模型进行仿真分析，以验证控制逻辑的性能和功能。
Matlab Simulink是目前应用较为广泛的建立仿真软件，通过添加display、scope、sin和constant等模块可实现模型输入输出的设置和显示。但是当模型的输入、输出的变量很多时，通过手动逐一修改输入参数等进行模块测试就显得特别麻烦，容易出错；并且显示结果不直观。Matlab GUI是一种图形化的沟通界面，通过定制界面能够弥补Simulink显示和设置不直观的问题。将Simulink和GUI联合起来进行仿真无疑是一种较好的分析手段。
近年来，一些学者采用GUI和Simulink相结合进行建模的方式来分析解决实际遇到的问题。其中，葛述卿[1]以滑块-单摆为研究对象，采用了一种在Simulink模型中自动打开GUI界面，通过GUI界面输入仿真数据的方式实现Simulink和GUI的联合建模仿真。这种方式以Simulink作为主导，方便对Simulink进行调试，但是对于模型无须更改或者需要对模型进行加密封装以及存在大量仿真数据的情况，这种方法就略显不足。安树[2]等人以整流电路为研究对象，利用GUI GUIDE向导进行建模，实现整流电路的建模与仿真，但对于界面中存在多个相同类型控件的情况，利用GUIDE向导无疑增加了建模的工作量。
本文根据起落架收放控制系统仿真需求，设计了一种Simulink和GUI联合仿真模型，在Simulink中搭建起落架收放控制逻辑仿真模型，并对模型进行封装；同时，借助GUI便于实现人机交互的特点，通过编写脚本文件的方式，实现仿真数据的输入、输出初始化设置、仿真数据的显示与记录，实现了对收放控制逻辑进行仿真的目标。
1 Simulink仿真模型
飞机起落架收放系统采用电传操纵、液压作动形式；正常收放系统由两个起落架控制单元冗余控制，控制单元接收起落架收放手柄以及相关传感器的信号，经过逻辑运算，控制起落架选择阀电磁铁的通断电状态，通过液压作动，完成起落架的收放动作控制。
根据控制单元的控制逻辑，在Simulink中分别利用“AND”，“OR”和“NOT”等模块搭建模型，实现控制逻辑的仿真。主要包括：轮载信号逻辑仿真模块、起落架手柄信号逻辑仿真模块、起落架上位锁信号判断逻辑仿真模块、起落架下位锁信号判断逻辑仿真模块、起落架选择阀控制信号逻辑仿真模块等。
图1所示为控制逻辑子模型示意图。图2为整个控制逻辑模型示意图；其中，模型中对关键控制逻辑部分进行了封装；并根据真实的输入信号的类型及数据长度，对输入和输出数据进行拆分和打包。此外，还在模型中添加了数据显示模块，模型的便于调试、检测和分析处理。
2 GUI建模
Matlab中GUI的创建有两种方式。一种是利用uicontrol、uimenu等函数以编写m文件的方式来创建GUI模型，这种方式的优点是当界面上需要布置较多相同类型的控件时，利用for、while等函数能够快速方便的实现；并且代码的通用性较高。另一种方式是利用Matlab提供的GUIDE向导来创建，通过鼠标对控件进行拖拽即可快速构建出整个GUI[3]；但是，控件较多时，这种方法实现起来比较繁琐。本文针对起落架收放控制系统输入输出变量控件较多（40余个）的情况，采用编写m文件的方式，快速构建GUI模型，便于理解和后续维护修改，简化模型代码。图3为利用编写M文件的形式编写的仿真界面示意图。
在GUI界面中，利用“for”、“set”以及“get”等函数，实现批量的创建和设置check box控件，以完成对控制系统输入信号的设置。此外，为了能够简化操作、方便测试，设置导入数据按钮，将设置好的excel测试数据文件导入，完成对输入变量名字和数值的设置，实现多组测试方案的快速测试，避免模型修改后，手动逐一设置带来不必要的麻烦。而经过Simulink仿真运算获得的数据，以表格的形式在界面上显示，并且通过导出数据选项将测试数据记录保存在excel文件中。
3 Simulink和GUI联合建模仿真
本文采用GUI和Simulink联合建模的方式，以GUI界面作为主要的平台，实现模型的仿真分析，仿真流程如图4所示。通过GUI将数据导入Simulink模型，运行Simulink模型，输出数据到GUI，并在GUI 中显示记录仿真结果。
联合仿真过程中，Simulink和GUI的数据交互是仿真的一个关键的问题，主要通过以下4个步骤来实现这一问题。
1）打开名为control.mdl 的Simulink模型。语句如下：
open_system（'control'）；
2）将GUI界面中设置或导入的数据data_from_GUI赋给Simulink模型中名为input_1的常量模块。语句如下：
set_param（'control/input_1'，'Value'，data_from_GUI）；
3）运行Simulink模型，语句如下：
sim（'control'）；
4）获取Simulink仿真结果，方法为通过evalin函数，从workspace中，获取名为output变量的值，具体语句如下：
evalin（'base'， 'control/output'）。
4 仿真结果
以飞机位于空中，起落架处于放下上锁的位置作为输入状态，对联合仿真模型进行测试。
图5（b） 所示为利用GUI进行输入参数设置界面，运行程序，得到图5（a） 所示的模型参数，从图中可以看出，若在Simulink中设置参数，则需要输入较长的数据，且没有相应的信息提示，而利用GUI进行设置则清晰明了，并且在GUI中还可以通过导入数据文件功能直接参数导入，方便测试。
图6所示为联合仿真结果，GUI界面将Simulink的仿真结果进行解码，以列表的形式显示出来。从图中可以看出，经过仿真运算，得到起落架的状态为“放下上锁”，仿真运行结果正确，此外，联合仿真模型还可以实现不同信号输入条件下的仿真，仿真结果准确可靠。
5 结论
利用Simulink和GUI联合建模充分发挥二者的优势，特别地，对于起落架收放控制逻辑测试这种输入输出信号多，仿真测试过程中，具有多组输入信号的情况，利用联合建模的方式，达到了对起落架收放控制逻辑联合建模仿真的目的，实现了对控制逻辑的快速测试和分析，且模型交互性好，方便数据的管理，编程简洁便于后期维护和使用。
【参考文献】
[1]葛述卿.Simulink和GUI结合实现机械系统仿真及动画[J].机械研究与应用，2006，19（1）：104-106.
gui设计论文范文第8篇
【关键词】MATLAB GUI 概率统计 泊松定理 中心极限定理
一、引言
MATLAB是美国MathWorks公司出品的数学软件，是当前最优秀的科技应用软件之一，具有强大的绘图和数值计算功能，广泛应用于工程计算、控制设计、图像处理、信号检测与处理、金融建模设计与分析等领域. MATLAB中的图形用户界面（Graphical User Interfaces），简称为GUI，提供了人机交互的工具和方法，包含图形对象（如窗口、图标、菜单和文本）的用户界面. 用户可以通过选中或激活这些对象而使系统执行某个程序，例如计算，绘制图像等.一个简单易操作的GUI，不仅能够很好的体现设计者的程序设计，而且能让用户产生很强的视觉效应和使用感觉。文[2]详细介绍了MATLAB GUI的制作。
概率统计是研究大量随机现象统计规律性的学科，是大学中的一门公共基础课程，在众多专业中开设，例如计算机科学、电子信息科学与技术、工商管理等. 该课程的概念具有抽象性，推理过程复杂，计算比较繁琐等，使得其很难被理解，大量研究者借助计算机软件使其变得更加简单易懂. 本文对MATLAB GUI在概率统计中的应用进行一些了研究和探索，并给出了具体的例子。
二、模拟统计规律
案例1抛硬币实验：将一枚质地均匀的硬币抛掷次，记事件：“出现正面”， 事件：“出现反面”，表示发生的频数，表示发生的频率. 下面制作GUI来演示这个实验，见图1. 在图1中输入不同的实验次数，并点击作图按钮，可以得到事件的频率图像. 例如当实验次数分别为1000、10000时的情形如图2. 逐步增大实验次数的值，发现当越来越大时，频率的值呈现稳定性，逐步稳定与某个数值. 该稳定性就是通常所说的统计规律. 同时该实验也为大数律提供了有利证明。
伯努利大数律[1]：设是次独立重复实验中事件发生的次数，是事件在每次实验中发生的概率，则对任意，有。
伯努利大数律的含义就是当越来越大时，事件的频率以概率收敛与事件的概率. 在上面的实验中，逐渐输入较大的实验次数，发现该实验频率逐步稳定于0.5，而事件的概率，也就是说当越来越大时，事件的频率以概率收敛于事件的概率。
三、可视化应用
二项分布、泊松分布、指数分布、正态分布、卡方分布、t-分布、F-分布等是概率统计中的重要知识. 为了对概率分布有较为清晰、直观的认识，下面给出一些GUI设计。
案例2泊松定理 设是一个常数，是任意正整数，设，则对任一固定的非负整数，有.
