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使用Python串口實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)并繪圖的例子

 更新時(shí)間:2019年12月26日 09:29:11   作者:2020程序員養(yǎng)成中  
今天小編就為大家分享一篇使用Python串口實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)并繪圖的例子,具有很好的參考價(jià)值,希望對(duì)大家有所幫助。一起跟隨小編過(guò)來(lái)看看吧

使用pyserial進(jìn)行串口傳輸

一、安裝pyserial以及基本用法

在cmd下輸入命令pip install pyserial

注:升級(jí)pip后會(huì)出現(xiàn) "‘E:\Anaconda3\Scripts\pip-script.py' is not present."錯(cuò)誤

使用 easy_install pip命令就能解決,換一條重新能執(zhí)行安裝的命令

常用方法:

ser = serial.Serial(0) 是打開(kāi)第一個(gè)串口

print ser.portstr 能看到第一個(gè)串口的標(biāo)識(shí),windows下是COM1

ser.write(“hello") 就是往串口里面寫數(shù)據(jù)

ser.close() 就是關(guān)閉ser表示的串口

ser.open() 會(huì)打開(kāi)這個(gè)串口

ser = serial.Serial(‘COM1', 115200) 來(lái)設(shè)置波特率,當(dāng)然還有專門的函數(shù)

data = ser.read()可以讀一個(gè)字符

data = ser.read(20) 是讀20個(gè)字符

data = ser.readline() 是讀一行,以/n結(jié)束,要是沒(méi)有/n就一直讀,阻塞。

data = ser.readlines()和ser.xreadlines()都需要設(shè)置超時(shí)時(shí)間

ser.baudrate = 9600 設(shè)置波特率

ser 來(lái)查看當(dāng)前串口的狀態(tài)

ser.isOpen() 看看這個(gè)串口是否已經(jīng)被打開(kāi)

串行口的屬性:

name:設(shè)備名字 portstr:已廢棄,用name代替 port:讀或者寫端口 baudrate:波特率

bytesize:字節(jié)大小 parity:校驗(yàn)位 stopbits:停止位 timeout:讀超時(shí)設(shè)置

writeTimeout:寫超時(shí) xonxoff:軟件流控 rtscts:硬件流控 dsrdtr:硬件流控

interCharTimeout:字符間隔超時(shí)

二、最基本的串口代碼

import serial
portx="COM5"
bps=9600
timex=5
#串口執(zhí)行到這已經(jīng)打開(kāi) 再用open命令會(huì)報(bào)錯(cuò)
ser = serial.Serial(portx, int(bps), timeout=1, parity=serial.PARITY_NONE,stopbits=1)
if (ser.isOpen()):
 print("open success")
 # 向端口些數(shù)據(jù) 字符串必須譯碼
 ser.write("hello".encode()) 
 while (True):
 line = ser.readline() 
 if(line):
  print(line)
  line=0
else:
 print("open failed")
ser.close()#關(guān)閉端口
)

三、pyqtgraph的使用

pip install pyqtgraph#顯示波形的界面

pip install PyQt5#界面要Qt的支持

pyqtgraph是Python平臺(tái)上一種功能強(qiáng)大的2D/3D繪圖庫(kù),相對(duì)于matplotlib庫(kù),由于內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式上,使用了高速計(jì)算的numpy信號(hào)處理庫(kù)以及Qt的GraphicsView框架,因此,它在大數(shù)據(jù)量的數(shù)字處理和快速顯示方面有著巨大的優(yōu)勢(shì),它適合于需要快速繪圖更新、視頻或?qū)崟r(shí)交互性的操作場(chǎng)合。另外,它不僅為各種數(shù)據(jù)提供了快速可交互式的圖形顯示,同時(shí)也提供了用于快速開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的各種小工具,如屬性樹(shù)、流程圖等小部件,在數(shù)學(xué)、科學(xué)和工程領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

import pyqtgraph as pg
import numpy as np
import array

app = pg.mkQApp()#建立app
win = pg.GraphicsWindow()#建立窗口
win.setWindowTitle(u'pyqtgraph逐點(diǎn)畫波形圖')
win.resize(800, 500)#小窗口大小

