WPF自定义控件(1)——仪表盘设计[1]

0、小叙闲言

又接手一个新的项目了,再来一次上位机开发。网上有很多控件库,做仪表盘(gauge)的也不少,功能也很强大,但是个人觉得库很臃肿,自己就计划动手来写一个控件库,一是为学习,二是为了项目。下面是我花了一下午的时间做出来的,先看效果: 


这个表盘当前还比较丑,后面会一步一步地完善它的,包括各种美化,相信自己能做到的,加油!!这也是我个人第一次写博客,我会坚持下去,同时也会尽力表述清楚每一个技术细节。源码地址:https://github.com/Endless-Coding/MyGauge/blob/master/CustomControl.zip

1、表盘总体设计

 一个表盘,就简单来看,应该由四个部分组成,即:表盘外轮廓、刻度(包括小刻度和大刻度)、刻度值、指针。在制作的过程中,略微用了一些数学知识,只要用心思考,都很容易的。设计外观的过程中,用到了对应如下知识点。当然也包括一些C#和WPF的基础知识,如果有不清楚的地方,可以看看刘铁猛老师的《深入浅出WPF》

表盘外轮廓 刻度 刻度值 指针
Path路径绘图 直线 TextBlock控件 Path路径绘图

2、表盘外轮廓

 初步设计,外轮廓由三段组成:yellow、green、red,借助WPF强大的绘图功能,做了一个渐变色,稍微美化了一下,如下图。(此圆的半径为:200px)

明显可以看出来,这个圆由三段弧组成的,如果观察仔细的话,可以隐约看到2根小白线,就是三段弧的分界处。

1.黄色弧绘制

代码如下:

 1 <Path StrokeThickness="30" Width="420" Height="400" StrokeStartLineCap="Round">
 2     <Path.Data>
 3         <PathGeometry Figures="M 0,200 A 200,200 0 0 1 58.57864,58.57864"/>
 4     </Path.Data>
 5     <Path.Stroke>
 6         <LinearGradientBrush StartPoint="0,0" EndPoint="0,1">
 7             <LinearGradientBrush.GradientStops>
 8                 <GradientStop Offset="0" Color="Green"/>
 9                 <GradientStop Offset="1.0" Color="Yellow"/>
10             </LinearGradientBrush.GradientStops>
11         </LinearGradientBrush>
12     </Path.Stroke>
13 </Path>

其中最为关键的代码是第3行。对其数据点的解释如下表。有不明白的地方,先记下来,后面也会用到,会慢慢理解的。

M 0,200 A 200,200 0 0 1 58.57864,58.57864

M是Path绘图的起点标记

弧的起点坐标为(0,200)

A(arc)是弧的标记

(200,200)表示x轴半径:200;y轴半径:200

圆弧旋转角度[0](有起点和终点,个人感觉这个值并没有什么用)

优势弧的标记[0](否,弧角度小于180)

正负角度标记[1](顺时针画圆)

表示终点,用数学公式计算出来的

(58.57864,58.57864)的计算方式如下:

黄色弧占1/4,故其角度为180*1/4=45度,黄色点的坐标计算如下图。

2.绿色和红色弧绘制

 有了上面黄色弧绘制作为基础,绿色和红色都是同样的道理,下面直接给出绘制三段弧的代码

 1 <Path Stroke="Yellow" StrokeThickness="30" Width="420" Height="400" StrokeStartLineCap="Round">
 2     <Path.Data>
 3         <PathGeometry Figures="M 0,200 A 200,200 0 0 1 58.57864,58.57864"/>
 4     </Path.Data>
 5 </Path>
 6 <Path Stroke="Green" StrokeThickness="30" Width="420" Height="400">
 7     <Path.Data>
 8         <PathGeometry Figures="M 58.57864,58.57864 A 200,200 0 0 1 341.42136,58.57864" />
 9     </Path.Data>
10 </Path>
11 <Path Stroke="Red" StrokeThickness="30" Width="420" Height="400" StrokeEndLineCap="Round">
12     <Path.Data>
13         <PathGeometry Figures="M 341.42136,58.57864 A 200,200 0 0 1 400,200" />
14     </Path.Data>
15 </Path>

代码的重点在加粗的数字部分,为保证代码简洁,结构清晰,去掉了渐变色的处理,后面再加上。上述代码的效果如下图:

