Matplotlib¶
Este es un ejemplo que muestra cómo agregar gráficas de matplotlib a una GUI de tkinter.
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Ejemplo de ventana con gráfica de matplotlib
"""
import math
import tkinter as tk
# Para trabajar con tkinter y matplotlib
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg as FigureCanvas
from matplotlib.backends.backend_tkagg import NavigationToolbar2Tk as Toolbar
from matplotlib.figure import Figure
def make_plot():
# Se crea la señal
Vp = float(var_ampl.get()) # Voltios
fre = float(var_frec.get()) # Hz
w = 2*math.pi*fre # rad/s
fi = float(var_fase.get()) # rad
# Función a graficar
def f1(t):
return Vp*math.sin(w*t+fi)
# Listas con datos a graficar
t = []
v = []
ciclos = 5 # Ciclos a graficar
puntos = 30 # Puntos por ciclo
T = 1/fre # Periodo
deltat = T / puntos # Distancia entre puntos
ti = 0 # Tiempo inicial
# Calculo las parejas de puntos
for i in range(puntos*ciclos+1):
t.append(ti)
v.append(f1(ti))
ti = ti + deltat
# Se crean los objetos para mostrar la figura en tkinter
# Cada vez que se da clic al botón "Graficar"
# Frame para la gráfica
fr_grafica = tk.Frame(ventana) # se crea un nuevo frame dentro de la ventana
fr_grafica.grid(row=1, column=0) # se ubica el nuevo frame
figure = Figure(figsize=(5,4)) # figura de matplotlib
fig_canvas = FigureCanvas(figure, master=fr_grafica)
fig_canvas.draw()
#Configuración para que ocupe todo el espacio a lo ancho y alto
fig_canvas.get_tk_widget().pack(side=tk.TOP, fill=tk.BOTH, expand=1)
fig_canvas._tkcanvas.pack(side=tk.TOP, fill=tk.BOTH, expand=1)
# Barra de herramientas de la figura
toolbar = Toolbar(fig_canvas, fr_grafica)
toolbar.update()
# Grafico
sub_figure = figure.add_subplot(111)
sub_figure.plot(t,v)
# Construcción de la ventana y sus controles
ventana = tk.Tk() #Ventana principal
ventana.title("Crear gráfica!")
# Frame para agregar los entry y el botón
fr_datos_entrada = tk.Frame(ventana)
fr_datos_entrada.grid(row=0, column=0)
# Amplitud
lbl_ampl = tk.Label(fr_datos_entrada, text="Amplitud [V]: ")
lbl_ampl.grid(column=0,row=0)
var_ampl = tk.StringVar(value='100')
ent_ampl = tk.Entry(fr_datos_entrada, textvariable = var_ampl)
ent_ampl.grid(column=1,row=0)
# Frecuencia
lbl_frec = tk.Label(fr_datos_entrada, text="Frecuencia [Hz]: ")
lbl_frec.grid(column=0,row=1)
var_frec = tk.StringVar(value='60')
ent_frec = tk.Entry(fr_datos_entrada, textvariable = var_frec)
ent_frec.grid(column=1,row=1)
# Fase inicial
lbl_fase = tk.Label(fr_datos_entrada,text="Fase inical [rad]: ")
lbl_fase.grid(column=0,row=2)
var_fase = tk.StringVar(value='0')
ent_fase = tk.Entry(fr_datos_entrada, textvariable = var_fase)
ent_fase.grid(column=1,row=2)
# Botón graficar
boton = tk.Button(fr_datos_entrada, text="Graficar", command=make_plot)
boton.grid(column=2,row=1)
# Llamo la función donde creo el resto de objetos y calculo los puntos
make_plot()
# Opcional
# Para mantener la ventana de un tamaño fijo
# Fuente: https://stackoverflow.com/questions/10448882/how-do-i-set-a-minimum-window-size-in-tkinter
ventana.update()
ventana.minsize(ventana.winfo_width(), ventana.winfo_height())
ventana.maxsize(ventana.winfo_width(), ventana.winfo_height())
# Ejecuto la aplicación
ventana.mainloop()
El resultado es el siguiente:
La ventana permite ingresar la amplitud en V, la frecuencia en Hz y la fase inicial en Rad. Al llenar todos los campos, con el botón graficar se actualiza la gráfica con los parámetros actuales ingresados.
