蘇長(zhǎng)青，張旭明，董 恒

(九江精密測(cè)試技術(shù)研究所，江西 九江 332000)

suchangqing6666@163.com;zhangxuming@163.com;dongheng@163.com

1 引言(Introduction)

在轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)試過程中，經(jīng)常需要分析調(diào)試過程中某些數(shù)據(jù)的變化，如果調(diào)試數(shù)據(jù)能以圖形化的方式進(jìn)行顯示，并分析計(jì)算調(diào)試數(shù)據(jù)的最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)特性，往往能極大地方便調(diào)試過程。比如在轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)PID參數(shù)的調(diào)試過程中，通常是產(chǎn)生一個(gè)階躍信號(hào)，觀察控制系統(tǒng)對(duì)該信號(hào)的響應(yīng)情況，這就需要調(diào)試軟件能夠?qū)㈦A躍信號(hào)和階躍響應(yīng)以曲線的形式同時(shí)顯示出來，調(diào)試人員根據(jù)階躍響應(yīng)曲線的上升時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、超調(diào)量等修改PID參數(shù)，最終得到符合要求的階躍響應(yīng)曲線，完成轉(zhuǎn)臺(tái)控制器的性能調(diào)試。

在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)試軟件時(shí)，通過調(diào)用Windows系統(tǒng)自帶繪圖函數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)曲線，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且效果往往不盡如人意。而專門為圖表應(yīng)用開發(fā)的軟件庫，往往通過簡(jiǎn)單的編程接口調(diào)用，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的繪圖功能，使用起來極其簡(jiǎn)單，并且在繪圖效率上做過專門的優(yōu)化，非常符合實(shí)時(shí)曲線繪制的需求。因此，轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)試軟件選擇基于ActiveX技術(shù)的圖形控件TeeChart進(jìn)行實(shí)時(shí)圖形顯示，并利用開放的事件接口完成統(tǒng)計(jì)計(jì)算的功能。

2 TeeChart特性(TeeChart features)

TeeChart是Steema Software公司開發(fā)的圖表圖形組件，其Windows版本基于ActiveX技術(shù)開發(fā)，用戶可以通過Visual Studio集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行調(diào)用，支持Visua Basic、Visual C++等編程語言，可以方便地集成到用戶程序中。TeeChart圖形類型支持線條圖、棒形圖、面積圖、餅形圖和其他形狀圖等，并且支持2D和3D風(fēng)格的圖形圖表繪制，提供了圖形化的用戶配置界面及用戶編程接口，用戶甚至只需要幾行代碼就能完成復(fù)雜圖表的顯示，大大提升了圖形化軟件的開發(fā)效率。

TeeChart控件的主類是TChart，數(shù)據(jù)以Series的形式組織，Series通過TChart向用戶展示，而Axes是TChart和Series之間的接口。TeeChart可對(duì)大多數(shù)值進(jìn)行最佳估計(jì)，以盡量減少手動(dòng)定義圖表和系列方法的需要。下面簡(jiǎn)要介紹TChart類的一些數(shù)據(jù)成員。

TChart.Series：序列(Series)是TeeChart中數(shù)據(jù)的組織形式，用戶可以在圖表中插入多個(gè)序列，并且每個(gè)序列可以有不同的圖形類型，如線條圖、棒形圖、餅形圖，等等。

TChart.Axes：坐標(biāo)軸(Axes)控制圖表坐標(biāo)軸的屬性。TeeChart支持根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容自動(dòng)調(diào)整坐標(biāo)軸的范圍，也支持手工調(diào)整，利用坐標(biāo)軸可以方便地實(shí)現(xiàn)圖形的縮放和平移等操作。

TChart.Legend：圖例(Legend)控制圖標(biāo)的圖例標(biāo)注。圖例通過在圖形中增加一個(gè)矩形區(qū)域，可以對(duì)序列進(jìn)行圖例標(biāo)注，也可以控制序列的顯示與隱藏。

