MATLAB坐标区应用

简介

       MATLAB的坐标区用于作为绘图区，绘制线段等，而当数据较多时，一般有3种选择以显示绘图：

1. 舍去之前的数据，只绘制最后部分的数据：可以使图形比例不变
2. 绘制所有数据：可以更好地看出数据总体趋势变化，但精确的点较难体现。

       第2种方式不用多说，plot函数会自动调整坐标轴的长度，因此通过plot函数不断绘制即可，第1种方式又可以分为两种，单向绘制和循环绘制，单向绘制即数据指按时间顺序从左到右绘制，此时最左边的数据会最先被舍去，数据从最右边添加。循环绘制即绘制到图的最右边后，从坐标区的最左边开始绘制。

当然根据需求可能会有其它选择。

       下面介绍循环绘制和绘制所有数据，两种绘制方法的MATLAB程序设计。

图形文件

       创建1个简单的.fig文件，只有两个控件，按钮用来启动绘图，坐标区用来显示绘图。

程序编写

       假设图形文件名为Draw.fig，那么对应放置各种回调函数的文件为Draw.m文件，此时除了这两个文件，我们还需要编写1个图形绘制文件Graph.m（当然，名字随意起），该文件为函数文件，用于被定时器调用时进行图形绘制（定时器下面会介绍怎么使用）。该文件的参数除了图形控件必须的参数handles外，应增加1个数据参数，传入需要绘制的数据。当然，一般不会将其设为函数的参数，而是将其设置为全局变量，方便数据的传入和使用。

注：本程序需要绘制的数据为已准备好的数据，因此通过定时器定时绘制。若需要绘制的数据为不定时传入的，可以取消定时器，转而每传入相应数量的数据，绘制1次。

Draw.m文件编写

       首先将Draw_OpeningFcn函数修改为以下所示，主要是将Graph函数设置为定时器回调函数，以及准备好数据。

function Draw_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
handles.output = hObject;
guidata(hObject, handles);

global gPlayTimer;     %定时器变量，点击按钮后打开定时器启动绘制
global gDataCnt;       %计数器，存储绘制线段的x坐标
global Data_Draw;      %存放已绘制的数据
global Data_All;       %存放所有数据（即已准备好的数据） 
global MAX_DATA_LEN;   %可绘制的最大数据数目

gPlayTimer = timer('TimerFcn', {@Graph, handles}, 'Period', 0.01,... 
    'ExecutionMode', 'fixedDelay'); % 创建一个定时器对象,周期为10ms
gDataCnt=1;

x_sin = 0:0.01:10*pi;
Data_All=sin(x_sin);  %准备好的数据

MAX_DATA_LEN = length(x_sin);
Data_Draw= NaN(1, MAX_DATA_LEN);  %数组初始化
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注意，MATLAB最低周期为0.001s，即1ms，但实际上误差比较大，一般将周期设置为0.009时周期约为10ms，可能与电脑有关。

       其次，编写按钮的回调函数，用于开关定时器：

function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)
global gPlayTimer;

switch get(gPlayTimer, 'Running')   %获取定时器状态
    case 'off'
        start(gPlayTimer); % 如果定时器关闭，则打开定时器
    case 'on'
        stop(gPlayTimer); % 如果定时器开启，则关闭定时器
end
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       最后，建议在整个UI界面的DeleteFcn函数中添加定时器的删除函数，如下所示：

function figure1_DeleteFcn(hObject, eventdata, handles)
global gPlayTimer;

switch get(gPlayTimer, 'Running')
    case 'on'
        stop(gPlayTimer); % 如果定时器打开，则关闭定时器
end
delete(gPlayTimer); % 删除定时器
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Graph.m

       在当前文件夹中添加函数文件Graph.m，并对应加入下面的代码即可。

循环绘制

function Graph(~,~,handles)

global gDataCnt;  % 计数器
global Data_Draw;
global Data_All;
global MAX_DATA_LEN;

Data_Draw(gDataCnt) = Data_All(gDataCnt);   %定时器每调用1次，获取1个数据

xLeft  = 1 : gDataCnt; % 左半部分波形的横坐标
xRight = gDataCnt + 10 : MAX_DATA_LEN; % 右半部的波形的横坐标，有10个数据的间距
yLeft = Data_Draw(xLeft); % 左半部分波形的纵坐标
yRight = Data_Draw(xRight); % 右半部分波形的纵坐标
      
% 绘制波形
plot(handles.axes1, xLeft, yLeft, xRight, yRight);
% 设置横坐标
set(handles.axes1, 'XLim', [1 MAX_DATA_LEN]);  
drawnow; % 刷新屏幕

gDataCnt = gDataCnt + 1;

if (gDataCnt > MAX_DATA_LEN) % 循环绘制的重点，绘制完后，绘制位置变为最前
    gDataCnt = gDataCnt - MAX_DATA_LEN;
end
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保留绘制

function Graph(~,~,handles)

global gDataCnt;  % 计数器
global Data_All;
global MAX_DATA_LEN;
persistent y;             %y用于绘制曲线（类似Data_Draw，这里定义为静态变量防止被覆盖，不使用Data_Draw是因为该变量（数组）大小固定了）

x  = 1 : gDataCnt; % 波形的横坐标

y(gDataCnt) = Data_All(mod(gDataCnt,MAX_DATA_LEN)+1);  %+1：防止取余为0，导致数据索引出错

% 绘制波形
plot(handles.axes1, x, y);

% 设置横坐标
set(handles.axes1, 'XLim', [1 gDataCnt+10]);  
drawnow; % 刷新屏幕

gDataCnt = gDataCnt + 1;
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运行

       将Draw.m和Graph.m两个文件对应加上上述代码即可实现不同坐标区的绘制，当然，一般这种数据都是外部定时或不定时输入。根据该工程，定义全局变量Data_All，适当修改少量代码，应该就可以运行了。

       刚开始绘制时，纵坐标轴的值会不断变化，则是由于坐标轴在适应绘制曲线的最大纵坐标，如果觉得绘制太慢了，可以将定时器周期调小一点（最小0.001）或者将每次显示的数据增多，本工程每次只显示1个。