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Python串口接收数据并实时显示波形 - Windows

陈拓 2025/04/10-2025/04/10

1. 安装Python

• 从Microfoft Store安装

点击获取

• 安装完成

2. 连接串口设备

• 查看串口号

串口号COM4。

• 通过串口助手查看串口数据

随意安装一个串口助手就行，我这个是从Microfoft Store安装的。

查看完数据要关闭串口，否则下面的程序会因为串口被占用而无法运行。

3. 使用 Python 读取串口数据

3.1 写代码文件

• 打开一个命令行终端
• 用下面的命令通过记事本（Notepad）编辑Python代码文件

notepad serial-data.py

创建新文件：

import serialtry:# 打开串口连接# 'COM4' 是串口名称，你需要根据实际情况修改# 115200 是波特率，要和发送端保持一致# timeout=1 表示超时时间为 1 秒ser = serial.Serial('COM4', 115200, timeout=1)print(f"成功连接到串口: {ser.name}")while True:# 读取一行数据data = ser.readline().decode('utf-8').strip()if data:print(f"接收到的数据: {data}")except serial.SerialException as e:print(f"串口连接出错: {e}")
except KeyboardInterrupt:print("用户手动终止程序。")
finally:if 'ser' in locals() and ser.is_open:ser.close()print("串口已关闭。")

• 代码说明

1. 导入模块：导入 serial 模块以使用串口通信功能。
2. 打开串口：使用 serial.Serial 函数打开指定的串口，需要传入串口名称、波特率和超时时间。
3. 读取数据：在一个无限循环中，使用 ser.readline() 方法读取一行数据，并将其解码为字符串。
4. 异常处理：使用 try-except 块捕获可能出现的串口连接错误和用户手动终止程序的情况。
5. 关闭串口：在程序结束时，确保关闭串口连接，释放资源。

3.2 安装pyserial库

为Python 环境安装 pyserial 库，以实现串口通信。

pip install pyserial

警告：脚本pyserial-miniterm.exe和pyserial-ports.exe安装在'C:\Users\26025\AppData\Local\Packages\PythonSoftwareFoundation中。Python.3.13_qbz5n2kfra8p0\LocalCache\local packages\Python313\Scripts'不在环境变量PATH中。

可以将此目录添加到PATH中。

3.3 测试

• 运行Python程序

python serial-data.py

Ctrl+C退出程序。

• 数据格式

接收到的数据: x_value: 5.654867, y_value: -0.533738

接收到的数据: x_value: 5.969026, y_value: -0.355825

接收到的数据: x_value: 0.000000, y_value: 0.000000

接收到的数据: x_value: 0.314159, y_value: 0.372770

接收到的数据: x_value: 0.628319, y_value: 0.559154

接收到的数据: x_value: 0.942478, y_value: 0.838731

4. 将读出的数据以波形显示

4.1 写代码文件

• 用下面的命令通过记事本（Notepad）编辑Python代码文件

notepad serial-plot.py

创建新文件：

import serial
import matplotlib.pyplot as plttry:ser = serial.Serial('COM4', 115200, timeout=1)print(f"成功连接到串口: {ser.name}")# 初始化存储 x 和 y 值的列表x_values = []y_values = []# 初始化图形窗口plt.ion()fig, ax = plt.subplots()while True:# 读取一行数据data = ser.readline().decode('utf-8').strip()if data:print(f"接收到的数据: {data}")try:# 提取 x_value 和 y_valuex_str = data.split('x_value: ')[1].split(',')[0]y_str = data.split('y_value: ')[1]x = float(x_str)y = float(y_str)x_values.append(x)y_values.append(y)# 绘制波形图ax.clear()ax.plot(x_values, y_values)plt.draw()plt.pause(0.1)except (IndexError, ValueError):print("数据解析出错，请检查数据格式。")except serial.SerialException as e:print(f"串口连接出错: {e}")
except KeyboardInterrupt:print("用户手动终止程序。")
finally:if 'ser' in locals() and ser.is_open:ser.close()print("串口已关闭。")plt.close()

• 代码说明

1. 导入模块：新增导入 matplotlib.pyplot 模块，用于绘图。
2. 初始化列表：定义 x_values 和 y_values 列表，用来存储从串口接收到的 x 和 y 值。
3. 初始化图形窗口：使用 plt.ion() 开启交互模式，创建图形窗口和坐标轴。
4. 数据解析：在接收到数据后，通过字符串分割和类型转换提取出 x 和 y 值，并添加到对应的列表中。
5. 绘图：每次接收到新数据后，清空当前图形，重新绘制 x 和 y 的波形图，然后更新图形窗口。
6. 异常处理：添加了对数据解析过程中可能出现的 IndexError 和 ValueError 的处理。
7. 关闭资源：在程序结束时，关闭串口连接和图形窗口。

4.2 安装matplotlib库

这个库用于在Python 环境中绘制图形。

pip install matplotlib

4.3 测试

• 运行Python程序

python serial-plot.py

近似正弦波。