基于MATLAB 的計算器設計

趙海君 趙青云

（山西師范大學 物理與信息工程學院，山西 臨汾041004）

大數據時代，時時刻刻都在和數據打交道。為了解決人們在學習、生活以及工作中遇到的一些常見的數據計算問題，利用MATLAB 設計出一款實用的、簡單的計算器。該計算器的操作過程很簡單，只需使用者按下相應按鈕，便能輕松解決以下問題：四則運算、對數運算、指數運算、開平方運算等。

1 MATLAB GUI 簡介

MATLAB GUI 是指采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面，是MATLAB 用戶可視化交互式的工具，運用GUI 生成的操作界面，避免了用戶瀏覽繁冗的代碼進行操作。實現了基于MATLAB GUI 的計算器功能的設計。

2 計算器的設計過程及功能驗證

2.1 計算器設計流程

設計計算器，首先用MATLAB GUI 設計一個計算器界面，這個界面要包括加減乘除、三角函數、對數等按鈕，然后編輯程序實現相應的功能，最后進行功能驗證。流程如圖1 所示。

圖1 計算器設計流程圖

2.2 計算器界面設計

在MATLAB 中新建一個GUI 界面，在GUI 界面上繪制一個面板，面板上繪制一個靜態文本框用來顯示輸入和輸出，再繪制30 個按鈕，每個按鈕代表一種功能，雙擊按鈕調出按鈕的屬性檢查器，將按鈕代表的功能標注在按鈕上，最后調整按鈕的大小和顏色、面板的顏色以及整體的布局使計算器看起來更美觀，界面如圖2 所示：

圖2 計算器界面

圖3 輸入數據

2.3 計算器功能實現及驗證

實現計算功能，首先要實現每個按鈕的功能，通過查看界面上每個按鈕的回調函數，編輯程序實現每個按鈕的功能，并進行運行和調試。此計算器可以實現四則運算、平方開方、三角函數、以10 為底的對數、e 指數以及清除退位功能。以sin(π/2)=1 為例，首先點擊“sin”按鈕，在輸入框中會看到“sin(”,再輸入π/2,注意在此處還需在輸入右半個括號，與左半個括號構成一個完整的括號功能，最終輸入的式子如圖3 所示，最后按等于鍵得到計算結果，如圖4 所示。

圖4 計算結果

對于計算結果是除不盡的數時，計算器自動保留6 位有效數字，例如，圓周率π 是無限不循環小數，在日常生活中我們用3.14 代表圓周率去近似計算，在此計算器中圓周率取值為3.14159（如圖5 所示）足以應對平常的計算。

圖5 π 的取值

又如，e2的計算結果中有除不盡的小數，若用科學計算器計算得到的結果小數點后有數十位，如圖6 所示；若用此計算器計算，首先點擊“e”按鈕，然后再點擊“2”按鈕和“）”按鈕便可在輸入框中看到“exp(2)”，最后按“=”按鈕得到結果，結果如圖7 所示。

對于一般的計算我們并不需要那么精確，通常情況下，只保留小數點后兩到三位，所以計算器保留六位有效數字足以。通過上面的驗證，我們發現此計算器使用方便、計算結果準確且簡潔，能夠滿足人們的基本需要，是一款實用的計算產品。

圖6 e2 的計算結果

圖7 e2 的取值

3 結論

計算器在我們的生活中發揮著重要的作用，利用MATLAB中的GUI 設計一個實用的計算器，簡化了復雜的計算過程。