定理的条件是（常数）意味着当很大，必定很小，因此该定理表明当很大，很小，同时，有. 即参数为，的二项分布的概率值与参数为的泊松分布的概率值近似. 该定理的证明比较难理解，下面制作GUI来演示泊松定理，如图3。
在图3的GUI中输入参数，，的值和的取值并单击按钮二项分布概率值和按钮泊松分布概率值，得到二项分布的概率值和泊松分布的概率值，并且可以对比它们的大小. 同时单击按钮二项分布作图和按钮正态分布作图，能够更为直观的得到二项分布的概率值图像和泊松分布的概率值图像，见图5、图6（其中“+”表示二项分布，“”泊松分布）。
由图5、图6可知参数为，的二项分布的概率值与参数为的泊松分布的概率值十分近似，图像也很吻合。
同时，在泊松定理的演示过程中发现当越来越大时，二项分布的的图像和正态分布的图像相近，为了验证这一现象，给出GUI设计，如图4. 在图4的GUI输入较大的进行比较，得到图7、图8（其中“+”表示二项分布，“”正态分布）。
经过反复验证，发现当越来越大时，二项分布的的图像越来越近似于正态分布的图像，图7、图8充分体现了这一点. 而下面的De Moivre-Laplace中心极限定理恰好表明标准正态分布是二项分布的极限分布.
De Moivre-Laplace中心极限定理[1] 设随机变量，，则对于任意的，有
.
通过GUI设计不难发现难以理解的泊松定理，大数律，中心极限定理都可以进行实验模拟.枯燥的数学学习由此变成了有趣的物理、化学实验.
四、结束语
通过本文设计的GUI，不难发现，MATLAB GUI将概率统计中大量难以理解的知识，通过GUI设计变得十分简单和容易，学习者很容易接受；并且学习者根本不需要懂MATLAB就可操作，因为GUI将MATLAB程序完全隐藏在其按钮中，学习者不需要关注复杂的MATLAB程序. 学习者完全可以在GUI的按钮操作中，不断尝试，不断探索，从而由被动的学习转为主动的学习. 同时MATLAB GUI是开放的，GUI按钮对应的程序，也就是回调函数可以再开发，使得GUI可以设计的更加完善，MATLAB爱好者也可对其展开研究. 可以预见在大学数学课程中大量应用MATLAB GUI可以将抽象的、难以理解的数学变得简单容易。
参考文献：
[1] 盛骤，谢式千，潘承毅.概率论与数理统计[M].高等教育出版社，2008.
[2] 罗华飞. MATLAB GUI设计学习手记[M].北京航空航天大学出版社，2011.
[3] 邓薇. Matlab函数全能速查宝典[M]. 人民邮电出版社，2012.
[4] 耿素云，张立昂.概率统计[M]. 北京大学出版社，1998.
[5] 孙欣，陈文英，吴志丹，杨淑辉. 基于MATLAB可视化的概率问题求解[J].沈阳师范大学学报（自然科学版）2010，28（4）：487-490.
[6] 张广亮. 在概率统计课程教学中引入数学实验的尝试和思考[J]. 长春师范学院学报（自然科学版），2011，30（2）85-88.
gui设计论文范文第9篇
线性代数MATLAB GUI自主学习能力
一、前言
作为理工科各专业的一门本科基础课程，《线性代数与解析几何》课程的基本方法理论是学生进行后续专业研究所必备的。由于此课程中概念、结论较为抽象、复杂，传统的课堂教学对其的讲解必然是有限且不充分的，因此学生需要在课余时间借助其他教学资源进行必要的自主学习。
二、课程对学生自主学习能力的要求
1.《线性代数与解析几何》课程的教学特点及存在的问题
通常情况下，《线性代数与解析几何》课程是在本科一年级开设。在教学过程中，学校对此课程多采用大班授课形式。授课教师可以结合多媒体课件进行理论教学，以生动的方式来讲解抽象的理论知识；基于Matlab软件进行实验教学，充分发挥Matlab的优势来展示相关理论知识的实践性，着力加深学生对包括行列式、空间解析几何、线性方程组等理论内容的理解。
但是，很多学生在学习此课程的过程中仍存在困难。一是对于空间解析几何这一章中的许多问题，学生需要借助形象具体的图形来解决。尽管在课堂上，教师可以对典型的空间几何图形进行描述，但并不是所有的问题都能在课堂上得到解决。那么，学生在课堂之外独立解决其他空间几何问题时，就不免会对一些几何图形的形成产生困惑，而这会阻碍其对问题的进一步解决。二是现有的授课过程还很难体现课程内容的实践意义。在目前的授课过程中，教师的大部分时间都在讲授教学大纲所规定的教学内容，没有较多时间将课程内容拓展到相关的实际工程问题上。三是许多学生觉得此课程的理论知识较多，使其学习感到吃力。
这些问题都是教师在教学过程中需要注意，并应着力解决的。对此，一些研究者也提出了相应的解决方法，其中以增强学生的自主学习能力为主。
2.课程需要学生进行自主学习
所谓的自主学习，是在20世纪70年代由美国等国家提出。相比于传统的课堂学习方式，自主学习方式强调学习者是学习过程的主体，是学习者发挥自主性和创造性的一种学习方式。有效的自主学习，不仅可以让学习者体会学习中的乐趣，而且可以提高学习效率。
对于《线性代数与解析几何》课程，有效的自主学习过程可以帮助学生解决学习中的困难。这是因为，学生之所以觉得此课程中的定理引理较多，主要是源于其对理论知识理解得不够深入透彻，忽视了各知识点间的内在联系，未能建立起完善的知识体系。尽管一定学时的实验教学，可以缓解学生在形象思维与课程理论知识间存在的差异，也可以让学生对课程内容的实用性有一些了解，但是，鉴于学时方面的限制，课堂讲解必然是不充分的，学生仍需要在课余时间借助其他教学资源进行自主学习。
事实上，实现有效地自主学习《线性代数与解析几何》课程并不容易。目前，虽有一些学者对此进行了研究，但多数研究成果仅是从学习流程角度进行讨论。但是，要实现真正高效的自主学习，还应从调动学生的学习兴趣入手，这也与其他学科课程是一致的。对于理工科学生而言，只有让其真正认识到所学理论知识是有应用价值的，让其在解决问题时体会到学习的乐趣和成就感，才能调动其学习兴趣，从而使其实现真正的“自主”学习。对此，许多研究者认为MALAB GUI不失为一种有效的工具。
三、MATLAB GUI课件对学生自主学习能力的帮助增强作用
GUI是基于MATLAB软件的一种图形用户界面（Graphical User Interfaces），由窗口、按键、光标、菜单、文字说明等多个对象构成的。用户可以通过一定的方法（如鼠标）选择、激活图形对象，从而使计算机产生某些动作或是变化（如实现绘图等）。基于MATLAB软件，GUI不仅可以实现科学计算和图形处理等功能，也可以将复杂程序形成可视化人机交互界面，从而被国内外许多院校接受并作为数学等学科的辅助教学工具。
在《线性代数与解析几何》课程中，无论是应用空间几何图形的解析几何内容，还是基于矩阵理论的方程组、向量空间内容，都是可以设计出相关的MATLAB GUI课件。具体的，在图1的MATLAB GUI界面中，平面的参数是可以自行编辑输入的。通过这种自主输入曲面参数的方式，学生可以更为深刻地体会参数变化对曲面位置及形状的影响，从而有助于其以空间图形的角度理解问题。
总体上，对于《线性代数与解析几何》课程而言，MATLAB GUI课件的优势主要表现在以下几个方面：
（1）可以在较短时间内进行复杂运算，并且有强大的交互式功能。一方面，MATLAB GUI是基于MATLAB软件进行编写的，在MATLAB软件可实现的运算都可在MATLAB GUI中实现。即使是一些复杂的运算问题，也可以用MATLAB GUI以可视化的形式展示在学生面前。另一方面，MATLAB GUI具有强大的交互式功能。
