基于C++Builder的串口数据实时曲线绘制的实现

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在海洋投弃式温盐深剖面测量中，需要进行大量的实时数据采集和可视化显示，经过软件处理后形成的曲线比原始数据更能给人直观的印象。C++ Builder是一种面向对象的可视化应用程序开发工具，为程序开发人员提供了十分轻松而快捷的开发环境。它以其友好的界面设计和方便的编程实现，广泛应用于工程实践中。本系统在C++ Builder环境下针对抛弃式温盐深剖面测量系统进行软件设计。其中利用C++ Builder进行数据的串行传输的方法,只要根据实际情况对代码稍做修改，即可应用到其他的以串口测量的系统，具有一定的通用性。

1 系统概述

该软件在Windows操作系统下以C++ Builder为开发平台，应用于海洋投弃式温盐深剖面测量系统中的实时数据采集与处理。如图1所示，其主要包含与下位机通信、实时数据处理、实时曲线显示和数据导出，浏览等部分。软件以RS 232方式与下位机进行通信。对接收的数据进行处理和温度盐度曲线绘制后可在每次测量结束后自动将所有数据存储到Realtime Data文件夹和Backup文件夹中。操作人员可以对历史数据进行查询，并根据需要打印。


2 串口通信
2.1 MSComm控件

MSComm(Microsoft Communications Contro1)控件是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件,它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。它的安装也十分简单，只需把VB安装目录下Mscomm.reg、Mscomm32.ocx、Mscomm32.dep这三个文件拷贝到Windows的system32目录下。然后用Windows下的注册工具regsvr32注册该OCX控件,剩下的工作是在C++ Builder中导入这个ActiveX控件,进入C++ Builder环境在Component菜单下选Import ActiveX Control,这时在列表中可以看到Microsoft Comm Control 6.0选项, 选中这个选项点击Install按钮,完成安装。在ActiveX控件页面上可以看到一个为电话图标的控件，这就是MSComm控件。

MSComm控件有很多属性，如CommPort属性用来设置或返回通信端口号，可以设置为1~16之间的任何值，本系统采用缺省值2；Settings属性以字符串形式设置或返回波特率、奇偶校验、数据位和停止位，本系统采用缺省值“9 600，n，8，1”；

PortOpen属性用来设置或返回通信端口的状态以及打开和关闭端口；InBufferSize和OutBufferSize属性分别设置接收和发送缓冲区分配的内存数量，单位为字节。

MSComm控件提供了两种处理通信问题的方法：(1)事件驱动方式,当串口上发生某一事件时，MSComm控件将解发OnComm事件，还可以检测并处理通信错误信息，从而采取相应的操作。(2)查询方式，在程序的每个串行口操作后，将不断检查CommEvent属性的值以查询事件和错误。本后台软件采取事件驱动方式，事件驱动方式相当于一般程序设计中的中断方式。

2.2 串口实现

在添加了MSComm控件后，采集工作之前还要对串口进行必要的初始化工作。实质上就是要在PC机与数据接收装置之间建立起一个共同遵守的协议，以使两者在接收或发送数据上保持协调一致。串口初始化部分代码如下：

if(MSComm1->PortOpen==true)MSComm1->PortOpen=
false;                           
MSComm1->CommPort=StrToInt(comno.Trim().SubString
(comno.Length(),1));      //点击开始后才开启Timer1
MSComm1->RThreshold=60;
//接收缓冲区每有1个字符时，
就会触发一次OnComm事件
MSComm1->InputMode=1;
//设置传入数据的格式，0表示文本形式
MSComm1->InBufferCount=0;            //清除接收缓冲区
MSComm1->InBufferSize=32000;
//设置MSComm1接收缓冲区为32 000 B
MSComm1->PortOpen=true

把MSComm控件加入到窗体后，在主窗口系统设置菜单里加入串口设置菜单,在窗体中再加入Memo控件，Memo控件用来显示接收到的数据，在主程序加入代码：

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

为了方便串口通信参数的选择,设置几个Combo Box控件，将常用串口参数值默认显示在控件中。串口参数默认值设置的具体代码如下：

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控件开发抛弃式温盐深剖面测量数据采集系统时，采用事件驱动法处理通信问题，实现数据实时采集，即每当缓冲区有规定个数以上的新字符到达时或通信状态发生变化时，MSComm控件触发该事件并获取缓冲区的数据。主要是考虑MSComm控件在接收到数据事件发生时能及时响应并获取缓冲区中的数据，不需要一直让程序处于检测的状态下，而且可靠性高。图2为串口窗口。