data = array.array('d') #可動(dòng)態(tài)改變數(shù)組的大小,double型數(shù)組
historyLength = 100#橫坐標(biāo)長(zhǎng)度
p = win.addPlot()#把圖p加入到窗口中
p.showGrid(x=True, y=True)#把X和Y的表格打開(kāi)
p.setRange(xRange=[0,historyLength], yRange=[-1.2, 1.2], padding=0)
p.setLabel(axis='left', text='y / V')#靠左
p.setLabel(axis='bottom', text='x / point')
p.setTitle('y = sin(x)')#表格的名字
curve = p.plot()#繪制一個(gè)圖形
idx = 0
def plotData():
 global idx#內(nèi)部作用域想改變外部域變量
 tmp = np.sin(np.pi / 50 * idx)
 if len(data)<historyLength:
 data.append(tmp)
 else:
 data[:-1] = data[1:]#前移
 data[-1] = tmp
 curve.setData(data)
 idx += 1

timer = pg.QtCore.QTimer()
timer.timeout.connect(plotData)#定時(shí)調(diào)用plotData函數(shù)
timer.start(50)#多少ms調(diào)用一次

app.exec_()

四、通過(guò)多線程實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)繪圖import pyqtgraph as pg

主要是開(kāi)了一個(gè)線程去處理串口 剩下的和上面內(nèi)容一樣 就不過(guò)多解釋了 直接上代碼

import array
import serial
import threading
import numpy as np
import time


i = 0
def Serial():
 while(True):
 n = mSerial.inWaiting()
 if(n):
  if data!=" ":
  dat = int.from_bytes(mSerial.readline(1),byteorder='little') # 格式轉(zhuǎn)換
  n=0
  global i;
  if i < historyLength:
   data[i] = dat
   i = i+1
  else:
   data[:-1] = data[1:]
   data[i-1] = dat

def plotData():
 curve.setData(data)


if __name__ == "__main__":
 app = pg.mkQApp() # 建立app
 win = pg.GraphicsWindow() # 建立窗口
 win.setWindowTitle(u'pyqtgraph逐點(diǎn)畫波形圖')
 win.resize(800, 500) # 小窗口大小
 data = array.array('i') # 可動(dòng)態(tài)改變數(shù)組的大小,double型數(shù)組
 historyLength = 200 # 橫坐標(biāo)長(zhǎng)度
 a = 0
 data=np.zeros(historyLength).__array__('d')#把數(shù)組長(zhǎng)度定下來(lái)
 p = win.addPlot() # 把圖p加入到窗口中
 p.showGrid(x=True, y=True) # 把X和Y的表格打開(kāi)
 p.setRange(xRange=[0, historyLength], yRange=[0, 255], padding=0)
 p.setLabel(axis='left', text='y / V') # 靠左
 p.setLabel(axis='bottom', text='x / point')
 p.setTitle('semg') # 表格的名字
 curve = p.plot() # 繪制一個(gè)圖形
 curve.setData(data)
 portx = 'COM24'
 bps = 19200
 # 串口執(zhí)行到這已經(jīng)打開(kāi) 再用open命令會(huì)報(bào)錯(cuò)
 mSerial = serial.Serial(portx, int(bps))
 if (mSerial.isOpen()):
 print("open success")
 mSerial.write("hello".encode()) # 向端口些數(shù)據(jù) 字符串必須譯碼
 mSerial.flushInput() # 清空緩沖區(qū)
 else:
 print("open failed")
 serial.close() # 關(guān)閉端口
 th1 = threading.Thread(target=Serial)#目標(biāo)函數(shù)一定不能帶()被這個(gè)BUG搞了好久
 th1.start()
 timer = pg.QtCore.QTimer()
 timer.timeout.connect(plotData) # 定時(shí)刷新數(shù)據(jù)顯示
 timer.start(50) # 多少ms調(diào)用一次
 app.exec_()

效果如圖

五、與下位機(jī)通訊實(shí)現(xiàn)波形實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

