摘要
计算机技术的飞速发展使得其在自动化系统中的应用日益增强。大量监控、图像数据显示软件活跃在自动化工业及自动化教学领域。同时，软件系统的日益复杂化使得模块化开发变得尤为重要。本课题所设计的基于C#的波形显示控件就可在微软.NET平台下进行代码功能重用，达到模块化开发和快速开发的目的，使得程序员能够集中精力设计软件的具体业务流程，而不必担心波形呈现的问题。
本文先介绍了.NET平台下用户控件开发的基本方法，以及用C#描述的GDI+图形开发技术，然后提出一种基于C#的波形显示控件的设计思路，并对波形坐标值转换、坐标标尺、工具栏、局部放大等具体的设计细节进行详细解析。
本课题设计的波形显示控件实现了同时显示多条数据曲线、局部放大查看、波形显示自动调整最佳坐标范围、动态显示波形等功能。创新之处在于设计了一种方法，使得波形显示控件的坐标轴的起点值和终点值能够以浮点数显示，并自动根据当前波形显示控件的大小，描绘出符合用户视觉的坐标标尺。
最后，还设计了一个波形显示控件的演示程序，用于介绍该控件的使用方法以及功能测试，并提出了该波形显示控件可改进的地方。
关键词：波形显示控件；C#；GDI+；动态波形
目 录
1 绪论
1.1 课题背景
1.2 波形显示控件实现的功能
2 主要开发技术介绍
2.1 .NET用户控件介绍
2.2 GDI+技术介绍
3 波形显示控件整体设计
3.1 数据存储结构的设计
3.2 控件界面模块的设计
3.3 控件工作流程的设计
4 波形显示控件各细节的实现
4.1 坐标值和标尺的实现
4.1.1 坐标相关的成员变量
4.1.2 坐标标定权值的概念
4.1.3 坐标标尺的绘制
4.1.4 子标尺线的选择性显示
4.2 数据点的描绘
4.2.1 数据值转换为坐标值
4.2.2 溢出坐标范围的数据点的处理
4.2.3 遍历所有数据线并绘制出
4.3 波形显示区域网格的实现
4.3.1 网格相关的成员变量
4.3.2 网格的绘制
4.4 工具栏按钮的实现
4.4.1 工具栏按钮相互关系
4.4.2 工具栏提示标签的实现
4.5 波形放大功能的实现
4.5.1 局部放大选择框的实现
4.5.2 放大选择框的鼠标操作
4.5.3 放大选择框的按钮操作
4.5.4 更新数据显示范围为放大的范围
4.6 坐标自动调整及恢复默认坐标的实现
4.6.1 坐标自动调整功能
4.6.2 恢复默认坐标范围功能
4.7 波形显示控件接口的实现
4.7.1 控件基本属性
4.7.2 控件外观样式
4.7.3 控件绘图接口
4.8 波形显示控件其他细节的处理
4.8.1 坐标值产生遮盖时的处理
4.8.2 波形显示控件大小改变时的处理
4.8.3 按钮点击时进行禁用操作
4.8.4 右键菜单的显示
4.8.5 XML注释以及智能提示
5 波形显示控件功能的演示和使用
5.1 波形显示控件演示程序的设计
5.2 波形显示控件功能的演示
5.2.1 外观样式的更改
5.2.2 波形显示演示
5.2.3 波形显示控件在实际项目中的使用
6 课题总结
参考文献
1 绪论
1.1 课题背景
波形显示控件广泛见于监控测量，图像数据显示等自动化相关软件中，更是组态软件必不可少的一部分。例如美国国家仪器有限公司（National Instruments）的NI Measurement Studio集成式套件以及LabView图形化程序开发环境等，都包含技术成熟的波形显示控件，功能丰富且强大。
目前购买成熟的自动控制相关的第三方控件库往往需要支付较高的费用，且大多数项目只用到些许专业性控件，例如一个喷管实验平台软件，图形用户界面只需要波形显示控件、U型差计控件和压力表控件，因此不适合科研机构以及中小型软件开发公司。所以掌握简单的控件开发技术，并开发属于自己团队或公司的控件库，从而降低软件开发成本，显得十分必要。