3 实时温盐曲线的绘制

3.1实时温盐曲线的绘制

C++ Builder自带的画图控件Tchart，它的功能十分强大，曲线的绘制也十分简单，它可以实现曲线的局部放大和缩小，不需要加入额外代码，大大加快了软件的开发时间。在实时数据处理过程中只需添加如下代码即可。

Form1->Series1->AddXY(b[0].ToDouble() ,FmatDepth[0].ToDouble(),b[0],clBlue);  
//在Tchart中添加一条蓝色的曲线，表示温度
Form1->Series2->AddXY(a[0].ToDouble() ,FmatDepth[0].ToDouble() ,a[0],clRed);  
//在Tchart中添加一条红色的曲线，表示电导率
Form1->Series1->YValues->Order=loAscending;
Form1->Series1->XValues->Order=loNone;
Form1->Series2->YValues->Order=loAscending;
Form1->Series2->XValues->Order=loNone

后面这几条的表示使曲线在Y轴上的值递增。如图3所示。


3.2 历史曲线的绘制

历史数据的显示同样使用Tchart控件，与实时数据曲线绘制不同的是，历史数据是从数据的存储文件中读取数据放入一自定义的数据结构中，利用该数据结构将数据添加到Tchart中，其温盐的效果与图3相同，另外还可以查看、盐度、密度、声速的曲线，还可以进行数据处理，如平滑、除噪等。代码实现片断如下：
OpenDialog1->InitialDir=ExtractFilePath(Application->ExeName);
OpenDialog1->Filter="数据文件|*.dtf";
for(int i=0;i<文件中数据个数;i++)
if(ChartSort=="wtcon")  // 温度，电导
GoChart(depthvalue,wtvalue,condvalue);
else if(ChartSort=="sl")  //盐度
SlChart();
else if(ChartSort=="den") //密度
DenChart();
else if(ChartSort=="vel") //声速
VelChart()

4 数据的保存和浏览

测量说明和测量值存储在原始文件中，同时把内容保存在数据文件中。数据文件可以用记事本打开查看。
StatusBar1->Panels->Items[1]->Text="数据接收完毕！";
MemoCfg->Lines->LoadFromFile("configtemp.ini");     
Memo1->Lines->Add("******");
//连同配置文件的内容一起存入文件
Memo2->Lines->Add("******");
Memo1->Lines->Add(MemoCfg->Text);
Memo2->Lines->Add(MemoCfg->Text);   
//把配置文件的内容加到Memo中
Memo1->Lines->SaveToFile(savepath+"\\"+filename+"."+"rdf");   
//把Memo中的内容存到原始文件中
Memo2->Lines->SaveToFile(savepath+"\\"+filename+".
"+"dtf");               //把Memo中的内容存到数据文件中
浏览数据文件应该再加入一个OpenDialog模块
AnsiString st; OpenDialog1->InitialDir=ExtractFilePath(Application->ExeName);
OpenDialog1->Filter="数据文件|*.dtf";
if (OpenDialog1->Execute())        //执行OpenDialog选择
要打开的文件
{
replayNList->LoadFromFile(OpenDialog1->FileName);
RDFFileName=OpenDialog1->FileName;
iniComFileName=ExtractFileName(OpenDialog1->FileName);}

上面给出了C++ Builder中利用MSComm控件进行串行通信编程的实现和代码片断。C++ Builder是一种方便、高效的开发环境,其出色的窗体开发能力以及丰富的控件，大大缩短了系统的开发周期和代码量。实验者感到操作方便、数据处理快速准确，极大地减低了工作量，提高了工作效率。利用模拟现场数据通过串口传输到PC机中，本软件对接收到的数据进行处理。可以看到采集值更新及时、准确性高且绘图线条较为平滑。可以很直观地对相关参数进行分析，并且方便数据的保存与调用。具有在测量现场应用的可行性，稍加改进还可应用到其他数据采集的串口通信程序中。