在這里與第四階段基本相同,需要注意的是,如果收數(shù)據(jù)直接畫圖的話,波形會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。所以串口傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用循環(huán)隊(duì)列(先進(jìn)先出),數(shù)據(jù)來(lái)之后先進(jìn)隊(duì)列,之后再定時(shí)器調(diào)用函數(shù),出隊(duì)列,更新圖。理論上刷新數(shù)據(jù)的時(shí)間需要大于下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的間隔時(shí)間,否則隊(duì)列會(huì)越來(lái)越大,而且圖的刷新不連貫。再就是有一個(gè)小問(wèn)題,因?yàn)檎也ㄓ胸?fù)值,我又沒(méi)找到很好的把Byte轉(zhuǎn)為char的方法,所以只能手動(dòng)代碼處理,先轉(zhuǎn)成int類型,再把第八位(符號(hào)位)清零,得到絕對(duì)值。然后再取負(fù),得到我們需要的數(shù)據(jù)。但發(fā)現(xiàn)Python無(wú)法進(jìn)行移位操作,python是int類型是無(wú)精度類型,不會(huì)發(fā)生溢出而進(jìn)行截取的情況,所以只能先轉(zhuǎn)為二進(jìn)制在移位,太麻煩,直接通過(guò)減去一個(gè)數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。然后直接上代碼吧

import pyqtgraph as pg
import array
import serial
import threading
import numpy as np
from queue import Queue
import time


i = 0
q = Queue(maxsize=0)
def Serial():
 global i;
 global q;
 while(True):
 n = mSerial.inWaiting()
 if(n):
  dat = int.from_bytes(mSerial.readline(1),byteorder='little') # 格式轉(zhuǎn)換
  if(dat>>7):
  dat =256-dat
  dat =0-dat
  q.put(dat)

def plotData():
 global i;
 if i < historyLength:
 data[i] = q.get()
 i = i+1
 else:
 data[:-1] = data[1:]
 data[i-1] = q.get()
 curve.setData(data)


if __name__ == "__main__":
 app = pg.mkQApp() # 建立app
 win = pg.GraphicsWindow() # 建立窗口
 win.setWindowTitle(u'pyqtgraph逐點(diǎn)畫波形圖')
 win.resize(800, 500) # 小窗口大小
 data = array.array('i') # 可動(dòng)態(tài)改變數(shù)組的大小,double型數(shù)組
 historyLength = 100 # 橫坐標(biāo)長(zhǎng)度
 a = 0
 data=np.zeros(historyLength).__array__('d')#把數(shù)組長(zhǎng)度定下來(lái)
 p = win.addPlot() # 把圖p加入到窗口中
 p.showGrid(x=True, y=True) # 把X和Y的表格打開(kāi)
 p.setRange(xRange=[0, historyLength], yRange=[-50, 50], padding=0)
 p.setLabel(axis='left', text='y / V') # 靠左
 p.setLabel(axis='bottom', text='x / point')
 p.setTitle('semg') # 表格的名字
 curve = p.plot() # 繪制一個(gè)圖形
 curve.setData(data)
 portx = 'COM25'
 bps = 19200
 # 串口執(zhí)行到這已經(jīng)打開(kāi) 再用open命令會(huì)報(bào)錯(cuò)
 mSerial = serial.Serial(portx, int(bps))
 if (mSerial.isOpen()):
 dat = 0xff;
 dat >> 2;
 print("open success")
 # 向端口些數(shù)據(jù) 字符串必須譯碼
 mSerial.write("hello".encode())
 mSerial.flushInput() # 清空緩沖區(qū)
 else:
 print("open failed")
 serial.close() # 關(guān)閉端口
 th1 = threading.Thread(target=Serial)
 th1.start()
 timer = pg.QtCore.QTimer()
 timer.timeout.connect(plotData) # 定時(shí)刷新數(shù)據(jù)顯示
 timer.start(1) # 多少ms調(diào)用一次
 app.exec_()

以上這篇使用Python串口實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)并繪圖的例子就是小編分享給大家的全部?jī)?nèi)容了,希望能給大家一個(gè)參考,也希望大家多多支持腳本之家。

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