锂电池化成系统曲线的绘制与开发

2024年4月19日发(作者：)

锂电池化成系统曲线的绘制与开发

摘 要：阐述了运用VC++6.0对锂电池化成远程控制系统软件中

历史曲线绘制的开发方法及思路，并介绍了有关数据库的设计方法。

采用双缓冲的绘图方式，提高绘图过程中响应速度以及解决了绘图过

程中屏幕闪烁的问题。同时还介绍了如何使用鼠标跟随、键盘跟踪的

方法精确显示曲线上的每一点。对于选择参量多、记录时间较长时，

如果需要观察数据的局部变化趋势，可采用曲线放大功能，使观察数

据变得方便简洁。

关键词：双缓冲；鼠标跟随；键盘跟踪；坐标转换；曲线放大；

MFC绘图

0 引言

数据存储和数据曲线的实现是开发监控软件的重要环节，数据存

储方式的设计对程序的通用性及运行效率具有显著影响，数据曲线包

括实时曲线和历史曲线，实时曲线反映的是监控参数的当前值及变化

趋势，是当前工作状态的直观描述，历史曲线是对存储于数据库中的

历史数据进行图形显示以反映系统在过去一段时间内监测数据的变

化趋势，在研究系统以前工作状态和进行系统故障诊断时具有重要的

作用。在数据判读软件中数据的曲线复现功能应用较广。曲线显示直

观、生动，在时间轴上具有很强的可比性。数据判读时可以使用这项

功能进行设备工作周期判断。在选择参量多，记录时间较长时，如果

需要观察数据的局部变化趋势可以采用曲线放大功能，还应实现坐标

值的重画以配合区域的调整，观察数据变得方便简洁。本文将详细介

绍VC++6.0 环境下实现数据库读取历史数据、历史曲线的绘制方法、

鼠标跟随、键盘跟踪、以及曲线局部放大功能的方法。

1 历史曲线开发要求

历史曲线反映的是过去一段时间内某个或者多个检测点的变

化趋势，并供工艺人员分析工艺流程的稳定性和故障原因，设计时考

虑了以下几个原则：①必须显示对应每一个工位上电池所有的历史数

据；②时间坐标必须根据实际采样点的个数来确定，并以此确定时间

刻度；③当同时显示多根曲线时，注明各自对应的颜色来标识该曲线；

④必须有游标来显示坐标图里的数据采集时间和数据的大小；⑤对于

每一条曲线都具有键盘微调的功能；⑥对于每一个转折点处的曲线具

有放大的功能。

2 关键技术

在绘制历史数据曲线以前，我们需要从设备中获取电池化成过

程中的各项数据，比如：电流，电压，容量以及温度。当我们获得数

据后需要将数据存储到一定的容器中以供绘制曲线的使用，在这里我

们采用SQL Server数据库进行数据的存储，从而达到海量数据的存

储功能。它采用静态结果设计和动态行为设计(应用设计)分离的设计

方式，其中数据库结构设计包括数据需求分析、概念设计、逻辑设计、

物理设计等；数据库动态行为设计包括功能需求分析、功能设计、事

务设计、程序说明、应用程序的设计、调试、运行等。同时它取代文

本文件的存储方式，解决了响应速度过低以及存储容量过少的问

题．

绘制曲线采用双缓冲的绘图模式，双缓冲使用内存缓冲区来解

决由多重绘制操作造成的闪烁问题，当启用双缓冲时，所有绘制操作

首先呈现到内存缓冲区，而不是屏幕上的绘图图面。所有绘制操作完

成后，内存缓冲区直接复制到与其关联的绘图图面。因为在屏幕上只

执行一个图形操作，所以消除了由复杂绘制操作造成的图像闪烁。另

外相比传统的绘图方式，双缓冲绘图模式克服了绘图效率过低的弊

端。

3 详细设计

3.1 读取电池化成过程中的历史数据

数据库访问技术采用微软公司最新的数据库访问技术

ADO(ActiveX Data Objects)，ADO是建立旨在OLEDB之上的高层数

据库访问技术，它封装了OLEDB所提供的借口，使用户能够编写应

用程序以通过OLEDB提供者访问和数据库服务器中的数据，由于它

基于组件对象模型，占用内存少，具有易于使用、占用内存少，访问

速度快的特点，得到了大范围的应用。对于本系统，预编译器命令

#import加载在StdAfx.h的头文件中，

#import "C:Program FilesCommon

no_namespace "

rename("EOF","adoEOF")rename("BOF","adoBOF")