（2）可以更好地展示理论知识的实践价值。该课程有着深厚的工程实践背景，这是大学安排学生学习此课程的主要原因之一。MATLAB GUI课件以其设计简洁、操作简便的界面，将这些工程实践问题生动地展示在学生面前，这种可视化交互式形式避免了枯燥的文字叙述，有助于加深学生对知识的理解、增强理论知识的应用价值。
四、结论
《线性代数与解析几何》课程在高校基础教学中发挥着重要的作用。在学习此课程的过程中，对于抽象的数学知识，学生难免会感到难于理解并可能产生厌学的情绪。而我们的教学实践表明，利用MATLAB GUI设计应用案例问题，通过演示应用案例的解决过程，可以让学生进一步理解相应的理论知识，提高其学习兴趣，从而使其更加积极主动地进行自主学习。
参考文献：
[1]周宇剑.基于思维能力培养的大学数学自主学习研究[J].科技信息，2013，（11）：59.
[2]单正垛.刍议大学数学教学中如何加强学生自主学习能力的培养[J].中国校外教育，2008，（1）：42.
gui设计论文范文第10篇
【关键词】电力电子技术；GUI；M文件；仿真实验
电力电子技术应用是电气自动化专业的一门重要的专业基础课程，它以电力电子器件为基础，应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现电能的高效能变换和控制[1]。该课程实践性、综合性和工程性很强，但是，由于教学学时不足和实验设备的短缺等原因，造成了进行教学实验的困难。另外，目前的电力电子技术实验台在设计过程中还有许多不尽完善的地方，学生实验复杂，还容易出错，实验设备损坏率较高，因此，需要设计一种可以在课堂上使用的电力电子技术仿真实验系统，在抽象的理论教学的同时给予学生生动的实验演示，让学生实时地观察到参数改变对电路的影响。
MATLAB软件因其强大的科学计算和图形处理功能，已广泛应用于科研和工程领域。它提供了用户图形界面开发程序GUIDE，支持可视化编辑，并根据用户设计的GUI布局，自动生成M文件的框架，用户使用这一框架编制自己的应用程序[2]。这种编程方式直接方便，容易上手。本文设计的电力电子技术仿真实验系统是一种建立在MATLAB平台上的具有图形用户界面的软件，它将理论知识与传统的模拟实验结合在一起，可大大的提高课堂教学效果，有利于培养学生分析问题和解决问题的能力[3]。
1.仿真实验的设计
本仿真实验采用模块化设计思想，共分为两大模块：电力电子器件部分和电力电子变换电路部分。电力电子器件部分包括常用的半控型器件晶闸管和四种全控型器件；电力电子变换部分包括五大变换电路，各变换电路又分设具体的变换电路。仿真实验的总体框架如图1所示。
图1 系统总体结构图
2.GUI的设计流程
系统的总体框架完成之后，就要利用MATLAB的GUI来设计每一个实验界面。一个完整的GUI设计分为两个阶段完成，第一个阶段是图形界面的结构设计。利用设计向导构造整个图形界面的布局，合理安排控件，设计菜单，进行必要的属性设计。第二个阶段为功能设计。即为控件和菜单编写相应的回调函数（Callback），具体实现界面的各种功能[4]。
3.仿真实验主界面
在仿真实验的主界面中，采用下拉菜单选择要进行的实验模块；利用静态文本框显示仿真实验的文字部分；设计了按钮，用于进入实验系统和退出系统；设计了坐标轴，用于加载图片。分别设定各控件的属性，包括String和Value值等。合理布局，确定各控件的位置之后，建立一级菜单文件、编辑和帮助，设置一级菜单和子菜单的属性，得到仿真实验系统的主界面如图2所示。
保存之后会自动生成一个同名的M文件，必须在M文件中修改和添加各控件的回调函数代码，才能实现控件的功能。在主界面中选择“电力电子器件”或“电力电子变换电路”，再继续选择所需要的实验项目，就会进入相应的二级界面。
图2 仿真实验系统的主界面
4.电力电子器件实验的界面设计
为保持界面风格的一致性，二级界面的设计基本相似[5]。在主界面上选择电力电子器件实验，点击“进入”按钮，就会调用电力电子器件实验的二级界面（如图3所示）。例如，在列表框中选择“晶闸管”元件，就会进入到相应器件的实验界面中（如图4所示）。通过axes（ ）和imshow（ ）语句在特定的坐标轴中显示器件的实物及模型等图片，利用静态文本框对器件的功能和特性进行介绍。点击“器件特性测试按钮”，进入晶闸管特性测试界面（如图5所示）。通过滚动条输入门极电压的数值，单击测试按钮，在显示区域，就会显示回路电流和器件管压降数值，以此判断器件的导通情况。
图3 电力电子器件实验界面
图4 晶闸管实验界面
图5 晶闸管特性的测试
5.电力电子变换电路实验的界面设计
在电力电子变换电路的主界面中（如图6所示），在下拉菜单中选择变换的功能，就会在另一侧的列表框中显示相应的具体电路。例如选择可控整流电路中的单相全控桥式整流电路。单击“进入”按钮时，可以通过关闭主界面close（figure（mainplat）），figure（）打开相应的界面，跳转至单相全控桥式整流电路的界面。整个界面主要由电路原理图、参数设置区、结果显示区、仿真波形显示区以及按钮组成[6]。
图6 电力电子变换电路实验
图7 单相全控桥式整流电路实验
（1）电路参数的设置
如图7所示，如果是电阻性负载，参数包括负载电阻阻值、电源电压和移相角。设置参数后点击“计算”按钮，结果显示区中会自动显示常用量的计算结果。各文本框之间数据传递的相关代码为：
Voltage=str2num（get（handles.edit2，’string’））；%取得电源电压数值
YiXiangJiao=str2num（get（handles.edit4，'string'））；%取得移相角数值
FuZaiVol=0.9*Voltage*（1+cos（YiXiangJiao*3.1415926/180））/2；%计算负载电压值set（handles.edit8，’string’，num2str（FuZaiVol））；%将负载电压显示
DianZu=str2num（get（handles.edit1，'string'））；%取得电阻阻值
set（handles.edit10，'string'，num2str（FuZaiVol/DianZu））；%计算负载电流
set（handles.edit9，'string'，num2-str（FuZaiVol/（2*DianZu）））；%计算晶闸管平均电流
（2）仿真波形的显示
在M文件中，利用plot指令分别画出单相全控桥式整流电路带电阻性负载时负载电压、负载电流、晶闸管电流以及晶闸管电压的波形。只要输入移相角的数值，单击“波形”，就会在指定坐标轴中显示相关波形。相关代码如下：
alpha=（str2num（get（handles.edit4，'string'）））*3.1415926/180；
x=alpha：pi/180：pi；
y=sin（x）；
x2=alpha+pi：pi/180：2*pi；
y2=sin（x2）；
x3=alpha+2*pi：pi/180：3*pi；
y3=sin（x3）；
plot（handles.axes2，x，y，x2，abs （y2），x3，y3）
plot（handles.axes3，x，y，x2，abs （y2），x3，y3）
plot（handles.axes4，x，y，x3，y3）
根据输入的移相角和电源电压的不同，仿真波形会相应变化。四个仿真波形纵向对齐，使学生可以很方便地看到移相角的不同，各个波形会同时在转折点处发生变化，非常直观，清晰，有助于学生对电路原理的理解。如果对仿真结果不满意，可以重新设置参数继续仿真。仿真结束后可以选择返回的界面。整个实验系统界面友好，操作简单。
