用Python串口实时显示数据并绘图
使用pyserial进行串口传输 一、安装pyserial以及基本用法 在cmd下输入命令pip install pyserial
注：升级pip后会出现 "‘E:\Anaconda3\Scripts\pip-script.py’ is not present."错误
使用 easy_install pip命令就能解决，换一条重新能执行安装的命令 常用方法：
ser = serial.Serial(0) 是打开第一个串口
print ser.portstr 能看到第一个串口的标识，windows下是COM1
ser.write(“hello") 就是往串口里面写数据
ser.close() 就是关闭ser表示的串口
ser.open() 会打开这个串口
ser = serial.Serial(‘COM1’, 115200) 来设置波特率，当然还有专门的函数
data = ser.read()可以读一个字符
data = ser.read(20) 是读20个字符
data = ser.readline() 是读一行，以/n结束，要是没有/n就一直读，阻塞。
data = ser.readlines()和ser.xreadlines()都需要设置超时时间
ser.baudrate = 9600 设置波特率
ser 来查看当前串口的状态
ser.isOpen() 看看这个串口是否已经被打开 串行口的属性：
name:设备名字 portstr:已废弃，用name代替 port：读或者写端口 baudrate：波特率
bytesize：字节大小 parity：校验位 stopbits：停止位 timeout：读超时设置
writeTimeout：写超时 xonxoff：软件流控 rtscts：硬件流控 dsrdtr：硬件流控
interCharTimeout:字符间隔超时 二、最基本的串口代码 import serialportx="COM5"bps=9600timex=5#串口执行到这已经打开 再用open命令会报错ser = serial.Serial(portx, int(bps), timeout=1, parity=serial.PARITY_NONE,stopbits=1)if (ser.isOpen()): print("open success") # 向端口些数据 字符串必须译码 ser.write("hello".encode()) while (True): line = ser.readline() if(line): print(line) line=0else: print("open failed")ser.close()#关闭端口)
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三、pyqtgraph的使用 pip install pyqtgraph＃显示波形的界面
pip install PyQt5＃界面要Qt的支持 pyqtgraph是Python平台上一种功能强大的2D/3D绘图库，相对于matplotlib库，由于内部实现方式上，使用了高速计算的numpy信号处理库以及Qt的GraphicsView框架，因此，它在大数据量的数字处理和快速显示方面有着巨大的优势，它适合于需要快速绘图更新、视频或实时交互性的操作场合。另外，它不仅为各种数据提供了快速可交互式的图形显示，同时也提供了用于快速开发应用程序的各种小工具，如属性树、流程图等小部件，在数学、科学和工程领域都有着广泛的应用。 import pyqtgraph as pgimport numpy as npimport arrayapp = pg.mkQApp()#建立appwin = pg.GraphicsWindow()#建立窗口win.setWindowTitle(u'pyqtgraph逐点画波形图')win.resize(800, 500)#小窗口大小data = array.array('d') #可动态改变数组的大小,double型数组historyLength = 100#横坐标长度p = win.addPlot()#把图p加入到窗口中p.showGrid(x=True, y=True)#把X和Y的表格打开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()#绘制一个图形idx = 0def plotData(): global idx#内部作用域想改变外部域变量 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 += 1timer = pg.QtCore.QTimer()timer.timeout.connect(plotData)#定时调用plotData函数timer.start(50)#多少ms调用一次app.exec_()
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 四、通过多线程实现串口数据的实时绘图import pyqtgraph as pg 主要是开了一个线程去处理串口 剩下的和上面内容一样 就不过多解释了 直接上代码 import arrayimport serialimport threadingimport numpy as npimport timei = 0def Serial(): while(True): n = mSerial.inWaiting() if(n): if data!=" ": dat = int.from_bytes(mSerial.readline(1),byteorder='little') # 格式转换 n=0 global i; if i < historyLength: data[i] = dat i = i+1 else: data[:-1] = data[1:] data[i-1] = datdef plotData(): curve.setData(data)if __name__ == "__main__": app = pg.mkQApp() # 建立app win = pg.GraphicsWindow() # 建立窗口 win.setWindowTitle(u'pyqtgraph逐点画波形图') win.resize(800, 500) # 小窗口大小 data = array.array('i') # 可动态改变数组的大小,double型数组 historyLength = 200 # 横坐标长度 a = 0 data=np.zeros(historyLength).__array__('d')#把数组长度定下来 p = win.addPlot() # 把图p加入到窗口中 p.showGrid(x=True, y=True) # 把X和Y的表格打开 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() # 绘制一个图形 curve.setData(data) portx = 'COM24' bps = 19200 # 串口执行到这已经打开 再用open命令会报错 mSerial = serial.Serial(portx, int(bps)) if (mSerial.isOpen()): print("open success") mSerial.write("hello".encode()) # 向端口些数据 字符串必须译码 mSerial.flushInput() # 清空缓冲区 else: print("open failed") serial.close() # 关闭端口 th1 = threading.Thread(target=Serial)#目标函数一定不能带（）被这个BUG搞了好久 th1.start() timer = pg.QtCore.QTimer() timer.timeout.connect(plotData) # 定时刷新数据显示 timer.start(50) # 多少ms调用一次 app.exec_()
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效果如图
 五、与下位机通讯实现波形实时监测 在这里与第四阶段基本相同，需要注意的是，如果收数据直接画图的话，波形会出现问题。所以串口传输数据时使用循环队列（先进先出），数据来之后先进队列，之后再定时器调用函数，出队列，更新图。理论上刷新数据的时间需要大于下位机发送数据的间隔时间，否则队列会越来越大，而且图的刷新不连贯。再就是有一个小问题，因为正弦波有负值，我又没找到很好的把Byte转为char的方法，所以只能手动代码处理，先转成int类型，再把第八位（符号位）清零，得到绝对值。然后再取负，得到我们需要的数据。但发现Python无法进行移位操作，python是int类型是无精度类型，不会发生溢出而进行截取的情况，所以只能先转为二进制在移位，太麻烦，直接通过减去一个数的方法来实现了。然后直接上代码吧 import pyqtgraph as pgimport arrayimport serialimport threadingimport numpy as npfrom queue import Queueimport timei = 0q = 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') # 格式转换 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逐点画波形图') win.resize(800, 500) # 小窗口大小 data = array.array('i') # 可动态改变数组的大小,double型数组 historyLength = 100 # 横坐标长度 a = 0 data=np.zeros(historyLength).__array__('d')#把数组长度定下来 p = win.addPlot() # 把图p加入到窗口中 p.showGrid(x=True, y=True) # 把X和Y的表格打开 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() # 绘制一个图形 curve.setData(data) portx = 'COM25' bps = 19200 # 串口执行到这已经打开 再用open命令会报错 mSerial = serial.Serial(portx, int(bps)) if (mSerial.isOpen()): dat = 0xff; dat >> 2; print("open success") # 向端口些数据 字符串必须译码 mSerial.write("hello".encode()) mSerial.flushInput() # 清空缓冲区 else: print("open failed") serial.close() # 关闭端口 th1 = threading.Thread(target=Serial) th1.start() timer = pg.QtCore.QTimer() timer.timeout.connect(plotData) # 定时刷新数据显示 timer.start(1) # 多少ms调用一次 app.exec_()
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