基于C++Builder的串口數據實時曲線繪制的實現

在海洋投棄式溫鹽深剖面測量中，需要進行大量的實時數據采集和可視化顯示，經過軟件處理后形成的曲線比原始數據更能給人直觀的印象。C++ Builder是一種面向對象的可視化應用程序開發工具，為程序開發人員提供了十分輕松而快捷的開發環境。它以其友好的界面設計和方便的編程實現，廣泛應用于工程實踐中。本系統在C++ Builder環境下針對拋棄式溫鹽深剖面測量系統進行軟件設計。其中利用C++ Builder進行數據的串行傳輸的方法,只要根據實際情況對代碼稍做修改，即可應用到其他的以串口測量的系統，具有一定的通用性。

1 系統概述

該軟件在Windows操作系統下以C++ Builder為開發平臺，應用于海洋投棄式溫鹽深剖面測量系統中的實時數據采集與處理。如圖1所示，其主要包含與下位機通信、實時數據處理、實時曲線顯示和數據導出，瀏覽等部分。軟件以RS 232方式與下位機進行通信。對接收的數據進行處理和溫度鹽度曲線繪制后可在每次測量結束后自動將所有數據存儲到Realtime Data文件夾和Backup文件夾中。操作人員可以對歷史數據進行查詢，并根據需要打印。


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,它為應用程序提供了通過串行接口收發數據的簡便方法。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中導入這個ActiveX控件,進入C++ Builder環境在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, 選中這個選項點擊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的控件，這就是MSComm控件。

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

PortOpen屬性用來設置或返回通信端口的狀態以及打開和關閉端口；InBufferSize和OutBufferSize屬性分別設置接收和發送緩沖區分配的內存數量，單位為字節。

MSComm控件提供了兩種處理通信問題的方法：(1)事件驅動方式,當串口上發生某一事件時，MSComm控件將解發OnComm事件，還可以檢測并處理通信錯誤信息，從而采取相應的操作。(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動方式，事件驅動方式相當于一般程序設計中的中斷方式。

2.2 串口實現

在添加了MSComm控件后，采集工作之前還要對串口進行必要的初始化工作。實質上就是要在PC機與數據接收裝置之間建立起一個共同遵守的協議，以使兩者在接收或發送數據上保持協調一致。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)); //點擊開始后才開啟Timer1
MSComm1->RThreshold=60;
//接收緩沖區每有1個字符時，
就會觸發一次OnComm事件
MSComm1->InputMode=1;
//設置傳入數據的格式，0表示文本形式
MSComm1->InBufferCount=0; //清除接收緩沖區
MSComm1->InBufferSize=32000;
//設置MSComm1接收緩沖區為32 000 B
MSComm1->PortOpen=true

把MSComm控件加入到窗體后，在主窗口系統設置菜單里加入串口設置菜單,在窗體中再加入Memo控件，Memo控件用來顯示接收到的數據，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的選擇,設置幾個Combo Box控件，將常用串口參數值默認顯示在控件中。串口參數默認值設置的具體代碼如下：

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控件開發拋棄式溫鹽深剖面測量數據采集系統時，采用事件驅動法處理通信問題，實現數據實時采集，即每當緩沖區有規定個數以上的新字符到達時或通信狀態發生變化時，MSComm控件觸發該事件并獲取緩沖區的數據。主要是考慮MSComm控件在接收到數據事件發生時能及時響應并獲取緩沖區中的數據，不需要一直讓程序處于檢測的狀態下，而且可靠性高。圖2為串口窗口。

3 實時溫鹽曲線的繪制

3.1實時溫鹽曲線的繪制

C++ Builder自帶的畫圖控件Tchart，它的功能十分強大，曲線的繪制也十分簡單，它可以實現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時間。在實時數據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

歷史數據的顯示同樣使用Tchart控件，與實時數據曲線繪制不同的是，歷史數據是從數據的存儲文件中讀取數據放入一自定義的數據結構中，利用該數據結構將數據添加到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，還可以進行數據處理，如平滑、除噪等。代碼實現片斷如下：
OpenDialog1->InitialDir=ExtractFilePath(Application->ExeName);
OpenDialog1->Filter=數據文件|*.dtf;
for(int i=0;i文件中數據個數;i++)
if(ChartSort==wtcon) // 溫度，電導
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 數據的保存和瀏覽

測量說明和測量值存儲在原始文件中，同時把內容保存在數據文件中。數據文件可以用記事本打開查看。
StatusBar1->Panels->Items[1]->Text=數據接收完畢！;
MemoCfg->Lines->LoadFromFile(configtemp.ini);
Memo1->Lines->Add(******);
//連同配置文件的內容一起存入文件
Memo2->Lines->Add(******);
Memo1->Lines->Add(MemoCfg->Text);
Memo2->Lines->Add(MemoCfg->Text);
//把配置文件的內容加到Memo中
Memo1->Lines->SaveToFile(savepath+\+filename+.+rdf);
//把Memo中的內容存到原始文件中
Memo2->Lines->SaveToFile(savepath+\+filename+.
+dtf); //把Memo中的內容存到數據文件中
瀏覽數據文件應該再加入一個OpenDialog模塊
AnsiString st; OpenDialog1->InitialDir=ExtractFilePath(Application->ExeName);
OpenDialog1->Filter=數據文件|*.dtf;
if (OpenDialog1->Execute()) //執行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控件進行串行通信編程的實現和代碼片斷。C++ Builder是一種方便、高效的開發環境,其出色的窗體開發能力以及豐富的控件，大大縮短了系統的開發周期和代碼量。實驗者感到操作方便、數據處理快速準確，極大地減低了工作量，提高了工作效率。利用模擬現場數據通過串口傳輸到PC機中，本軟件對接收到的數據進行處理。可以看到采集值更新及時、準確性高且繪圖線條較為平滑。可以很直觀地對相關參數進行分析，并且方便數據的保存與調用。具有在測量現場應用的可行性，稍加改進還可應用到其他數據采集的串口通信程序中。