6.结论
依托MATLAB的GUI界面为平台，将仿真实验引入电力电子技术应用课程的教学[6]，对电力电子电路进行仿真，可以将理论教学与实验过程整合一起，便于演示及交互操作，对研究参数变化对电力电子装置的影响，并进一步丰富教学手段，引导学生进行研究性学习有很好的辅助作用，并在一定程度上弥补了实验设备不足的主要问题，是一种低成本的实践教学手段。
参考文献
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gui设计论文范文第11篇
【关键词】体绘制；面绘制；三维重建；GUI界面
CT（Computed Tomography）技术是指利用计算机技术对被测物体断层扫描图像进行重建获得三维断层图像的扫描方式。自从CT被发明后，CT已经变成一个医学影像重要的工具，虽然价格昂贵，医用X-CT至今依然是诊断多种疾病的黄金准则。利用X射线进行人体病灶部位的断层扫描，可以得到相应的CT切片图像。医生可以通过对连续多张CT切片图像的观察，来确定有无病变。应用三维重建技术可以将连续的二维CT切片图像合成三维可视化图像，便于观察研究。医学图像的三维建在判断病情、手术设计、医患沟通和医学教学等方面具有很高的研究价值。CT图像通常是以DICOM格式存储，实验中通常需要转换格式。本文分别研究讨论了利用MATLAB软件实现对JPG格式的CT切片三维重建的两种常用方法，并制作GUI界面实现切分操作。
1.MATLAB软件在生物切片图像三维重建中的应用
MATLAB7.O提供了20类图像处理函数，涵盖了图像处理包括近期研究成果在内的几乎所有的技术方法，是学习和研究图像处理的人员难得的宝贵资料和加工工具箱。
Matlab软件环境提供了各种矩阵运算、操作和图象显现工具。它已经在生物医学工程，图象处理，统计分析等领域得到了广泛的应用。在三维重建方面，使用的数据量相对较大，同时涉及到大量的矩阵、光线、色彩、阴影和观察视角的计算，对于非计算机专业研究人员来讲，难度很大。利用MATLAB软件中的图像处理函数、工具箱操作，可以大大简化研究。
2.常用的三维重建方法
2.1 面绘制
面绘制法是指利用几何单元拼接拟合物体表面来描述物体的三维结构，实现三维重建，也被称为间接绘制方法。
面绘制法的基本原理是从三维数据场中提取出物体的表面部分，用一系列连续的三角形或平面多边形片近似地表示物体的表面特征。这种近似地方式类，似于用正八十面体表示球面。
2.2 体绘制
直接将体素投影到显示平面的方法称为直接绘制方法，也称为体绘制法。
体绘制是直接利用三维数据场的信息，将整个三维数据场投影出来，达到三维的视觉效果。体绘制法将数据场中的多种物质在一个可视图中显示，揭示它们的相互关系。
面绘制法相对处理数据量小，重建效果信息量小，外观好，计算速度较快，但是内部简单。体绘制算法认为体数据场中每个体素都有一定的属性（透明度和光亮度），而且通过计算所有体素对光线的作用即可得到二维投影图像，因此，体绘制可以利用模糊分割的结果，甚至可以不进行分割即可直接进行体绘制。这样做的好处在于有利于保留了三维医学图像中的细节信息。因此体绘制算法在对医学图像的重讲具有更好的效果。
3.肺部CT图像的三维重建GUI界面的制作
GUI是Graphical User Interface的简称，即图形用户界面。MATLAB软件中，提供了制作GUI界面的模块。利用GUI界面操作运行程序，更为方便直观。下面介绍GUI界面在肺部CT图像重建中的应用设计方法。
本实验一共使用连续肺部CT切片20张（图1），利用体绘制方法实现三维重建与部分重建。GUI界面实现了切分位置的设定以及三个视角的切换功能。
（1）界面设计
利用MATLAB软件设计GUI操作界面，添加“查看原图片”按钮，用于显示原始图片：添加网格效果，便于切分位置的设定。利用滚动条，可以动态的设置三维切分的参数，可以有针对性的对感兴趣部位进行部分重建观察，来实现切分效果。“视角选择”中，设置了三个单选按钮，用来调整三维观察的视角。参数设定完成，点击“三维切分”按钮，实现三维效果。图像显示于界面右侧。“清空”按钮用于清除结果，进行下一次操作。
4.结束语
本文主要介绍了常用的两种三维重建方法，认为体绘制方法更适用于医学图像的重建。此外，重点介绍了利用在MATLAB环境下利用GUI界面实现肺部CT切片体绘制重建界面操作的程序实现方法，该实验实现了三维视角的切换和部分重建位置的设定操作。三维重建技术在医学领域应用广泛，对它的研究具有重要意义。
参考文献
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gui设计论文范文第12篇
在（2014）高行（知）终字第2815号苹果公司诉专利复审委员会“便携式显示设备（带图形用户界面）”的外观设计专利申请驳回复审行政纠纷案（简称苹果案）中，争议焦点之一为：包含图形用户界面（GUI）的外观设计（简称GUI外观设计）是否可以成为外观设计专利的授权客体。专利复审委员会认为，因为《专利审查指南2010》规定通电图案不能成为外观设计专利的授权客体，所以GUI外观设计不是外观设计专利授权客体。苹果公司则认为，GUI外观设计符合2008年修正的《专利法》第二条第四款的规定，可以成为专利授权客体。上述争议涉及到两个重要问题：第一，判断GUI外观设计是否可以成为专利授权客体的法律依据是什么，是《专利法》还是《专利审查指南》？第二，GUI外观设计能不能成为《专利法》规定的专利授权客体？围绕上述两个问题，本文拟从合法性的角度对GUI外观设计的可专利性进行讨论。
一、GUI外观设计能否授予专利权
（一）《专利法》第二条第四款的分析
2008年修正的《专利法》从授权条件、保护内容等角度全面提升了外观设计专利保护的标准，外观设计的定义也首次上升到法律条文中。《专利法》第二条第四款规定，外观设计，是指对产品的形状、图案或者其结合以及色彩与形状、图案的结合所作出的富有美感并适于工业应用的新设计。根据《专利法》第二条第四款的规定，满足以下四个法律要件的外观设计，可以成为我国外观设计专利权的保护客体：（一）以工业产品为载体；（二）是对产品形状、图案或者其结合以及色彩与形状、图案结合所作出的新的设计；（三）适于批量化生产的工业应用；（四）富有美感。
在苹果案中，本申请为便携式显示设备（带图形用户界面），是对便携式显示设备产品在整体形状和图案上所作出的外观设计。北京市高级人民法院认为，虽然本申请还包括了在产品通电状态下才能显示的图形用户界面，但并不能以此否定本申请在实质上仍是对便携式显示设备在产品整体外观方面所进行的设计。同时，本申请亦能满足外观设计专利在工业应用和美感方面的要求，故可以成为我国外观设计专利权的保护客体。
（二）第68号令的佐证
《专利审查指南2010》第一部分第三章第7.4小节中规定，“产品通电后显示的图案，例如电子表盘显示的图案，手机显示屏上显示的图案、软件界面等”属于不授予外观设计专利权的情形。由于图形用户界面属于通电图案，因此在实践中，专利审查部门据此拒绝给予GUI外观设计授予专利权。
2014年3月12日，国家知识产权局令第68号《国家知识产权局关于修改
毫无疑问，在《专利法》和《专利法实施细则》都没有对外观设计专利的授权客体进行修正的情况下，第68号令将GUI外观设计纳入专利授权客体，表明国家知识产权局认为依照《专利法》和《专利法实施细则》，GUI外观设计本来就应当属于外观设计专利的授权客体。如若不然，第68号令将GUI外观设计纳入专利权保护范围就没有法律依据。