TChart.Panel：面板(Panel)可以控制圖表的背景。TeeChart支持用戶使用背景圖片或者漸變色彩等作為圖形繪制的背景。

TChart.Canvas：畫布(Canvas)是TeeChart開放給用戶的自定義繪圖接口，與Windows自帶的繪圖接口類似，支持TextOut、LineTo、Arc等圖形編程接口。

3 TeeChart的使用(TeeChart usage)

根據(jù)數(shù)據(jù)源的生成方式不同，曲線顯示可以采用實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線的顯示方式。實(shí)時(shí)曲線顯示時(shí)，數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)生成的，通常需要將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至一個(gè)數(shù)組中，隨著數(shù)據(jù)更新，平移數(shù)組中的數(shù)據(jù)，保證數(shù)組中的數(shù)據(jù)是最新的，并通過數(shù)組中的數(shù)據(jù)更新曲線。歷史曲線顯示時(shí)，數(shù)據(jù)源是已經(jīng)生成的，通常需要將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中讀取并顯示出來即可，不存在曲線的更新問題。在轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)試中，調(diào)試軟件通常實(shí)時(shí)顯示采集到的調(diào)試數(shù)據(jù)，因此僅討論實(shí)時(shí)曲線顯示形式。

3.1 控件的導(dǎo)入

TeeChart控件的導(dǎo)入與其他ActiveX控件類似，在Visual Studio開發(fā)環(huán)境中的導(dǎo)入過程分為以下幾步：

(1)在項(xiàng)目中選擇“工具”，打開“選擇工具箱項(xiàng)”對(duì)話框；

(2)彈出的“選擇工具箱項(xiàng)”對(duì)話框如圖1所示，選擇“COM組件”標(biāo)簽頁，勾選“TeeChart Pro Activex control v2010”并點(diǎn)擊“確定”，即可添加至當(dāng)前開發(fā)環(huán)境；

圖1 TeeChart控件的導(dǎo)入Fig.1 Import of TeeChart control

(3)添加成功后，開發(fā)環(huán)境中在控件面板上會(huì)顯示TeeChart控件的圖標(biāo)，將其拖曳到當(dāng)前項(xiàng)目中即可。

在添加好的控件上點(diǎn)擊右鍵，選擇編輯控件，即可打開TeeChart控件的屬性編輯對(duì)話框，如圖2所示。點(diǎn)擊左側(cè)列表框中的Chart可以設(shè)置其數(shù)據(jù)成員的屬性，包括坐標(biāo)軸、標(biāo)題、圖例、面板等；點(diǎn)擊左側(cè)列表框中的Series可以設(shè)置添加序列。圖表設(shè)置的大部分工作都可以在對(duì)話框中完成，也可以根據(jù)實(shí)際需要，通過代碼來動(dòng)態(tài)修改。為了程序的可移植性，采用代碼的形式來添加序列，具體方法見3.2所述。

圖2 TeeChart圖形化屬性設(shè)置界面Fig.2 TeeChart graphical attribute setting interface

3.2 初始化

TeeChart控件的初始化主要完成控件顏色、圖例、邊距等外觀的設(shè)置，以及圖形縮放、按鍵等屬性的設(shè)置，比較簡(jiǎn)單，具體代碼如下。在實(shí)時(shí)曲線顯示時(shí)，為了提高繪圖效率，選擇FastLine作為曲線類型。

3.3 繪制曲線

在FastLine的曲線繪制過程中，TeeChart通過用折線擬合曲線的方式來提升繪圖效率，曲線數(shù)據(jù)的添加通過CSeries類來完成，該類提供了Add、AddXY、AddArray等數(shù)據(jù)接口，分別用于點(diǎn)單以及數(shù)組數(shù)據(jù)的添加。當(dāng)序列中的數(shù)據(jù)更新后，TeeChart控件自動(dòng)將序列中的數(shù)據(jù)以折線連接并顯示在圖表中。

