使用Python串口實時顯示數據并繪圖的例子

更新時間：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串口實時顯示數據并繪圖的例子，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧

使用pyserial進行串口傳輸

一、安裝pyserial以及基本用法

在cmd下輸入命令pip install pyserial

注：升級pip后會出現 "‘E:\Anaconda3\Scripts\pip-script.py' is not present."錯誤

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) 是打開第一個串口

print ser.portstr 能看到第一個串口的標識，windows下是COM1

ser.write(“hello") 就是往串口里面寫數據

ser.close() 就是關閉ser表示的串口

ser.open() 會打開這個串口

ser = serial.Serial(‘COM1', 115200) 來設置波特率，當然還有專門的函數

data = ser.read()可以讀一個字符

data = ser.read(20) 是讀20個字符

data = ser.readline() 是讀一行，以/n結束，要是沒有/n就一直讀，阻塞。

data = ser.readlines()和ser.xreadlines()都需要設置超時時間

ser.baudrate = 9600 設置波特率

ser 來查看當前串口的狀態(tài)

ser.isOpen() 看看這個串口是否已經被打開

串行口的屬性：

name:設備名字 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：校驗位 stopbits：停止位 timeout：讀超時設置

writeTimeout：寫超時 xonxoff：軟件流控 rtscts：硬件流控 dsrdtr：硬件流控

interCharTimeout:字符間隔超時

二、最基本的串口代碼

import serial
portx="COM5"
bps=9600
timex=5
#串口執(zhí)行到這已經打開 再用open命令會報錯
ser = serial.Serial(portx, int(bps), timeout=1, parity=serial.PARITY_NONE,stopbits=1)
if (ser.isOpen()):
 print("open success")
 # 向端口些數據 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平臺上一種功能強大的2D/3D繪圖庫，相對于matplotlib庫，由于內部實現方式上，使用了高速計算的numpy信號處理庫以及Qt的GraphicsView框架，因此，它在大數據量的數字處理和快速顯示方面有著巨大的優(yōu)勢，它適合于需要快速繪圖更新、視頻或實時交互性的操作場合。另外，它不僅為各種數據提供了快速可交互式的圖形顯示，同時也提供了用于快速開發(fā)應用程序的各種小工具，如屬性樹、流程圖等小部件，在數學、科學和工程領域都有著廣泛的應用。

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逐點畫波形圖')
win.resize(800, 500)#小窗口大小

data = array.array('d') #可動態(tài)改變數組的大小,double型數組
historyLength = 100#橫坐標長度
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
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()#繪制一個圖形
idx = 0
def plotData():
 global idx#內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)#定時調用plotData函數
timer.start(50)#多少ms調用一次

app.exec_()

四、通過多線程實現串口數據的實時繪圖import pyqtgraph as pg

主要是開了一個線程去處理串口剩下的和上面內容一樣就不過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逐點畫波形圖')
 win.resize(800, 500) # 小窗口大小
 data = array.array('i') # 可動態(tài)改變數組的大小,double型數組
 historyLength = 200 # 橫坐標長度
 a = 0
 data=np.zeros(historyLength).__array__('d')#把數組長度定下來
 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
 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() # 繪制一個圖形
 curve.setData(data)
 portx = 'COM24'
 bps = 19200
 # 串口執(zhí)行到這已經打開 再用open命令會報錯
 mSerial = serial.Serial(portx, int(bps))
 if (mSerial.isOpen()):
 print("open success")
 mSerial.write("hello".encode()) # 向端口些數據 字符串必須譯碼
 mSerial.flushInput() # 清空緩沖區(qū)
 else:
 print("open failed")
 serial.close() # 關閉端口
 th1 = threading.Thread(target=Serial)#目標函數一定不能帶（）被這個BUG搞了好久
 th1.start()
 timer = pg.QtCore.QTimer()
 timer.timeout.connect(plotData) # 定時刷新數據顯示
 timer.start(50) # 多少ms調用一次
 app.exec_()

效果如圖

五、與下位機通訊實現波形實時監(jiān)測

在這里與第四階段基本相同，需要注意的是，如果收數據直接畫圖的話，波形會出現問題。所以串口傳輸數據時使用循環(huán)隊列（先進先出），數據來之后先進隊列，之后再定時器調用函數，出隊列，更新圖。理論上刷新數據的時間需要大于下位機發(fā)送數據的間隔時間，否則隊列會越來越大，而且圖的刷新不連貫。再就是有一個小問題，因為正弦波有負值，我又沒找到很好的把Byte轉為char的方法，所以只能手動代碼處理，先轉成int類型，再把第八位（符號位）清零，得到絕對值。然后再取負，得到我們需要的數據。但發(fā)現Python無法進行移位操作，python是int類型是無精度類型，不會發(fā)生溢出而進行截取的情況，所以只能先轉為二進制在移位，太麻煩，直接通過減去一個數的方法來實現了。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逐點畫波形圖')
 win.resize(800, 500) # 小窗口大小
 data = array.array('i') # 可動態(tài)改變數組的大小,double型數組
 historyLength = 100 # 橫坐標長度
 a = 0
 data=np.zeros(historyLength).__array__('d')#把數組長度定下來
 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
 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() # 繪制一個圖形
 curve.setData(data)
 portx = 'COM25'
 bps = 19200
 # 串口執(zhí)行到這已經打開 再用open命令會報錯
 mSerial = serial.Serial(portx, int(bps))
 if (mSerial.isOpen()):
 dat = 0xff;
 dat >> 2;
 print("open success")
 # 向端口些數據 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() # 關閉端口
 th1 = threading.Thread(target=Serial)
 th1.start()
 timer = pg.QtCore.QTimer()
 timer.timeout.connect(plotData) # 定時刷新數據顯示
 timer.start(1) # 多少ms調用一次
 app.exec_()

以上這篇使用Python串口實時顯示數據并繪圖的例子就是小編分享給大家的全部內容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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