二、专利授权客体的法律依据
（一）《专利审查指南》能否作为法律依据
既然《专利法》本来就允许给予GUI外观设计授予专利权，那么第68号令修改之前的《专利审查指南2010》第一部分第三章第7.4节的相关规定是否违反法律规定呢？这取决于外观设计专利授权客体的法律依据到底是什么？如果说确定外观设计专利授权客体的法律依据是《专利审查指南》，那么《专利审查指南》对授权客体的改变可以使GUI外观设计由不合法的授权客体变成了合法的授权客体。如果确定外观设计专利授权客体的法律依据是《专利法》，而《专利法》本来就没有将GUI外观设计排除在授权客体之外，那么《专利审查指南2010》第一部分第三章第7.4小节的相关规定就缺乏法律依据。
《专利法》第三条规定：“国务院专利行政部门负责管理全国的专利工作；统一受理和审查专利申请，依法授予专利权。”国家知识产权局虽然负责授予专利权，但必须依法授予专利权。也就是说，哪些客体能够授予专利权，应当由全国人大及其常务会制定的法律来规定，不应当由国家知识产权局来确定。《立法法》第七十一条规定：“国务院各部、委员会、中国人民银行、审计署和具有行政管理职能的直属机构，可以根据法律和国务院的行政法规、决定、命令，在本部门的权限范围内，制定规章。部门规章规定的事项应当属于执行法律或者国务院的行政法规、决定、命令的事项。”在《专利法》已经明确对专利授权客体进行了规定的情况下，《专利审查指南》对外观设计专利授权客体的相关规定应当属于执行《专利法》的事项。因此，确定外观设计专利授权客体的法律依据应当是《专利法》而非《专利审查指南》，《专利审查指南》对专利授权客体的规定只不过是对《专利法》的执行事项。在能够确定《专利法》第二条第四款允许给予GUI外观设计授予专利权的前提下，《专利审查指南》不能作出相反的规定。
在苹果案中，在GUI外观设计属于《专利法》第二条第四款规定的外观设计专利授权客体，国家知识产权局也通过第68号令确认这一点的前提下，专利复审委员会依据第68号令修改之前的《专利审查指南2010》的相关规定将GUI外观设计排除在专利授权客体之外，缺乏法律依据，因此北京市第一中级人民法院和北京市高级人民法院对专利复审委员会的主张不予支持。
（二）《专利审查指南2010》相关规定的解读
在苹果案中，专利复审委员会上诉主张，《专利审查指南2010》在“外观设计专利申请的初步审查”部分，即第一部分第三章第7.4节中规定，产品通电后显示的图案，例如电子表表盘显示的图案、手机显示屏上显示的图案、软件界面等属于不授予外观设计专利权的情形。对此北京市高级人民法院认为：第一，《专利审查指南》仅是部门行政规章而非法律或行政法规，人民法院在判断包含通电图案的外观设计是否属于我国外观设计专利授权客体时，仍应以《专利法》第二条第四款的规定为基础进行考察。第二，尽管《专利审查指南》规定“产品通电后显示的图案”属于不授予外观设计专利权的情形，但结合《专利法》第二条第四款及上述分析可知，该规定也不应被扩大解释为只要是包含了产品通电后所显示图案的外观设计申请，均应被排除在授予外观设计专利权的范围之外。换言之，产品通电后显示的图案并非全部不能享有外观设计专利权保护，如本案之情形，若产品通电后显示的图形用户界面属于产品整体外观设计的一部分，或产品整体外观设计包括了图形用户界面，则由于此种外观设计专利申请实质上仍属于对产品整体外观所进行的设计，并不应以不符合《专利法》第二条第四款规定为由而被驳回。
三、小结
gui设计论文范文第13篇
关键词 翻转课堂；MATLAB GUI；自动控制原理；实验教学
中图分类号：G642.423 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2017）06-0127-03
1 引言
自动控制原理是高等院校自动化、测控技术、机械电子等专业本科学生的必修核心课程，主要研究自动控制系统的一般规律[1-3]，其理论性强，理解和消化课程理论内容的重要途径就是实验课。但是，目前的实验教学仪器陈旧和实验学时少，实验沦为理论知识的一种验证，学生盲目地按实验任务书要求进行导线连接等机械式操作，不能充分发挥学生的能动性。
MATLAB是美国Math Works公司出品的商业数学软件，其GUI（Graphical User Interfaces）是一种新型的图形用户界面编程工具。通过MATLAB GUI设计和开发自动控制原理虚拟实验平台，采用翻转课堂教学模式，在实验课前将实验任务书、MATLAB GUI实验软件、思考小问题、小测验发放给学生，使学生实验前就对实验内容及结果有一定掌握。实验课上针对学生课前测验中遇到的问题开展讨论，并针对多数人出现的问题统一讲解和指导，而个别人的问题单独讲解。这样不但能很好地解决传统实验存在的问题，又能加深对自动控制原理课程内容的理解，更能调动学生学习的积极性，将学生盲目按指导书操作模式朝向为什么要这样做、怎样做更好、还能做些什么转变。
2 翻转课堂教学
针对自动控制原理强调方法论，理论性强，从而面对较多的抽象概念和数学公式，教师的教学过程让学生感觉枯燥乏味的问题[4]，基于MATLAB GUI编写的虚拟实验软件，以翻转课堂的形式对该课程实验教学进行改革。
翻转课堂的起源 2007年，美国科罗拉多州林地公园高中的化学教师乔纳森・伯尔曼（Jon Bergmann）和亚伦・萨姆斯（Aaron Sams）为了给由于天气原因缺课的学生补课，将上课内容进行录像后，通过电邮等网络形式将教学内容发送给学生，学生在家看视频听讲解，课堂上教师主要用来讲解学生在视频学习或作业中出现的问题，成功帮助缺课而跟不上教学进度的学生[5-6]。这就是风靡全世界的翻转课堂教学模式[5-7]。
翻转课堂的定义 翻转课堂（Flipped Classroom），即学生首先在家提前完成视频等相关材料的学习，省却教师的课堂讲解，教师课堂上则集中精力开展问题讲解和分组讨论。该方法颠倒了传统学校“课上教师讲授，课后完成作业”的教学安排[5-7]。
翻转课堂的意义 首先，在教学内容及进度一样的情况下，因为能力差异，学生掌握学习知识的程度必然出现差异。翻转课堂“以学生为中心”，注重在课上进行教师针对性的指导，实现因材施教。同时，学生根据自身的学习习惯和能力，课前自主计划学习方法。其次，课堂上学与课后练习相结合模式被课前学习新知识，教师不再单纯对实验内容讲解和监督，以指导小组协作学习及答疑解惑为主所替代，针对课前自学知识遇到的问题，帮助学生更好掌握。最后，在翻转课堂中，学生由填鸭式被动接受知识转变成主动学习者、研究者，提高了学习能动性。
3 自动控制原理课程实验教学存在的问题
长期以来，实验课程几乎是理论教学的知识验证，尽管学生动手做了一些实验，却无法站在系统的高度掌握所学知识，更谈不上综合设计，灵活应用到实践中。又由于有限实验学时，实验课就成了教师的讲解为主，学生机械地完成硬件连接、记录结果，对出现的与理论的差异及如何分析出现的原因却很少进行探讨，更谈不上完成创新设计来激发兴趣，就无法有效地培养解决实际问题的能力。
现有的大部分实验教学仪器还处于传统模拟实验类型，实验箱是高度集成封闭的，通过导线连接不同的实验模块构成典型环节或系统，在典型激励信号作用下，通过示波器或计算机观察系统响应。这种实验方法存在明显不足：1）实验仪器箱集成度高，学生实验就成了连接导线，无法知道模块功能如何实现，对实验呈现出盲目性；2）理论学习和实验动手操作相互分离，实验不能用于固理论知识，理论也无法指导实践；3）由于元器件的非理想特性，当实验结果与理论值差异较大时，缺乏分析、讨论出现问题原因的环节。