导入ADO DLL，进行预编译，产生头文件.tlb 和.dll之后，

* *App::InitInstance()初始化COM环境::CoInitialize(NULL),并进

行连接．然后可以根据输入的查询电池工位号进行数据查询，完成所

有的ADO活动后，还必须在* *App::INitInstance()里关闭初始化COM

环境::CoUninitialize()。

3.2 双缓冲绘制曲线

在绘制曲线时，我们创建一个基于CView的类，在OnDraw(CDC*

pDC)中绘制曲线，当绘制的曲线数据量很大时，绘图可能需要几秒

钟甚至更长的时间，而且有时还会出现闪烁现象，为了解决这些问题，

本文采用双缓冲技术来绘图。

双缓冲即在内存中创建一个与屏幕绘图区域一致的对象，先将

图形绘制到内存中的这个对象上，再一次性将这个对象上的图形拷贝

到屏幕上，这样能大大加快绘图的速度。双缓冲实现过程如下：①在

内存中创建与画布一致的缓冲区；②在缓冲区画图；③将缓冲区位图

拷贝到当前画布上；④释放内存缓冲区。我们可以先在内存中作图，

然后用此函数将做好的图复制到前台，同时禁止背景刷新，这样就消

除了闪烁,实现的程序如下：

OnDraw(CDC *pDC)

｛

CDC MemDC;//首先定义一个显示设备对象

CBitmap MemBitmap;//定义一个位图对象

CompatibleDC(NULL); //建立与屏幕显示兼容的

内存显示设备

Mem Compatible Bitmap(pDC,nWidth,nHeight); //

建立一个与屏幕显示兼容的位图

Cbitmap *pOldBit= Object (& Mem Bitmap); //将

位图选入到内存显示设备中

lidRect(0,0,nWidth,nHeight,RGB(255,255,255)); //

先用背景色将位图清除干净

//绘图

(……);

(……);

pDC->BitBlt(0,0,nWidth,nHeight,&MemDC,0,0,SRCCOPY); //将

内存中的图拷贝到屏幕上进行显示

//绘图完成后的清理

Object(pOldBit);

Object();

DC();