3、表盘刻度绘制

对于表盘刻度,是由许多直线段组成,同样可以用XAML语言绘制出来。但是这样,代码量有点大,同时我们也要手动输入许多坐标值,方法很笨,完全没有发挥出C#的功力。下面我先用XAML语言写出一个刻度(小刻度),以说明原理,然后用C#语言在后台绘出所有刻度,这样便于后期代码的维护和仪表盘的个性化定做。在20度角的直线刻度两个坐标的计算如下图所示。直线刻度的起点是在圆心为(200,200),半径为180的圆上;终点是在圆心为(200,200),半径为170的圆上。

根据上述计算出的结果,写出直线的XAML语言的代码和效果如下:

<Line Stroke="Green" StrokeThickness="2" X1="30.85533" Y1="138.43637" X2="40.25225" Y2="141.85658"/>

1.小刻度绘制

有了上面的基础知识,所有的小刻度可以很容易绘制出来,先看C#的后台代码:

 1 public MainWindow()
 2 {
 3     InitializeComponent();
 4     this.DrawScale();
 5 }
 6 /// <summary>
 7 /// 画表盘的刻度
 8 /// </summary>
 9 private void DrawScale()
10 {
11     for (int i = 0; i <= 180; i += 5)
12     {
13         //添加刻度线
14         Line lineScale = new Line();
15 
16         lineScale.Stroke = new SolidColorBrush(Color.FromRgb(0xFF, 0x00, 0));//使用红色的线
17         lineScale.StrokeThickness = 1;//线条的粗细为1
18         //直线刻度的起点,注意角度转为弧度制
19         lineScale.X1 = 200 - 170 * Math.Cos(i * Math.PI / 180);
20         lineScale.Y1 = 200 - 170 * Math.Sin(i * Math.PI / 180);
21         //直线刻度的终点,注意角度转为弧度制
22         lineScale.X2 = 200 - 180 * Math.Cos(i * Math.PI / 180);
23         lineScale.Y2 = 200 - 180 * Math.Sin(i * Math.PI / 180);
24         //将直线画在Canvas画布上
25         this.gaugeCanvas.Children.Add(lineScale);
26     }
27 }

同样,代码的关键点还是在第19,20,22,23行,180-170=10,这个10表示的就是小刻度的长度。画出所有刻度后,效果如下:

2.大刻度绘制

大刻度是每5个小刻度就出现一次,长度为20px,有了画小刻度的基础,实现在刻度非常容易,只需对DrawScale函数稍加修改,如下面的粗体代码所示

 1         private void DrawScale()
 2         {
 3             for (int i = 0; i <= 180; i += 5)
 4             {
 5                 //添加刻度线
 6                 Line lineScale = new Line();
 7 
 8                 if (i % 25 == 0)//说明已经画了5个小刻度了,加一个大刻度
 9                 {
10                     lineScale.X1 = 200 - 160 * Math.Cos(i * Math.PI / 180);
11                     lineScale.Y1 = 200 - 160 * Math.Sin(i * Math.PI / 180);
12                     lineScale.Stroke = new SolidColorBrush(Color.FromRgb(0x00, 0xFF, 0));
13                     lineScale.StrokeThickness = 3;
14                 }
15                 else
16                 {
17                     lineScale.X1 = 200 - 170 * Math.Cos(i * Math.PI / 180);
18                     lineScale.Y1 = 200 - 170 * Math.Sin(i * Math.PI / 180);
19                     lineScale.Stroke = new SolidColorBrush(Color.FromRgb(0xFF, 0x00, 0));
20                     lineScale.StrokeThickness = 1;
21                 }
22                 //直线刻度的终点,注意角度转为弧度制
23                 lineScale.X2 = 200 - 180 * Math.Cos(i * Math.PI / 180);
24                 lineScale.Y2 = 200 - 180 * Math.Sin(i * Math.PI / 180);
25                 //将直线画在Canvas画布上
26                 this.gaugeCanvas.Children.Add(lineScale);
27             }
28         }

最终实现的效果如下图所示,已经越来越接近了。

4、表盘刻度值添加

刻度值是用文本块表示的(TextBlock控件)。控制好文本块在表盘中的坐标就行,实现也很容易,这里有要注意的一点是,由于所有控件是的坐标起点是以左上角为零点,当角度超过90度的时候,坐标应当有所补偿。直接说可能说不清楚,在代码中理解,依旧是对DrawScale()函数进行修改如下:

