基于MFC的實時數據動態顯示界面設計

聶 斐，殷興輝

（河海大學 計算機與信息學院，江蘇 南京 211100）

在工業控制和測量探測等領域中，對于一些時刻變化的物理量（如：溫度，壓力，速度等），我們常常要進行實時地監測。這就需要在測量測試的儀器儀表或控制系統的界面上，畫出實時曲線圖，供使用人員觀測。本文基于太陽爆發活動實時監測系統的應用，對太陽溫度進行實時顯示。而通常的軟件界面上，只是實時顯示根據數據繪制的曲線，但是坐標幅度（縱坐標）上往往是恒定的[1]。當太陽出現爆發活動時，實測溫度達到幾萬度，而爆發活動結束時，實測溫度又回到幾百度，因此，被監測的數據在不斷變化，幅度的變化范圍很大。當被監測數據從一個很大的波動幅度（幾萬度）突降到一個很小的波動幅度（幾百度）時，就會導致繪制出的曲線縮在一起，在幅值較小的地方。這種曲線極不便于觀測者實時觀看與監測。本文在界面設計時，不僅實時監測數據繪制曲線，而且坐標幅度也根據實測數據在動態變化，非常利于觀測者觀測，使得人機交互界面更加友好便捷。

1 MFC簡介

MFC（Microsoft Foundation Class，微軟基礎類庫）是微軟公司為了簡化程序員的開發工作所開發的一套C++類的集合，是一套面向對象的函數庫，以類的方式提供給用戶使用。可以用它來編寫Windows應用程序，該類的集合是按層次結構組織起來的，其中封裝了大部分Windows API（Application Programming Interface）函數和Windows控件，它所包含的功能涉及到整個Windows操作系統。MFC不僅為用戶提供了Windows圖形環境下應用程序的框架，而且還提供了創建應用程序的組件。使用MFC類庫和Visual C++提供的高度可視的應用程序開發工具，可使應用程序開發變得更簡單，極大地縮短開發周期，提高代碼的可靠性和可重用性[2-4]。

2 界面設計與實現

2.1 總體目標

軟件界面的開發依托微軟公司推出的Visual C++6.0為開發平臺，使用MFC的單文檔視圖框架來設計整個應用程序。為了監測太陽溫度，軟件界面上需要顯示太陽溫度的實時窗口。在觀測太陽溫度的實時窗口中，需要實時繪制太陽溫度曲線圖。基于面向對象的設計理念，我們可以用一個類來完成這樣的工作。MFC中沒有直接提供這樣的類[5]，JanVidar Berger編寫的clPlot類可以畫實時曲線，派生于CWnd類。但是并不能滿足本系統的要求，本文進行了修改，加以改進，進而實現了實時數據的動態顯示。

2.2 實現步驟與方法

不同于Jan Vidar Berger所寫的clPlot類，本文在serie類的成員變量中構建了一個CList類的對象m_valuelist。CList類支持可訪問順序或按值排列的非獨一對象的有序鏈表[6]。用這樣一個鏈表，來存放實時監測的數據。該數據為一個結構體。定義如下：

以X軸（橫坐標）為時間軸，Y軸（縱坐標）為太陽溫度。在界面上，我們顯示的是一分鐘內的溫度曲線。由于下位機設定的采樣速率為一秒鐘采集一個數據，傳到上位機上，一分鐘內為60個數據。那么，我們就將鏈表元素的個數設定為60個。每接收到一個新的數據，則添加在鏈表的尾部。如果接收到的數據超過60個了，則將鏈表的頭元素去掉。這樣，就使得鏈表的元素個數始終為60個，并且是最新的60個數據。這樣即可以保證觀測數據的實時性。另外，在添加新數據之后，我們還要判斷其幅值的大小，即value結構體中的成員變量dValue。我們要把鏈表中所有數據的幅值的最大值和最小值，作為設定Y軸（縱坐標）標尺的依據。這樣，坐標幅度就會根據數據幅值的變化而變化，繪制出的曲線圖總是會占據整個坐標平面，即使數據幅值突降至某個小的幅度波動，曲線圖也不會“擠”在一起，極大方便了使用人員的觀測。

添加新數據使用的是clPlot類的AddPoint（）函數，該函數調用serie類的成員函數AddPoint（）。在serie：：AddPoint（）中，將新接收的數據添加入鏈表中。本文定義了兩個全局變量m_max和m_min，用來存放Y軸坐標標尺的最大值和最小值。這兩個值如何得到呢？先找出鏈表中數據幅值的最大值和最小值，將它們作差，得到一個差值。m_max即為鏈表中數據幅值的最大值加上差值的1%；m_min即為鏈表中數據幅值的最小值減去差值的1%。那么將m_max和m_min作為參數，在clPlot：：AddPoint（）調 用 函 數SetLYRange（）時，傳 遞 進去，來設定Y軸的坐標標尺。根據新數據添加的時間，調用函數SetBXRange（），設定X軸標尺。最后調用函數Invalidate（），該函數的作用是讓窗口的整個客戶區無效，當下一個WM_PAINT消息發生時，窗口就會重繪[7]。這樣，每添加一個新的數據，就重新畫一次曲線圖，即達到實時顯示的效果。

設計流程圖如圖1所示。

圖1 設計流程圖Fig.1 Flow chart of design

關鍵代碼如下：

2.3 實驗結果

圖2為非動態顯示。由圖2（a）可以看到，太陽處于爆發時期，太陽溫度在大約45 000度左右波動。但是由于浮動相對較小，看不出具體的范圍。等到爆發活動結束，太陽溫度大幅下降。可是由于非動態顯示的局限性，在圖2（b）上幾乎看不出太陽溫度值，更看不清楚波動范圍。

圖2 非動態顯示Fig.2 Non-dynamic displaying

圖3 為動態顯示。由圖3（a）可以清晰的反映出太陽溫度浮動在45 000－45 500度。在14點13分的時候，太陽爆發活動結束，如圖3（b），太陽溫度突降至較小的幅值范圍（300～800度）波動，坐標標尺幅值也跟隨變化，如圖3（c），曲線圖也跟隨動態變化，不似圖2那樣壓縮在一起，無法看清波動的范圍。非常便于使用者觀測。

圖3 動態顯示Fig.3 Dynamic displaying

3 結束語

文中在Visual C++6.0開發平臺上，利用MFC類庫，設計了太陽爆發活動實時監測的軟件界面，不僅實現了對太陽溫度的實時監測，而且實現了實時數據曲線圖的動態顯示。極大地方便了用戶的使用與觀測。該方法已經應用于太陽爆發活動實時監測系統項目中，效果顯著，因而，也可以應用在其他工程控制或探測測量等領域。

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