基于MATLAB 的计算器设计

赵海君 赵青云

（山西师范大学 物理与信息工程学院，山西 临汾041004）

大数据时代，时时刻刻都在和数据打交道。为了解决人们在学习、生活以及工作中遇到的一些常见的数据计算问题，利用MATLAB 设计出一款实用的、简单的计算器。该计算器的操作过程很简单，只需使用者按下相应按钮，便能轻松解决以下问题：四则运算、对数运算、指数运算、开平方运算等。

1 MATLAB GUI 简介

MATLAB GUI 是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面，是MATLAB 用户可视化交互式的工具，运用GUI 生成的操作界面，避免了用户浏览繁冗的代码进行操作。实现了基于MATLAB GUI 的计算器功能的设计。

2 计算器的设计过程及功能验证

2.1 计算器设计流程

设计计算器，首先用MATLAB GUI 设计一个计算器界面，这个界面要包括加减乘除、三角函数、对数等按钮，然后编辑程序实现相应的功能，最后进行功能验证。流程如图1 所示。

图1 计算器设计流程图

2.2 计算器界面设计

在MATLAB 中新建一个GUI 界面，在GUI 界面上绘制一个面板，面板上绘制一个静态文本框用来显示输入和输出，再绘制30 个按钮，每个按钮代表一种功能，双击按钮调出按钮的属性检查器，将按钮代表的功能标注在按钮上，最后调整按钮的大小和颜色、面板的颜色以及整体的布局使计算器看起来更美观，界面如图2 所示：

图2 计算器界面

图3 输入数据

2.3 计算器功能实现及验证

实现计算功能，首先要实现每个按钮的功能，通过查看界面上每个按钮的回调函数，编辑程序实现每个按钮的功能，并进行运行和调试。此计算器可以实现四则运算、平方开方、三角函数、以10 为底的对数、e 指数以及清除退位功能。以sin(π/2)=1 为例，首先点击“sin”按钮，在输入框中会看到“sin(”,再输入π/2,注意在此处还需在输入右半个括号，与左半个括号构成一个完整的括号功能，最终输入的式子如图3 所示，最后按等于键得到计算结果，如图4 所示。

图4 计算结果

对于计算结果是除不尽的数时，计算器自动保留6 位有效数字，例如，圆周率π 是无限不循环小数，在日常生活中我们用3.14 代表圆周率去近似计算，在此计算器中圆周率取值为3.14159（如图5 所示）足以应对平常的计算。

图5 π 的取值

又如，e2的计算结果中有除不尽的小数，若用科学计算器计算得到的结果小数点后有数十位，如图6 所示；若用此计算器计算，首先点击“e”按钮，然后再点击“2”按钮和“）”按钮便可在输入框中看到“exp(2)”，最后按“=”按钮得到结果，结果如图7 所示。

对于一般的计算我们并不需要那么精确，通常情况下，只保留小数点后两到三位，所以计算器保留六位有效数字足以。通过上面的验证，我们发现此计算器使用方便、计算结果准确且简洁，能够满足人们的基本需要，是一款实用的计算产品。

图6 e2 的计算结果

图7 e2 的取值

3 结论

计算器在我们的生活中发挥着重要的作用，利用MATLAB中的GUI 设计一个实用的计算器，简化了复杂的计算过程。