基于C++Builder的串口數(shù)據(jù)實(shí)時曲線繪制的實(shí)現(xiàn)

在海洋投棄式溫鹽深剖面測量中，需要進(jìn)行大量的實(shí)時數(shù)據(jù)采集和可視化顯示，經(jīng)過軟件處理后形成的曲線比原始數(shù)據(jù)更能給人直觀的印象。C++ Builder是一種面向?qū)ο蟮目梢暬瘧?yīng)用程序開發(fā)工具，為程序開發(fā)人員提供了十分輕松而快捷的開發(fā)環(huán)境。它以其友好的界面設(shè)計(jì)和方便的編程實(shí)現(xiàn)，廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐中。本系統(tǒng)在C++ Builder環(huán)境下針對拋棄式溫鹽深剖面測量系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。其中利用C++ Builder進(jìn)行數(shù)據(jù)的串行傳輸?shù)姆椒?只要根據(jù)實(shí)際情況對代碼稍做修改，即可應(yīng)用到其他的以串口測量的系統(tǒng)，具有一定的通用性。

1 系統(tǒng)概述

該軟件在Windows操作系統(tǒng)下以C++ Builder為開發(fā)平臺，應(yīng)用于海洋投棄式溫鹽深剖面測量系統(tǒng)中的實(shí)時數(shù)據(jù)采集與處理。如圖1所示，其主要包含與下位機(jī)通信、實(shí)時數(shù)據(jù)處理、實(shí)時曲線顯示和數(shù)據(jù)導(dǎo)出，瀏覽等部分。軟件以RS 232方式與下位機(jī)進(jìn)行通信。對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和溫度鹽度曲線繪制后可在每次測量結(jié)束后自動將所有數(shù)據(jù)存儲到Realtime Data文件夾和Backup文件夾中。操作人員可以對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，并根據(jù)需要打印。


2 串口通信

2.1 MSComm控件

MSComm(Microsoft Communications Contro1)控件是Microsoft公司提供的簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件,它為應(yīng)用程序提供了通過串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡便方法。它的安裝也十分簡單，只需把VB安裝目錄下Mscomm.reg、Mscomm32.ocx、Mscomm32.dep這三個文件拷貝到Windows的system32目錄下。然后用Windows下的注冊工具regsvr32注冊該OCX控件,剩下的工作是在C++ Builder中導(dǎo)入這個ActiveX控件,進(jìn)入C++ Builder環(huán)境在Component菜單下選Import ActiveX Control,這時在列表中可以看到Microsoft Comm Control 6.0選項(xiàng), 選中這個選項(xiàng)點(diǎn)擊Install按鈕,完成安裝。在ActiveX控件頁面上可以看到一個為電話圖標(biāo)的控件，這就是MSComm控件。

MSComm控件有很多屬性，如CommPort屬性用來設(shè)置或返回通信端口號，可以設(shè)置為1~16之間的任何值，本系統(tǒng)采用缺省值2；Settings屬性以字符串形式設(shè)置或返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和停止位，本系統(tǒng)采用缺省值“9 600，n，8，1”；

PortOpen屬性用來設(shè)置或返回通信端口的狀態(tài)以及打開和關(guān)閉端口；InBufferSize和OutBufferSize屬性分別設(shè)置接收和發(fā)送緩沖區(qū)分配的內(nèi)存數(shù)量，單位為字節(jié)。

MSComm控件提供了兩種處理通信問題的方法：(1)事件驅(qū)動方式,當(dāng)串口上發(fā)生某一事件時，MSComm控件將解發(fā)OnComm事件，還可以檢測并處理通信錯誤信息，從而采取相應(yīng)的操作。(2)查詢方式，在程序的每個串行口操作后，將不斷檢查CommEvent屬性的值以查詢事件和錯誤。本后臺軟件采取事件驅(qū)動方式，事件驅(qū)動方式相當(dāng)于一般程序設(shè)計(jì)中的中斷方式。

2.2 串口實(shí)現(xiàn)

在添加了MSComm控件后，采集工作之前還要對串口進(jìn)行必要的初始化工作。實(shí)質(zhì)上就是要在PC機(jī)與數(shù)據(jù)接收裝置之間建立起一個共同遵守的協(xié)議，以使兩者在接收或發(fā)送數(shù)據(jù)上保持協(xié)調(diào)一致。串口初始化部分代碼如下：

if(MSComm1->PortOpen==true)MSComm1->PortOpen=
false;
MSComm1->CommPort=StrToInt(comno.Trim().SubString
(comno.Length(),1)); //點(diǎn)擊開始后才開啟Timer1
MSComm1->RThreshold=60;
//接收緩沖區(qū)每有1個字符時，
就會觸發(fā)一次OnComm事件
MSComm1->InputMode=1;
//設(shè)置傳入數(shù)據(jù)的格式，0表示文本形式
MSComm1->InBufferCount=0; //清除接收緩沖區(qū)
MSComm1->InBufferSize=32000;
//設(shè)置MSComm1接收緩沖區(qū)為32 000 B
MSComm1->PortOpen=true

把MSComm控件加入到窗體后，在主窗口系統(tǒng)設(shè)置菜單里加入串口設(shè)置菜單,在窗體中再加入Memo控件，Memo控件用來顯示接收到的數(shù)據(jù)，在主程序加入代碼：

void __fastcall TFormMain::N1Click(TObject *Sender)
{
MSCcomm= new TFormScom(this);
MSCcomm ->ShowModal();
MSCcomm ->Free();
}

為了方便串口通信參數(shù)的選擇,設(shè)置幾個Combo Box控件，將常用串口參數(shù)值默認(rèn)顯示在控件中。串口參數(shù)默認(rèn)值設(shè)置的具體代碼如下：