A continuación se explica el código por partes:
import math
import tkinter as tk
# Para trabajar con tkinter y matplotlib
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg as FigureCanvas
from matplotlib.backends.backend_tkagg import NavigationToolbar2Tk as Toolbar
from matplotlib.figure import Figure
Aquí se importan los módulos necesarios como math y tkinter. Los últimos tres son necesarios para agregar la gráfica a la interfaz.
def make_plot():
# Se crea la señal
Vp = float(var_ampl.get()) # Voltios
fre = float(var_frec.get()) # Hz
w = 2*math.pi*fre # rad/s
fi = float(var_fase.get()) # rad
# Función a graficar
def f1(t):
return Vp*math.sin(w*t+fi)
# Listas con datos a graficar
t = []
v = []
ciclos = 5 # Ciclos a graficar
puntos = 30 # Puntos por ciclo
T = 1/fre # Periodo
deltat = T / puntos # Distancia entre puntos
ti = 0 # Tiempo inicial
# Calculo las parejas de puntos
for i in range(puntos*ciclos+1):
t.append(ti)
v.append(f1(ti))
ti = ti + deltat
# Se crean los objetos para mostrar la figura en tkinter
# Cada vez que se da clic al botón "Graficar"
# Frame para la gráfica
fr_grafica = tk.Frame(ventana) # se crea un nuevo frame dentro de la ventana
fr_grafica.grid(row=1, column=0) # se ubica el nuevo frame
figure = Figure(figsize=(5,4)) # figura de matplotlib
fig_canvas = FigureCanvas(figure, master=fr_grafica)
fig_canvas.draw()
#Configuración para que ocupe todo el espacio a lo ancho y alto
fig_canvas.get_tk_widget().pack(side=tk.TOP, fill=tk.BOTH, expand=1)
fig_canvas._tkcanvas.pack(side=tk.TOP, fill=tk.BOTH, expand=1)
# Barra de herramientas de la figura
toolbar = Toolbar(fig_canvas, fr_grafica)
toolbar.update()
# Grafico
sub_figure = figure.add_subplot(111)
sub_figure.plot(t,v)
Como su nombre make_plot lo indica, se define una función que crea la gráfica y la agrega a la interfaz. La función no tiene parámetros de entrada debido a que las variables para graficar las obtiene a partir de los valores ingresados en los entry (ver Tkinter Entry). Esto se hace en las primeras líneas de la función, por ejemplo para Vp, por medio de float(var_ampl.get()) se obtiene el valor de la amplitud ingresado en el entry correspondiente de la interfaz. Así mismo para la frecuencia fre y la fase inicial fi.
Con los tres valores obtenidos de los entry, es posible hallar las listas de tiempo y tensión; para esto se define la función f1 que retorna la función sinusoidal, la cantidad de ciclos a gráficar, el número de puntos por ciclo y el periodo, para finalmente hallar la separación entre puntos. Con esta información y la función f1 se llenan las listas de tiempo y tensión que se van a graficar.
Finalmente, se crea un objeto tipo figura de matplotlib y un frame (ver Tkinter Frame) que servirá como widget para agregar la gráfica a la interfaz. Luego se crea un objeto tipo FigureCanvas que usa los dos objetos anteriores para crear y agregar la gráfica a la interfaz. Finalmente, se crea y se agrega también una barra de herramientas toolbar.
Cabe resaltar que se crea una “subfigura” del objeto tipo figura de matplotlib y finalmente es en este objeto que se ejecuta el comando plot(t,v) y demás cambios que se quieran realizar a la gráfica, como por ejemplo cambiar el título, los títulos de los ejes, etc.
# Construcción de la ventana y sus controles
ventana = tk.Tk() #Ventana principal
ventana.title("Crear gráfica!")
# Frame para agregar los entry y el botón
fr_datos_entrada = tk.Frame(ventana)
fr_datos_entrada.grid(row=0, column=0)
# Amplitud
lbl_ampl = tk.Label(fr_datos_entrada, text="Amplitud [V]: ")
lbl_ampl.grid(column=0,row=0)
var_ampl = tk.StringVar(value='100')
ent_ampl = tk.Entry(fr_datos_entrada, textvariable = var_ampl)
ent_ampl.grid(column=1,row=0)
# Frecuencia
lbl_frec = tk.Label(fr_datos_entrada, text="Frecuencia [Hz]: ")
lbl_frec.grid(column=0,row=1)
var_frec = tk.StringVar(value='60')
ent_frec = tk.Entry(fr_datos_entrada, textvariable = var_frec)
ent_frec.grid(column=1,row=1)
# Fase inicial
lbl_fase = tk.Label(fr_datos_entrada,text="Fase inical [rad]: ")
lbl_fase.grid(column=0,row=2)
var_fase = tk.StringVar(value='0')
ent_fase = tk.Entry(fr_datos_entrada, textvariable = var_fase)
ent_fase.grid(column=1,row=2)
# Botón graficar
boton = tk.Button(fr_datos_entrada, text="Graficar", command=make_plot)
boton.grid(column=2,row=1)
# Llamo la función donde creo el resto de objetos y calculo los puntos
make_plot()
# Opcional
# Para mantener la ventana de un tamaño fijo
# Fuente: https://stackoverflow.com/questions/10448882/how-do-i-set-a-minimum-window-size-in-tkinter
ventana.update()
ventana.minsize(ventana.winfo_width(), ventana.winfo_height())
ventana.maxsize(ventana.winfo_width(), ventana.winfo_height())
# Ejecuto la aplicación
ventana.mainloop()
En el final del código se define la ventana principal y los widgets que están en ella. Se usan widgets como label (ver Tkinter Label), entry (ver Tkinter Entry), button (ver Tkinter Button) y frame (ver Tkinter Frame).