}

3.3 鼠标跟随

由于绘制的曲线数据量偏大，为了满足客户可以随时看到采样

过程中的数据，因此我们做了鼠标跟随功能。在OnMouseMove(UINT

nFlags,CPoint point) 消息响应函数中，鼠标移动时，不断更新移动中

鼠标的位置，同时将point赋值给全局变量m_mousepoint，同时不断

地更新视图调用Invalidate()函数，在OnDraw(CDC *pDC)中计算此点

的逻辑坐标DPtoLP()，并查询相应的历史数据，画出鼠标跟随光标，

(m_mousepoint.x,m_top);//m_top为绘制波形矩

形框的顶端

(m_mousepoint.x,m_bottom);//m_bottom)为绘制波

形矩形框的底端

此后显示该采样时刻的数据，流程图如下：

图１ 鼠标跟随流程

3.4 键盘跟踪

当数据量偏大，我们操作鼠标不容易精确跟随窗口中的每一

个采样点的值时，我们可以采用键盘操作的方式进行微调，进而使曲

线上的每一个点能够准确的呈现在用户面前。在OnKeyDown(UINT

nChar,UINT nRepCnt,UINT nFlags) 消息响应函数中，我们捕获键盘

按下的消息，

if (nChar==VK_DOWN||nChar==VK_PRIOR)//查看此时刻采

样点的前一个采样数据，并将此信息传递给OnDraw(CDC *pDC)中进

行响应

if (nChar==VK_UP||nChar==VK_NEXT)//查看此时刻采样点的

下一个采样数据，并将此信息传递给OnDraw(CDC *pDC)中进行响应

获取了键盘消息之后将消息传递给OnDraw(CDC *pDC)函数，进

行鼠标跟随光标的重绘以及显示相应点的历史数据值。其流程图如下

所示：

3.5 曲线的局部放大功能

曲线显示直观、生动，在时间轴上具有很强的可比性，数据判

读软件在数据判读时可以使用这项功能进行设备工作周期判读，在选

择变量多、记录时间较长时，如果需要观察数据的局部变化趋势，可

以采用曲线放大功能，还应该事先坐标值的重画以配合区域的调整，

观察数据变得方便简洁。

图2 键盘操作流程

3.5.1 曲线放大的原理介绍

绘制曲线的基本原则如下首先要为曲线建立两个坐标轴，其次

要将参数映射成坐标系上的点，最后将点依次相连形成曲线。对于数

据复现曲线来说X 轴(横轴)一般为时间(s) 起始和终止点为所选中数

据段的开始和结尾，Y 轴(纵轴)的零点和极点为所选曲线的最小值和

最大值。具体的实现方法如下：

Y 轴:确定鼠标的起始点(m_startpoint)和终止点(m_endpoint)后,

为Y 轴设立放大系数(ymagnify)以及最大和最小值

ymagnify=()/(m_endpoint.y-m_startpoint.y);

rect为放大前的矩形框，为放大前矩形框的底端，

为放大前矩形框的顶端．

Y轴的最大值和最小值计算方法：

最大值=m_startpoint.y/()*yscale;

最小值=m_endpoint.y/()*yscale;yscale为窗口带单位的

坐标高度。

X 轴：同样为X 轴设立放大系数，其计算公式如下

xmagnify=()/(m_endpoint.x-m_startpoint.x);

，分别为放大前矩形框的右端和左端。

X轴的最大值和最小值计算方法：

最大值＝m_startpoint.x/()*xscale;

最小值=m_endpoint/()*xscale;xscale为窗口带单位的坐

标宽度

坐标变化：设转换前波形中某点的坐标为(oldx,oldy),则

newx=(oldx-X轴最小值)/(X轴最大值-X轴最小值)*窗口的屏幕宽度；

newy=(oldy-Y轴最小值)/(Y轴最大值-Y轴最小值)*窗口的屏幕高度；

3.5.2 设计算法的流程图

3.5.3 功能演示

实际应用中,曲线输出以后选择放大曲线功能左键按下点为

m_startpoint,到达指定的区域后左键弹起,点为m_endpoint ，在选定区

域后系统自动进行全部曲线与坐标轴的重绘。

4 结束语

该功能模块主要完成了在工业监控软件中，需要实时查看在

过程反应当中不同时刻的数据，通过曲线取代报表的形式呈现给现场

操作人员，让他们能够及时发现存在问题的设备，从而大大提高他们

的工作效率。本文的重难点是曲线放大过程中参数的修改,只要参数

修改得正确完成预定的功能就较为简单,在确定位置时，为了多次放

大在每次起始与结尾的位置都使用数组进行保留，将获得的数据写入

数组尾部，其次是要注意数值与比例系数放大系数之间的关系，尤其

是纵坐标的变化。通过实际应用表明该方法确实简洁方便，实用性强。

参考文献：

[1] 邱仲潘，柯渝，谢燕华．Visual C++6从入门到精通[M]．北

京：电子工业出版社，2005.

[2] 候俊杰．深入浅出MFC（第2版）[M]．武汉：华中科技大

学出版社，2005.

[3] 辛长安，王彦国．Visual C++权威剖析——MFC的原理、机

制与开发实例[M]．北京：清华大学出版社，2008.