微软的.NET解决方案依据其对已有代码的互操作性、简化部署、分布式、高效开发等诸多优点，完全胜任自动化系统软件的开发。C#是微软为.NET平台开发的一门语言，通过.NET平台可以轻松使用GDI+技术开发可重用的用户图形界面控件。GDI+是目前在Windows窗体应用程序中以编程方式呈现图形的唯一方法，它使程序设计者可以创建图形、绘制文本以及将图形图像作为对象操作，旨在提供较好的性能并且易于使用。
波形显示控件因为涉及到坐标系、数据显示方式、精确度、实时性等因素，存在一定的开发难度。本课题意在使用微软.NET平台下的C#语言，提供一种坐标计算方法，解决自动调整最佳坐标范围，以符合用户视觉的方式显示坐标标尺，并通过GDI+技术显示波形数据，具有一定的实际开发参考价值。开发完成后的波形显示控件，可以快速嵌入到.NET平台下的软件工程中，开发者只需简单的操作，就可以使用该控件友好地显示波形数据，从而达到快速开发的目的。
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1.2 波形显示控件实现的功能
本课题所设计的波形显示控件，主要实现以下功能：
（1）多条波形数据的显示。
该波形显示控件能够同时显示多条波形数据，用户能够控制每条波形数据的显示颜色、线宽、线帽、以及线转折的样式。并且提供了三种波形数据显示的方式：连续数据线、离散点、条形图。
（2）友好坐标标尺的显示。
该波形显示控件能够根据当前显示数据的坐标范围，友好地显示坐标标尺。例如X轴坐标起始值为34.2，结束坐标值为100.7，则控件不是简单得将坐标10等分并显示并不友好的坐标值，而是通过计算当前波形显示控件的大小，显示40、50……这样的友好的坐标值，并判断是否需要继续在40到50的坐标值之间显示更小分度的坐标值。
（3）波形显示区域网格的显示。
该波形显示控件可以显示同坐标标尺的坐标线相对应的网格，使得用户能够更直观地观察波形数据。
（4）波形的局部放大。
该波形显示控件提供了波形局部放大的功能。并根据实际使用和测试，控制了波形放大的精度，以免产生数据溢出的问题。
（5）坐标自动调整。
该波形显示控件能够根据当前要显示的波形数据的值，自动选择最佳的坐标范围，来直观地在控件的波形显示区域显示完整的波形曲线。
（6）外观颜色方案的修改。
该波形显示控件能够修改外观样式，诸如背景色、网格颜色、坐标线颜色、坐标值颜色等都可以进行调整，以使控件外观能够符合软件整体风格。
（7）其他细节。
该波形显示控件还设计了一个工具栏，可以方面地使用网格显示、局部放大、坐标自动调整、恢复默认坐标功能。另外还设计右键菜单，能够显示当前鼠标位置的具体坐标值，以及工具栏按钮的快捷按钮。
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2 主要开发技术介绍
2.1 .NET用户控件介绍
在微软.NET平台下，可以设计出在应用程序内部或应用程序之间提供一致性行为和用户界面的复合控件，即用户控件。用户控件可以是某个应用程序的本地控件，也可以编译成DLL供多个应用程序使用。
用户控件极大限度的帮助程序员进行代码重用和快速开发。通常用户控件通过继承UserControl基类，并组合微软提供的基础控件，如Button控件、PictureBox控件、Label控件等，然后进行功能的扩充和组合，从而创建出特定功能的用户控件。
在Visual Studio 2005下使用C#开发.NET用户控件，可以通过新建Windows控件库来实现。创建成功后软件会自动从UserControl基类继承一个类，并允许通过设计视图添加所需要的已有控件。 
