基于MFC的实时数据动态显示界面设计

聂 斐，殷兴辉

（河海大学 计算机与信息学院，江苏 南京 211100）

在工业控制和测量探测等领域中，对于一些时刻变化的物理量（如：温度，压力，速度等），我们常常要进行实时地监测。这就需要在测量测试的仪器仪表或控制系统的界面上，画出实时曲线图，供使用人员观测。本文基于太阳爆发活动实时监测系统的应用，对太阳温度进行实时显示。而通常的软件界面上，只是实时显示根据数据绘制的曲线，但是坐标幅度（纵坐标）上往往是恒定的[1]。当太阳出现爆发活动时，实测温度达到几万度，而爆发活动结束时，实测温度又回到几百度，因此，被监测的数据在不断变化，幅度的变化范围很大。当被监测数据从一个很大的波动幅度（几万度）突降到一个很小的波动幅度（几百度）时，就会导致绘制出的曲线缩在一起，在幅值较小的地方。这种曲线极不便于观测者实时观看与监测。本文在界面设计时，不仅实时监测数据绘制曲线，而且坐标幅度也根据实测数据在动态变化，非常利于观测者观测，使得人机交互界面更加友好便捷。

1 MFC简介

MFC（Microsoft Foundation Class，微软基础类库）是微软公司为了简化程序员的开发工作所开发的一套C++类的集合，是一套面向对象的函数库，以类的方式提供给用户使用。可以用它来编写Windows应用程序，该类的集合是按层次结构组织起来的，其中封装了大部分Windows API（Application Programming Interface）函数和Windows控件，它所包含的功能涉及到整个Windows操作系统。MFC不仅为用户提供了Windows图形环境下应用程序的框架，而且还提供了创建应用程序的组件。使用MFC类库和Visual C++提供的高度可视的应用程序开发工具，可使应用程序开发变得更简单，极大地缩短开发周期，提高代码的可靠性和可重用性[2-4]。

2 界面设计与实现

2.1 总体目标

软件界面的开发依托微软公司推出的Visual C++6.0为开发平台，使用MFC的单文档视图框架来设计整个应用程序。为了监测太阳温度，软件界面上需要显示太阳温度的实时窗口。在观测太阳温度的实时窗口中，需要实时绘制太阳温度曲线图。基于面向对象的设计理念，我们可以用一个类来完成这样的工作。MFC中没有直接提供这样的类[5]，JanVidar Berger编写的clPlot类可以画实时曲线，派生于CWnd类。但是并不能满足本系统的要求，本文进行了修改，加以改进，进而实现了实时数据的动态显示。

2.2 实现步骤与方法

不同于Jan Vidar Berger所写的clPlot类，本文在serie类的成员变量中构建了一个CList类的对象m_valuelist。CList类支持可访问顺序或按值排列的非独一对象的有序链表[6]。用这样一个链表，来存放实时监测的数据。该数据为一个结构体。定义如下：

以X轴（横坐标）为时间轴，Y轴（纵坐标）为太阳温度。在界面上，我们显示的是一分钟内的温度曲线。由于下位机设定的采样速率为一秒钟采集一个数据，传到上位机上，一分钟内为60个数据。那么，我们就将链表元素的个数设定为60个。每接收到一个新的数据，则添加在链表的尾部。如果接收到的数据超过60个了，则将链表的头元素去掉。这样，就使得链表的元素个数始终为60个，并且是最新的60个数据。这样即可以保证观测数据的实时性。另外，在添加新数据之后，我们还要判断其幅值的大小，即value结构体中的成员变量dValue。我们要把链表中所有数据的幅值的最大值和最小值，作为设定Y轴（纵坐标）标尺的依据。这样，坐标幅度就会根据数据幅值的变化而变化，绘制出的曲线图总是会占据整个坐标平面，即使数据幅值突降至某个小的幅度波动，曲线图也不会“挤”在一起，极大方便了使用人员的观测。

添加新数据使用的是clPlot类的AddPoint（）函数，该函数调用serie类的成员函数AddPoint（）。在serie：：AddPoint（）中，将新接收的数据添加入链表中。本文定义了两个全局变量m_max和m_min，用来存放Y轴坐标标尺的最大值和最小值。这两个值如何得到呢？先找出链表中数据幅值的最大值和最小值，将它们作差，得到一个差值。m_max即为链表中数据幅值的最大值加上差值的1%；m_min即为链表中数据幅值的最小值减去差值的1%。那么将m_max和m_min作为参数，在clPlot：：AddPoint（）调 用 函 数SetLYRange（）时，传 递 进去，来设定Y轴的坐标标尺。根据新数据添加的时间，调用函数SetBXRange（），设定X轴标尺。最后调用函数Invalidate（），该函数的作用是让窗口的整个客户区无效，当下一个WM_PAINT消息发生时，窗口就会重绘[7]。这样，每添加一个新的数据，就重新画一次曲线图，即达到实时显示的效果。

设计流程图如图1所示。

图1 设计流程图Fig.1 Flow chart of design

关键代码如下：

2.3 实验结果

图2为非动态显示。由图2（a）可以看到，太阳处于爆发时期，太阳温度在大约45 000度左右波动。但是由于浮动相对较小，看不出具体的范围。等到爆发活动结束，太阳温度大幅下降。可是由于非动态显示的局限性，在图2（b）上几乎看不出太阳温度值，更看不清楚波动范围。

图2 非动态显示Fig.2 Non-dynamic displaying

图3 为动态显示。由图3（a）可以清晰的反映出太阳温度浮动在45 000－45 500度。在14点13分的时候，太阳爆发活动结束，如图3（b），太阳温度突降至较小的幅值范围（300～800度）波动，坐标标尺幅值也跟随变化，如图3（c），曲线图也跟随动态变化，不似图2那样压缩在一起，无法看清波动的范围。非常便于使用者观测。

图3 动态显示Fig.3 Dynamic displaying

3 结束语

文中在Visual C++6.0开发平台上，利用MFC类库，设计了太阳爆发活动实时监测的软件界面，不仅实现了对太阳温度的实时监测，而且实现了实时数据曲线图的动态显示。极大地方便了用户的使用与观测。该方法已经应用于太阳爆发活动实时监测系统项目中，效果显著，因而，也可以应用在其他工程控制或探测测量等领域。

[1]赵融冰，艾力·玉苏甫，张晋，等.采用VC++的射电望远镜控制软件在Windows XP下的设计和实现[J].天文研究与技术，2007，4（1）：64－71.ZHAO Rong-bing，Aili Yu，ZHANG Jin，et al.Design and realization of radio telescope control software in windows XP system with VC++[J].Astronomical Research&Technology，2007，4（1）：64－71.

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[3]刘雄鹰.MFC中显示数据控件手工编程绑定数据控件[J].电脑与信息技术，2012，20（4）：49－51.LIU Xiong-ying.Displaying data control binding data control with manual programming in MFC[J].Computer and Information Technology，2012，20（4）：49－51.

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[5]申闫春.Visual C++案例教程[M].北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2010.

[6]陈元琰.Visual C++.NET MFC类库应用详解[M].北京：科学出版社，2004.

[7]孙鑫.VC++深入详解[M].北京：电子工业出版社，2012.