4 基于MATLAB GUI实验平台的翻转实验教学改革
基于MATLAB GUI的翻转课堂教学模式构建 2011年美国学者杰姬・格斯丁（Jackie Gerstein）将课堂划分为由体验学习阶段、概念探究阶段、意义建构阶段以及展示应用阶段组成的翻转课堂教学模型[5]。在此基础上，美国的Robert Talbert教授在多年实践研究后提出翻转课堂结构图。我国南京大学的曾贞等，江苏科技大学的张其亮等，也结合自己的教学实践，创建了翻转课堂教学框架[6]。借鉴众多学者的观点，结合自动控制原理实验课程教学需求以及学生的特征，构建图1所示翻转课堂教学模型图。
基于MATLAB GUI翻转课堂的实施 基于教学模式结构图，设计基于MATLAB GUI的自动控制原理翻转实验教学流程。选取大三学生作为实验对象，他们已有电路、物理、模拟电子技术、高数等基础课程的储备，有一定的动手实践和自主学习能力；在自由组合的基础上每组4人。为实现实验教学的翻转，给学生的教学资源包括实验指导书、讲授PPT、讲解视频、相关实验文献资料和自制MATLAB GUI软件。采用MATLAB GUI软件编写的虚拟实验平台软件主界面如图2所示。
实验内容有典型环节响应特性、控制系统稳定性分析、系统频率特性、连续系统校正、数字PID控制、采样实验。同时，将采用MATLAB GUI软件编写的该课程实验的虚拟软件的原始文件也发放给学生，让学生在课前能够在学习实验指导书的基础上，在计算机上模拟完成实验，直观地获得变换控制参数对实验结果的影响，这也是该实验翻转教学区别于理论课程的地方。这样学生就能够在课前将实验指导书给定的实验任务有所练习和对实验提前掌握。因此，基于MATLAB GUI仿真软件的实验教学可以保证翻转教学的有效开展。
整个翻转课堂按课下和课上的组织形式开展。
1）课下。实验教学的目标就是要使学生加深对理论课程的理解，掌握实际电路或机械结构与理论之间存在的内在联系和差异之处。教师课下完成教学活动设计、教学资源的，收集整理学生遇到的问题，在线答疑。教学活动设计完成分配学习任务、划分学习小组、实验组织形式、制定评分标准等。的教学资源包括实验任务书、MATLAB GUI仿真软件、微视频教程、参考书籍、相关的专题学习网站等类型的素材。为适合不同基础的学生学习，将资源分为基础资源和扩展资源两个等级。其中，MATLAB GUI仿真软件和实验演示微视频的制作是资源准备中的核心内容，特别指出理论实验和实际实验中结果会出现的差异。为每个实验项目的教学目标准备1～2个微视频，每一个微视频只介绍一个实验，时间在8分钟以内。
将视频和其他电子资源上传到QQ文件夹和百度云，方便学生下载观看。同时，通过QQ和微信等网络通信工具完成在线答疑与指导。学生可以将自己在学习中遇到的问题出来，与教师和同学在线交流。教师统计学生在线提出的问题，及时掌握学生的学习情况，便可以在课堂上有针对性地指导学生学习。为了增加学生自学的兴趣和参与度，根据学生提出问题、解答问题、在线参与度和解决问题质量给出平时成绩，通过解决他人问题获得个人成就感。这种方式最大的好处就是实现了个性化学习，学生可以根据自己的情况选择资源和学习时间。
2）课上。由于课下已完成实验相关内容的自主学习，对实验目标、操作步骤、注意事项有所掌握，课上花上几分钟针对课下大多数学生遇到的问题进行讲解。实验课上不再对实验过程等进行讲解，为动手实验留出更多的时间。课上实验分为三个阶段。
①合作探究阶段。按分组开展硬件实验，学生可以充分利用这段时间动手实践，和同组伙伴讨论实验中遇到的问题。并可将实际硬件实验结果和MATLAB GUI仿真软件结果进行对比，验证实验内容是否正确，同时可以找出理论结果与实际结果之间的差异，分析造成差异的原因。更重要的是可以在MATLAB GUI仿真软件上创造性地设计出实验参数并进行仿真，在硬件上进行验证。这样就可以避免学生实验课上对实验内容、操作步骤、实验结果的盲目性，同时能直观地观测到不同输入和输出的关系，原有系统和校正系统特性的不同也能给学生创造性设计提供检验手段。
②个性化指导阶段。针对每一个小组在合作动手实践阶段都会遇到不同的问题进行个性化指导，为每个小组解答疑惑，实现对不同问题的详细解答。同时，将遇到的问题和需要注意的地方与其他小组进行组间的交流和分享。
③总结反馈评价阶段。总结各个小组出现的主要问题，对实验中的知识要点进行系统化梳理，加深对实验内容的掌握。最后，对学生的实验进行评价，采用自评、小组成员互评、整体实验结果、组间互评等多元化形式。同时，引导学生积极探索以及交流协作精神的培养，潜移默化中提高学生自学能力和解决问题的能力。
5 翻转课堂实验教学效果分析
本次运用对照方式完成翻转课堂实验改革效果的研究。实验对象为四个班级的大三学生。首先，调查问卷结果显示实验班和对照班学生基础相当。其次，实验1、2班各有学生48人，对照班1有学生47人，对照班2有学生46人，人数相当，因此，符合对照实验的条件。对照班采用传统的“教师课上讲解演示+学生动手实验”的方式进行，实验组班级采用本文论述的翻转课堂教学模式进行教学，在8学时的实验后，对学生进行操作技能和理论测试，同时对实验班的学生进行问卷调查。
将四个班的测试成绩划为五个分数段，即90～100分、80～89分、70～79分、60～69分、60分以下，成绩分布统计图如图3所示。由图3可见，在80～100分这两个成绩段的比例，实验班明显高于对照班，实验班1和2占比58.33%和54.17%，对照班1和2占比36.17%和30.43%；而在69分以下两个成绩段的比例，实验班明显低于对照班，实验班1和2占比14.58%和16.67%，对照班1和2占比25.53%和26.09%。通过分析可知，采用翻转教学的实验班成绩有了明显进步。
通过实验班的问卷调查发现，89.53%的学生认为该教学模式很好地调动了学习的积极性，同学和教师的交流增多了，促进了自己的学习。同时也存在一些不足，主要是学生对MATLAB GUI中系统函数输入不够熟悉，课上小组汇报活动时间太短。
6 总结
自动控制原理是一门理论性较强的专业课，其实验教学是加深对理论理解、增强动手能力的有效途径。基于MATLAB GUI的翻转实验教学改革使学生在课前就能够模拟完成实验内容，得到理论实验结果，使课上实验变得有的放矢。同时，通过翻转模式提高了学生自我学习能力、团队意识，延长了实验课上动手时间，对理论和实践有了更深入的理解和掌握。实践表明，通过基于MATLAB GUI的翻转教学，学生动手能力和理论成绩都有明显提高。
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gui设计论文范文第14篇
Abstract： The application of optical information processing with rebuilding the frequency spectrum is based on the experiment of Abbe-Poter and spatial filtering. And then， building the physical model of experiment system and programming the simulation with matlab GUI are demonstrated to process the digital image.
