Qt-SmartDashboard - 智能仪表盘监控系统

项目介绍

Qt-SmartDashboard 是一个基于 Qt5 的工控风格智能仪表盘监控软件，用于实时监控和显示 STM32 设备上报的传感器数据。软件支持串口通信、实时曲线图表、自定义仪表盘控件、数据记录与回放等功能，适用于工业自动化、环境监测、设备调试等场景。

功能特性

• 串口通信管理：自动扫描可用串口，支持波特率/数据位/停止位/校验位配置
• 实时数据解析：支持 JSON 格式数据帧，带帧头检测和 CRC 校验
• 自定义仪表盘控件：QPainter 手绘弧形仪表，渐变色进度条、刻度线、数值动画
• 实时波形图表：4 通道实时滚动曲线（温度/湿度/光照/气压），自动 Y 轴缩放
• 状态面板：卡片式传感器值显示，连接状态指示灯
• 数据记录与回放：按天生成 CSV 文件，支持带时间戳记录和回放控制
• 工控风格 UI：Catppuccin 深色主题，工业监控 HMI 风格

支持的传感器数据

传感器	字段	单位	范围
温度	T	°C	-40 ~ 85
湿度	H	%RH	0 ~ 100
光照	L	Lux	0 ~ 65535
气压	P	hPa	300 ~ 1100

数据协议

STM32 上报 JSON 数据帧格式：

{"T":25.3,"H":65.2,"L":450,"P":1013.25,"ts":123456}

帧结构：[0xAA][0x55][JSON数据][CRC16][0x0D][0x0A]

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技术架构

Qt-SmartDashboard/
├── CMakeLists.txt          # CMake 构建脚本
├── README.md               # 项目文档
├── .gitignore              # Git 忽略规则
├── include/                # 头文件目录
│   ├── mainwindow.h        # 主窗口
│   ├── serial_port_manager.h  # 串口管理器
│   ├── data_parser.h       # 数据协议解析器
│   ├── gauge_widget.h      # 自定义仪表盘控件
│   ├── wave_chart_widget.h # 自定义波形图控件
│   ├── status_panel.h      # 状态面板控件
│   └── data_logger.h      # 数据记录器
├── src/                    # 源文件目录
│   ├── main.cpp            # 程序入口
│   ├── mainwindow.cpp      # 主窗口实现
│   ├── serial_port_manager.cpp  # 串口管理器实现
│   ├── data_parser.cpp     # 协议解析器实现
│   ├── gauge_widget.cpp    # 仪表盘控件实现
│   ├── wave_chart_widget.cpp    # 波形图控件实现
│   ├── status_panel.cpp    # 状态面板实现
│   └── data_logger.cpp     # 数据记录器实现
└── resources/              # 资源文件目录
    ├── style.qss           # 工控风格深色主题样式表
    └── icons.qrc           # Qt 资源文件

模块依赖关系

MainWindow
 ├── SerialPortManager  ──→ DataParser
 ├── GaugeWidget        (×4: 温度/湿度/光照/气压)
 ├── WaveChartWidget    (4通道实时曲线)
 ├── StatusPanel        (状态指示卡片)
 └── DataLogger         (CSV 记录/回放)

技术栈

• 语言: C++11/14
• 框架: Qt 5.12+
• 模块: Core, Widgets, SerialPort, Charts
• 构建: CMake 3.14+
• 样式: QSS (Catppuccin 深色主题)

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构建方法

前提条件

1. 安装 Qt 5.12 或更高版本（需包含 SerialPort 模块）
2. 安装 CMake 3.14 或更高版本
3. 支持的编译器：
   • Windows: MSVC 2015+ 或 MinGW
   • Linux: GCC 5+
   • macOS: Clang

构建步骤

Windows (MSVC)

# 配置 Qt 环境变量
set CMAKE_PREFIX_PATH=C:/Qt/5.15.2/msvc2019_64

# 创建构建目录
mkdir build && cd build

# 生成项目
cmake .. -G "Visual Studio 16 2019" -A x64

# 编译
cmake --build . --config Release

Windows (MinGW)

set CMAKE_PREFIX_PATH=C:/Qt/5.15.2/mingw81_64
mkdir build && cd build
cmake .. -G "MinGW Makefiles"
cmake --build .

Linux

export CMAKE_PREFIX_PATH=/opt/Qt/5.15.2/gcc_64
mkdir build && cd build
cmake ..
make -j$(nproc)

Qt Creator 构建

1. 打开 Qt Creator
2. 选择 "打开文件或项目"，选择 CMakeLists.txt
3. 配置构建套件 (Kit)
4. 点击 "构建" → "构建项目"

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使用说明

1. 连接设备

1. 通过 USB 串口线连接 STM32 设备
2. 在菜单栏选择 "设置" → "串口配置"
3. 选择正确的 COM 端口和波特率（默认 115200）
4. 点击 "连接" 按钮

2. 实时监控

• 仪表盘显示各传感器当前值，弧形进度条随数值变化
• 波形图实时滚动显示 4 通道数据变化趋势
• 状态面板以卡片形式显示当前传感器读数

3. 数据记录

• 连接后自动开始数据记录
• CSV 文件按日期保存在 logs/ 目录
• 文件名格式：sensor_data_YYYYMMDD.csv

4. 数据回放

1. 在菜单栏选择 "工具" → "数据回放"
2. 选择要回放的 CSV 文件
3. 使用播放控制（播放/暂停/停止/速度调节）

5. 快捷键

快捷键	功能
F5	连接/断开串口
F6	开始/停止记录
F7	清除波形数据
Ctrl+O	打开回放文件
Ctrl+Q	退出程序

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STM32 端参考

STM32 端需要按照以下协议格式上报数据：

// 数据帧格式
// [0xAA][0x55][JSON字符串][CRC16低字节][CRC16高字节][0x0D][0x0A]

// 示例代码（基于 HAL 库）
void SendSensorData(float temp, float humi, uint16_t light, float pressure) {
    char json_buf[128];
    int len = snprintf(json_buf, sizeof(json_buf),
        "{\"T\":%.1f,\"H\":%.1f,\"L\":%u,\"P\":%.2f,\"ts\":%lu}",
        temp, humi, light, pressure, HAL_GetTick());

    uint8_t frame[256];
    uint16_t idx = 0;

    // 帧头
    frame[idx++] = 0xAA;
    frame[idx++] = 0x55;

    // JSON数据
    memcpy(&frame[idx], json_buf, len);
    idx += len;

    // CRC16校验
    uint16_t crc = CRC16_Calc(&frame[2], len);
    frame[idx++] = crc & 0xFF;
    frame[idx++] = (crc >> 8) & 0xFF;

    // 帧尾
    frame[idx++] = 0x0D;
    frame[idx++] = 0x0A;

    HAL_UART_Transmit(&huart1, frame, idx, 100);
}

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许可证

MIT License

作者

蔡浩宇 (Cai Haoyu) · GitHub