(1)向Series中添加一個(gè)點(diǎn)：

m_chart.Series(0).AddXY(x,y,“Lab”,RGB (255,0,0))；

(2)以數(shù)組的形式添加一組數(shù)據(jù)：

m_chart.Series(0).AddArray(200000,YValues,XValues)；

該接口通常用于歷史曲線顯示時(shí)，數(shù)據(jù)大量添加的情況，序列數(shù)據(jù)添加完成后才進(jìn)行一次圖形的更新，相比AddXY接口，其效率有極大提高。

(3)修改數(shù)據(jù)：

m_chart.Series(0).GetValueLists().GetItems(0).SetValue(index,newValue)；

(4)刪除數(shù)據(jù)：

m_chart.Series(0).Delete(x);

4 統(tǒng)計(jì)特性的實(shí)現(xiàn)(Implementation of statistical characteristics)

對(duì)TeeChart 顯示的曲線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，需要利用TeeChart開放的繪圖事件接口來實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)增加鼠標(biāo)按下事件處理函數(shù)OnMouseDownTchartCurve，在鼠標(biāo)左鍵按下的時(shí)刻，記錄當(dāng)前的坐標(biāo)位置，并設(shè)置bMouseFlag變量，表示進(jìn)入框選模式。

(2)增加鼠標(biāo)移動(dòng)事件處理函數(shù)OnMouseMoveTchartCurve，當(dāng)處于框選模式時(shí)，移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)框選出需要統(tǒng)計(jì)分析的曲線塊。

(3)增加鼠標(biāo)按鍵彈起事件處理函數(shù)OnMouseUpTchartCurve，在鼠標(biāo)左鍵彈起的時(shí)刻，清除bMouseFlag變量，退出框選模式，并記錄下此時(shí)的坐標(biāo)位置。利用兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)確定矩形框，并將兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到曲線顯示的坐標(biāo)系，得到數(shù)據(jù)塊起始、結(jié)束的橫坐標(biāo)，以此范圍計(jì)算數(shù)據(jù)塊的統(tǒng)計(jì)信息。

(4)增加繪圖完成事件處理函數(shù)AfterDrawTchart，在該函數(shù)中增加計(jì)算完成曲線塊的統(tǒng)計(jì)信息功能，TeeChart在繪圖結(jié)束后將自動(dòng)調(diào)用該函數(shù)。

幾個(gè)關(guān)鍵函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)代碼如下所示：

基于TeeChart控件完成的轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)試軟件，其完成界面如圖3所示，在該圖示區(qū)域的左上角，輸出了當(dāng)前選定數(shù)據(jù)塊的統(tǒng)計(jì)信息，并且指示出了當(dāng)前選定的Series，以及選定數(shù)據(jù)塊的范圍。此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行正弦運(yùn)動(dòng)，圖中區(qū)域?qū)崟r(shí)顯示了用戶位置曲線，可以看到該模式啟動(dòng)和停止時(shí)振幅的變化過程，以及在平穩(wěn)正弦運(yùn)動(dòng)中的一些統(tǒng)計(jì)信息，極大地方便了轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)試過程。

圖3 利用TeeChart接口實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)功能Fig.3 Implementation of statistical function using TeeChart interface

5 結(jié)論(Conclusion)

針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)試測(cè)試軟件調(diào)試數(shù)據(jù)的圖形顯示需求，介紹了TeeChart控件在軟件開發(fā)過程中的應(yīng)用。利用TeeChart提供的屬性和方法，可實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的繪制，并且通過自定義TeeChart事件接口函數(shù)的方法，實(shí)現(xiàn)了曲線數(shù)據(jù)塊的統(tǒng)計(jì)分析功能，只要稍加修改并添加其他曲線分析算法，就可以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜、豐富的曲線分析功能，可以顯著縮短軟件的開發(fā)周期和成本?；赥eeChart的開發(fā)應(yīng)用并不局限于轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)試軟件，對(duì)于其他具有數(shù)據(jù)圖形化顯示需求的軟件開發(fā)，也有一定的參考價(jià)值。