关键词： 空间滤波；MATLAB GUI；频谱
Key words： spatial filtering；MATLAB GUI；Frequency Spectrum
中图分类号：O436.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）29-0302-02
0 引言
光学信息处理是基于光学频谱分析，利用傅立叶综合技术，通过空域或频域调制，借助空间滤波技术对光学信息进行处理的过程。阿贝于1873年提出的显微镜成像理论，以及他本人于1893年、波特于1906年为验证这一理论所做的阿贝—波特实验，科学地说明了成像质量与系统传递的空间频谱之间的关系，成为空间滤波的先导。随着计算机硬件、软件技术的快速发展，把电子数字计算机与光学模拟处理器结合起来，使其在光学信息处理领域内应用范围日益扩大。Matlab提供的图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）[1，2]是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如键盘或鼠标）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作变化，比如实现计算及计算可视化、绘图等。Matlab GUI技术集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便、界面友好的人机交互方式，给用户带来了操作和控制的方便与灵活性。采用MATLAB GUI设计对光信息处理进行仿真[3，4]，过程简单，可以设计出丰富、直观的界面。操作方便，可以直接在界面上输入和改变参数，直观地分析各参数的变化对实验结果的影响。
1 阿贝成像原理及4f空间滤波系统
1873 年阿贝首次提出了一个与几何光学成像传统理论完全不同的成像概念[5]。该理论认为成像过程包含了两次衍射过程。这两次衍射过程分为两步：一是分频；二是合成。如图1，由物面到后焦面物体衍射光波分解为各种频率分量，在后焦面得到物体的频谱，这是分频过程。由后焦面到像面各频谱分量又合成为像。从频域来看，要求各空间频率成分在传递过程中尽可能少受影响，所得的像逼真与物。但实际上由于物镜有限光瞳的限制，物体的频率分量只有一部分参与了成像。一些高频成分被丢失，因而像产生失真。显然，像和系统传递的空间频率之间存在一一对应的关系。像和物的相似程度完全取决于物体有多少频率成分能参与成像。在频谱面上放置狭缝、小孔等光阑改变透射的频谱，输出像的结构将发生变化。这样提供了一种新的频谱语言描述信息，启发人们用改变频谱的手段来改造信息，即信息光学处理基础。
在成像问题中，希望物与像尽可能相似，考虑的是输入信息的各种频率成分在系统中如何传递。而对于空间滤波更为普遍的问题在于输入信息实现所期望的变换，例如去噪、特征信息的提取等。对输入信息所包含的各种空间频率成分施加振幅和位相调制来实现特定的变换，这就是空间滤波的含义。4f相干光学信息处理系统是傅里叶光学的一个经典滤波系统，系统有与空域对应的输入（物平面）、输出（像平面）平面，以及与频域对应的确定的频谱面，在频谱面可以安放所需要的滤波器。图2为4f相干光学信息处理系统的示意图，物面上的信息经透镜L1实现光学傅里叶变换，在后焦面（即频谱面）上得到物的频谱。在频谱面放置滤波器，透射频谱通过透镜L2在像平面合成为改造后的像。
2 基于MATLAB GUI模拟光的空间滤波现象
数字图像处理是指计算机图像处理，图像的光学处理方式由于实验条件和光学元件的限制而缺少灵活性，计算机图像处理可以灵活进行各种运算，而且具有可编程、控制、分析和判断的能力。利用数学软件matlab GUI技术设计空间滤波界面，可以灵活选取实验参数，在界面实时再现图像处理过程。
用MATLAB GUI设计空间滤波实验仿真界面：建立五个命令按钮，三个图像框，三个可编辑文本框；五个命令按钮分别为低通滤波、高通滤波、方向滤波、带通滤波和结束执行按钮；三个图像框分别为原图像框、滤波器和滤波后图像；两个可编辑文本框为滤波器带宽设置。设计界面如图3所示，然后编写回调函数，点击“演示”控件后出现的用户界面如图4所示。
在滤波带宽选择下，按钮执行结果如图5（a）-（e）。
3 结论
长期以来，由于信息光学课程中的概念繁多，学生对频谱、滤波、卷积等的理解较为抽象，理论教学对实验的依赖性较强，特别是一些光学现象的教学中教师一直沿袭口述笔演的教学方式，这些都给学生进一步理解该课程带来了诸多困难，因而信息光学的教学效果不尽人意。在这种情况下，需要用现代化的教学手段，千方百计地为学生提供观察、理解物理现象的机会，培养学生的思维水平和能力。利用matlab GUI对信息光学实验进行仿真，首先很好解决了真实实验因环境限制而不能进入课堂的难题；其次在掌握光学理论知识和数学软件的前提下，让学生自主探索并通过matlab编程，去完成对知识的巩固和拓宽；最后利用用户对GUI界面的可控性，启发学生对实验中的参数进行改变，根据实际物理条件选择符合要求的最优值，并获得最优条件下的参数值，最后通过理论仿真来指导实践，让学生真切感受科学技术是第一生产力。
参考文献：
[1]张宜华.精通MATLAB6.5版[M].北京：清华大学出版社，1999：202-207.
[2]Dane Hanselman，Bruce Lttlefied，朱仁峰译.精通Matlab7[M].
北京：清华大学出版社，2006.
[3]赵盾.光学实验计算机仿真平台的构建[J].武汉理工大学学报信息与管理工程版，2010（5）.
gui设计论文范文第15篇
关键词： 电力电子技术； MatlabGUI； 虚拟仿真平台； 教学可视化平台
中图分类号： TN99?34； TM743 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）12?0063?03
Abstract： In view of the advantages of short class time， more concepts， wide knowledge scope and strong practice of the power electronic curriculum， the construction of power electronic virtual simulation platform based on Matlab GUI （graphical user interface） and Simulink is discussed. Taking the main interface of DC?DC converting technique as an example， contents of main interface， contents and functions of principle analysis interface， basic characteristics of running interface and closed?loop simulation instance are described. The interface of visualization platform for power electronic teaching is friendly and easy to operate. It is helpful to deepen students' understanding of basic concepts， improve the quality of experimental teaching. Its application can deepen students′ comprehension to the basic theory and concept of their courses， improve the experimental teaching quality， and promote the experimental teaching reform.