 1 private void DrawScale()
 2 {
 3     for (int i = 0; i <= 180; i += 5)
 4     {
 5         //添加刻度线
 6         Line lineScale = new Line();
 7 
 8         if (i % 25 == 0)
 9         {
10             lineScale.X1 = 200 - 160 * Math.Cos(i * Math.PI / 180);
11             lineScale.Y1 = 200 - 160 * Math.Sin(i * Math.PI / 180);
12             lineScale.Stroke = new SolidColorBrush(Color.FromRgb(0x00, 0xFF, 0));
13             lineScale.StrokeThickness = 3;
14 
15             //添加刻度值
16             TextBlock txtScale = new TextBlock();
17             txtScale.Text = (i).ToString();
18             txtScale.FontSize = 10;
19             if (i <= 90)//对坐标值进行一定的修正
20             {
21                 Canvas.SetLeft(txtScale, 200 - 155 * Math.Cos(i * Math.PI / 180));
22             }
23             else
24             {
25                 Canvas.SetLeft(txtScale, 190 - 155 * Math.Cos(i * Math.PI / 180));
26             }
27             Canvas.SetTop(txtScale, 200 - 155 * Math.Sin(i * Math.PI / 180));
28             this.gaugeCanvas.Children.Add(txtScale);
29         }
30         else
31         {
32             lineScale.X1 = 200 - 170 * Math.Cos(i * Math.PI / 180);
33             lineScale.Y1 = 200 - 170 * Math.Sin(i * Math.PI / 180);
34             lineScale.Stroke = new SolidColorBrush(Color.FromRgb(0xFF, 0x00, 0));
35             lineScale.StrokeThickness = 1;
36         }
37 
38         lineScale.X2 = 200 - 180 * Math.Cos(i * Math.PI / 180);
39         lineScale.Y2 = 200 - 180 * Math.Sin(i * Math.PI / 180);
40 
41         this.gaugeCanvas.Children.Add(lineScale);
42     }
43 }

添加刻度值后的效果如下图

5、指针绘制

做表盘的指针,可以有很多方案,网上有许多人说,用图片代替,但是图片一旦放大后,就会变得模糊,因此,我还是自己动手,做了一个简单的指针,同样是采用Path方法,使用路径绘图,XAML代码如下,指针主要由2条直线和一根弧组成,使用了橙色填充。

 1 <Path x:Name="indicatorPin" Fill="Orange">
 2     <Path.Data>
 3         <PathGeometry>
 4             <PathGeometry.Figures>
 5                 <PathFigure StartPoint="200,195" IsClosed="True">
 6                     <PathFigure.Segments>
 7                         <LineSegment Point="20,200"/>
 8                         <LineSegment Point="200,205"/>
 9                     </PathFigure.Segments>
10                 </PathFigure>
11             </PathGeometry.Figures>
12         </PathGeometry>
13     </Path.Data>
14 </Path>

 很多表盘中间有一个指示数值的,这里,我也用一个文本块来仿制一下,XAML语言如下,注意,文本块的位置要分配好。

<TextBlock x:Name="currentValueTxtBlock" FontSize="20" Canvas.Left="140" Canvas.Top="150"/>

 最终外观如下图所示:

6、让指针转起来

指针的转动,很明显,是以(200,200)为圆心,各种角度转动,使用了RotateTransform和DoubleAnimation实现转动动画。动画的时间长度根据角度大小分配,1度8个毫秒。转动的角度大小目前是随机生成的,在此,我将转动动画写在canvas_MouseDown事件里面。C#代码如下:

 1 private void Canvas_MouseDown(object sender, MouseButtonEventArgs e)
 2 {
 3     RotateTransform rt = new RotateTransform();
 4     rt.CenterX = 200;
 5     rt.CenterY = 200;
 6 
 7     this.indicatorPin.RenderTransform = rt;
 8 
 9     angelCurrent = angleNext;
10     Random random = new Random();
11     angleNext = random.Next(180);
12 
13     double timeAnimation = Math.Abs(angelCurrent - angleNext) * 8;
14     DoubleAnimation da = new DoubleAnimation(angelCurrent, angleNext, new Duration(TimeSpan.FromMilliseconds(timeAnimation)));
15     da.AccelerationRatio = 1;
16     rt.BeginAnimation(RotateTransform.AngleProperty, da);

最终效果如下,终于做完了,享受一下成果!!

总结心得

此表盘目前虽然很简单,但是自己一步一步思考然后做出来的,后面如果需要添加定制更加强大的功能,相信得心应手的。第一次写博客,比想像中的难多了,感觉很多东西都难以表述清楚。同时为了更好的表达效果,用了visio制图,和MathType公式编辑器,还用了录屏软件录制窗口视频,然后用迅雷看看截出gif图,最后将gif图处理一下,发布至博客里面,着实不容易,相信后面会越来越容易的。

同时,下一目标,将此表盘美化和封装成用户控件,供项目调用。

下下一目标,制作图表控件,敬请关注!!

posted @ 2017-04-05 10:26 EndlessCoding 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