怎么使用Python串口实时显示数据并绘图

这篇文章给大家分享的是有关怎么使用Python串口实时显示数据并绘图的内容。小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，一起跟随小编过来看看吧。

Python主要用来做什么

Python主要应用于：1、Web开发；2、数据科学研究；3、网络爬虫；4、嵌入式应用开发；5、游戏开发；6、桌面应用开发。

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 serial
portx="COM5"
bps=9600
timex=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=0
else:
 print("open failed")
ser.close()#关闭端口
)

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 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 = 0
def 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 += 1

timer = 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_()

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 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') # 格式转换
  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
 th2 = threading.Thread(target=Serial)#目标函数一定不能带（）被这个BUG搞了好久
 th2.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_()

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 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
 th2 = threading.Thread(target=Serial)
 th2.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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