Keywords： power electronic technology； Matlab GUI； virtual simulation platform
电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术[1]。它是以高等数学、电路原理及模拟电子技术等课程为基础，同时也是自动控制原理，电机与拖动等专业课程的基础课，具有很强的实用性和综合性，是电气工程领域理论和实践相结合的专业核心课程之一，因此电力电子技术教学质量的好坏，将直接影响后续课程的学习[2?4]。电力电子课程概念多、知识面广、实践性强，这给老师讲课和学生理解带来很大的困惑，所以借助实验来加深学生对基本概念、基本理论和基本方法的理解很有必要。而传统电力电子实验教学受场地、器材、时间等诸多因素的影响，难以让学生达到基本的实验目标。虚拟仿真实验平台投入小，不受时间、地点的限制，具有一定的开放性，方便学生创新等优点。所以借助虚拟仿真平台来辅助课堂及实验教学会起到巨大的帮助作用[5?7]。本文借助Matlab/Simulink仿真环境，以及GUI（Graphical User Interface）设计友好的人机界面，通过GUI输入框中数值的不同，改变电路参数，即可在界面观察对应的波形变化。同时在界面中添加不同的入口画面，可以观察仿真原理图，以及该电路的原理分析。同时，在虚拟仿真平台中加入电路的闭环实例分析，加深学生对该电路的理解，提高学生的积极性和学习效率[8?9]。
1 电力电子虚拟仿真平台的建立
1.1 电力电子虚拟仿真平台结构
在设计GUI界面之前，首先需要确定虚拟仿真平台的结构。由于设计该平台的主要目的是为电力电子课程提供一个教学和实验的仿真平台，对电力电子课程中的一些常用电路进行动态仿真，帮助学生深刻理解电力电子课程中电路拓扑和电路实例。根据这些基本要求，并结合电力电子课程的特点，确定了虚拟仿真平台的结构框图，如图1所示。该平台包含了电力电子技术中常用电路，如整流电路、逆变电路、直流?直流变流技术、交流?交流变流技术及PWM控制技术5个基本模块。课程的其他内容可在虚拟仿真平台的基础上扩展，因此，该平台具有很强的通用性。
为了使每个模块设计更加简单，虚拟仿真平台采用了分层设计方法，将该平台分为若干个模块，每个模块包括一些子模块。图2给出了直流?直流变流技术模块的组成框图，它包括原理分析、运行界面和实例分析三个子模块，其他模块的设计思想同该模块基本相同。
1.2 Matlab图形用户界面设计
Matlab为用户提供了强大的集成图形用户界面开发环境（GUIDE），用户可以方便地设计图形用户界面，开发自己的用户程序[10]。图形用户界面（GUI）是由窗口、菜单、文字说明、标签等控件构成。用户通过提供的控件，如按钮、滑块、列表框等可以设计出易于理解的人机界面。一个图形用户界面必须包括控件（Component）、图形窗口（Graphics）和回调函数（Callback）三个部分，利用GUIDE创建GUI是常用方法之一。使用GUIDE创建GUI的基本步骤如下：
（1） 选择控件类型。根据预期的界面设计，选择控件类型。电力电子教学虚拟仿真平台中使用的控件主要包括按钮、输入框、标签、坐标轴及面板等。
（2） 设置控件属性。控件的基本属性包括字符（String）、标签（Tag）、字体大小（FontSize）、前景色（ForegroundColor）等。通过设置控件属性，实现预期的功能指标。
（3） 编写回调函数。确定整个界面布局之后，需要编写控件的回调函数。鼠标右键单击控件，选择“查看回调”“callback”，编写回调函数。
在界面设计中用到的主要函数如下：
get_param（′boostdianlu/Vin′，′Amplitude′）；
%获取电路输入电压幅值
set_param（′boostdianlu/Vin′，′Amplitude′，a）；
%设置输入电压幅值
options = simset（′SrcWorkspace′，′current′）；
%指定模型从当前空间运行，获取编辑框中输入电压幅值参数
sim（′boostdianlu′，[]，options）；
%使用sim（）函数使仿真模型从当前GUI函数空间进行仿真
plot（tout，yout）； %将输出波形绘制到当前坐标轴对象上
1.3 Simulink仿真模型
Simulink是Matlab的一个功能组件，为用户提供建模和仿真的工作平台。Simulink的SimPowerStems仿真工具箱提供电机与拖动、电力系统与自动化以及电力电子等仿真模块，几乎涵盖所有电力电子电路的仿真模块。按照电力电子电路的基本原理，利用工具箱提供的模块可以进行仿真电路的搭建[11]。以“升压斩波闭环仿真电路”为例，说明建立仿真模型的基本步骤：
（1） 调用功能模块。根据升压斩波电路原理图，确定所需功能模块，找到它们所在模块库。
（2） 创建并保存模型。建好模型后，使用Save命令保存，以便下次使用时直接调用。
（3） 连接模块并设置参数。将各个功能模块按照布局进行连接，并设置每个模块的参数。
（4） 运行仿真并显示结果。
2 电力电子仿真平台实例
根据图1所示的虚拟仿真平台结构框图和图2所示的直流?直流变流技术模块结构框图，采用GUIDE设计各基本模块和子模块的图形用户界面，编写各控件对应的回调函数，响应用户操作。该GUI界面由主界面、原理分析界面、运行界面以及仿真模型四个部分组成。
2.1 直流?直流变流技术主界面
主界面是访问该节的第一个用户界面，如图3所示。直流?直流变流技术主界面由标题和功能选择按钮组成。在主界面中列出了包括降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路等常用的六大类基本斩波电路。每一类电路中有三个按钮，对应三个入口，分别是“原理分析”、“运行界面”以及“实例分析”。用户点击其中任意一个按钮，即可进入对应的功能界面。
2.2 升压斩波电路原理分析界面
以升压斩波电路为例，当点击“原理分析”按钮后，通过按钮对应的回调函数，就可跳转到升压斩波电路的原理分析界面，如图4所示。原理分析界面由三部分构成，分别是电路原理图、原理分析文字说明以及主界面按钮。学生通过原理分析界面巩固所学内容，进一步加深对升压斩波电路基本原理的理解，提高理论知识的学习效果。当点击“主界面”按钮时即可返回图3所示的直流?直流变流技术的主界面。
2.3 升压斩波电路运行界面
当点击升压斩波电路“运行界面”按钮后，跳转到对应的运行界面，如图5所示。运行界面由参数设置栏，波形栏以及菜单栏三部分组成。在参数栏设置需要改变的参数，分别为电压E、电容R、电感L、电阻R。在输入框中输入对应的数值可改变仿真电路的参数[12]。波形栏共有三个坐标轴，分别显示输出电压，电感电压以及开关信号波形。菜单栏包括仿真按钮和主界面按钮两部分。点击“仿真”按钮进行电路仿真，点击“主界面”按钮返回图3对应的直流?直流变流技术的主界面。
通过输入框改变仿真电路参数，不用在仿真模型中双击元件改变，提高了仿真效率，同时该界面可直观地观察电路参数的改变而引起的波形的变化。
2.4 实例分析电路
当点击“实例分析”按钮后，打开以升压斩波电路为基础的闭环仿真电路图。“运行界面”只是针对课本中开环升压斩波电路进行操作，而在实际工程中，几乎所有的电路均使用闭环模型，由于闭环仿真电路在课堂中不作讲述重点，学生对闭环设计无从下手，不能将所学知识应用于实际工程。因此，在虚拟仿真平台添加“实例分析”入口，有助于学生从工程的角度理解闭环仿真电路的设计方法，以及闭环参数改变对电路的影响。
3 结 语
在电力电子教学过程中，针对课程课时短、概念多、知识面广、实践性强等特点，电力电子教学虚拟仿真平台可以达到辅助教学的目的。通过Matlab GUI，设计友好的人机交互界面，搭建电力电子技术虚拟仿真平台。对于一基本电路，其“原理分析”界面巩固所学理论知识、“运行界面”分析参数改变引起的波形变化、“实例分析”界面理解闭环电路设计思想。学生不仅学习基本电路拓扑，巩固课堂所学知识，而且真正学会该电路在工程实际中的使用方法。
参考文献
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