ComboBoxPort->Text=ReadConfig(iniComFileName,scom,
port,Com1);
ComboBoxBaud->Text=ReadConfig(iniComFileName,scom,
baud,9600);
ComboBoxDataBits->Text=ReadConfig(iniComFileName,
scom,databits,8);
ComboBoxParity->Text=ReadConfig(iniComFileName,scom,
parity,1);
ComboBoxStopBit->Text=ReadConfig(iniComFileName,scom,
stopbit,None);
在使用MSComm控件開發(fā)拋棄式溫鹽深剖面測量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，采用事件驅(qū)動法處理通信問題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時采集，即每當(dāng)緩沖區(qū)有規(guī)定個數(shù)以上的新字符到達(dá)時或通信狀態(tài)發(fā)生變化時，MSComm控件觸發(fā)該事件并獲取緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。主要是考慮MSComm控件在接收到數(shù)據(jù)事件發(fā)生時能及時響應(yīng)并獲取緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，不需要一直讓程序處于檢測的狀態(tài)下，而且可靠性高。圖2為串口窗口。

3 實(shí)時溫鹽曲線的繪制

3.1實(shí)時溫鹽曲線的繪制

C++ Builder自帶的畫圖控件Tchart，它的功能十分強(qiáng)大，曲線的繪制也十分簡單，它可以實(shí)現(xiàn)曲線的局部放大和縮小，不需要加入額外代碼，大大加快了軟件的開發(fā)時間。在實(shí)時數(shù)據(jù)處理過程中只需添加如下代碼即可。

Form1->Series1->AddXY(b[0].ToDouble() ,FmatDepth[0].ToDouble(),b[0],clBlue);
//在Tchart中添加一條藍(lán)色的曲線，表示溫度
Form1->Series2->AddXY(a[0].ToDouble() ,FmatDepth[0].ToDouble() ,a[0],clRed);
//在Tchart中添加一條紅色的曲線，表示電導(dǎo)率
Form1->Series1->YValues->Order=loAscending;
Form1->Series1->XValues->Order=loNone;
Form1->Series2->YValues->Order=loAscending;
Form1->Series2->XValues->Order=loNone

后面這幾條的表示使曲線在Y軸上的值遞增。如圖3所示。


3.2 歷史曲線的繪制

歷史數(shù)據(jù)的顯示同樣使用Tchart控件，與實(shí)時數(shù)據(jù)曲線繪制不同的是，歷史數(shù)據(jù)是從數(shù)據(jù)的存儲文件中讀取數(shù)據(jù)放入一自定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，利用該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)添加到Tchart中，其溫鹽的效果與圖3相同，另外還可以查看、鹽度、密度、聲速的曲線，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如平滑、除噪等。代碼實(shí)現(xiàn)片斷如下：
OpenDialog1->InitialDir=ExtractFilePath(Application->ExeName);
OpenDialog1->Filter=數(shù)據(jù)文件|*.dtf;
for(int i=0;i文件中數(shù)據(jù)個數(shù);i++)
if(ChartSort==wtcon) // 溫度，電導(dǎo)
GoChart(depthvalue,wtvalue,condvalue);
else if(ChartSort==sl) //鹽度
SlChart();
else if(ChartSort==den) //密度
DenChart();
else if(ChartSort==vel) //聲速

VelChart()

4 數(shù)據(jù)的保存和瀏覽

測量說明和測量值存儲在原始文件中，同時把內(nèi)容保存在數(shù)據(jù)文件中。數(shù)據(jù)文件可以用記事本打開查看。
StatusBar1->Panels->Items[1]->Text=數(shù)據(jù)接收完畢！;
MemoCfg->Lines->LoadFromFile(configtemp.ini);
Memo1->Lines->Add(******);
//連同配置文件的內(nèi)容一起存入文件
Memo2->Lines->Add(******);
Memo1->Lines->Add(MemoCfg->Text);
Memo2->Lines->Add(MemoCfg->Text);
//把配置文件的內(nèi)容加到Memo中
Memo1->Lines->SaveToFile(savepath+\+filename+.+rdf);
//把Memo中的內(nèi)容存到原始文件中
Memo2->Lines->SaveToFile(savepath+\+filename+.
+dtf); //把Memo中的內(nèi)容存到數(shù)據(jù)文件中
瀏覽數(shù)據(jù)文件應(yīng)該再加入一個OpenDialog模塊
AnsiString st; OpenDialog1->InitialDir=ExtractFilePath(Application->ExeName);
OpenDialog1->Filter=數(shù)據(jù)文件|*.dtf;
if (OpenDialog1->Execute()) //執(zhí)行OpenDialog選擇
要打開的文件
{
replayNList->LoadFromFile(OpenDialog1->FileName);
RDFFileName=OpenDialog1->FileName;
iniComFileName=ExtractFileName(OpenDialog1->FileName);}

上面給出了C++ Builder中利用MSComm控件進(jìn)行串行通信編程的實(shí)現(xiàn)和代碼片斷。C++ Builder是一種方便、高效的開發(fā)環(huán)境,其出色的窗體開發(fā)能力以及豐富的控件，大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期和代碼量。實(shí)驗(yàn)者感到操作方便、數(shù)據(jù)處理快速準(zhǔn)確，極大地減低了工作量，提高了工作效率。利用模擬現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)絇C機(jī)中，本軟件對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。可以看到采集值更新及時、準(zhǔn)確性高且繪圖線條較為平滑?？梢院苤庇^地對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，并且方便數(shù)據(jù)的保存與調(diào)用。具有在測量現(xiàn)場應(yīng)用的可行性，稍加改進(jìn)還可應(yīng)用到其他數(shù)據(jù)采集的串口通信程序中。