第詳解PyQt5GUI接收UDP數(shù)據(jù)并動態(tài)繪圖的過程(多線程間信號傳遞)目錄1.Qt的用法2.Pycharm設置2.1安裝Pyqt5和pyinstaller包2.2Pycharmpyqt工具配置3UDP圖形界面設計3.1GUI設計3.2將GUI文件轉換為py文件3.3widget窗體提升，整合matplotlib的功能3.4GUI設計結果4多線程編程UDP通訊4.1信號和槽函數(shù)4.2多線程5Pyinstaller打包成exe

1.Qt的用法

pyqt5是qt的python版本，其主要是以對象的形式存在的，在編程的過程中無法可視化，帶來諸多的不便。為了簡化pyqt5的界面設計環(huán)節(jié)，我們可以使用qt中的設計器QtDesigner(C:\Qt\5.12.11\mingw73_32\bin\designer.exe)來設計圖形界面，生成的圖形界面通常保存在*.ui后綴的文件中。

pyqt5可以直接調用.ui文件，也可以通過pyqt5自帶的pyuic.exe將設計好的.ui文件轉換為.py格式的pyqt5類，供其他模塊調用。

Qt的安裝教程在CSDN論壇上有很多，在此不再贅述了，建議使用Qt5,高版本的Qt6目前還沒有被matplotlib納入后端支持。

2.Pycharm設置

首先安利一波，Pycharm在代碼顏色主題、功能界面、python環(huán)境切換、打開終端、jupyternotebook支持、變量查看、Markdown支持、console多開等方面具有較高的便利性，因此本人主要使用pychrm進行相關代碼的開發(fā)，推薦使用。

2.1安裝Pyqt5和pyinstaller包

在pycharm底部打開終端，并輸入如下代碼安裝pyqt5包和pyinstaller包。Pyinstaller包是用來將pyqt5GUI設計打包成exe可執(zhí)行文件的工具，有了這個工具，就可以將程序拷貝到其他windows電腦上使用。

pipinstallpyqt5,pyinstaller

后續(xù)還需要安裝matplotlib包，按照類似的方式進行安裝，不再贅述。在安裝了pyqt5后，matplotlib會自動以pyqt5為后端，繪制出來的圖像效果更好，所帶的工具欄也更加實用，推薦日常使用。

2.2Pycharmpyqt工具配置

在使用Qt進行界面設計時，可以在pycharm中將Qt軟件自帶的幾個工具都配置為外部工具（這就是pycharm眾多優(yōu)點之一），方便隨時調用。pycharm中以及點擊文件-設置-工具-外部工具（英文版自行對照）即可進入外部工具添加界面。

QtDesigner工具（設計Qt界面)

程序路徑：

C:\Qt\5.12.11\mingw73_32\bin\designer.exe

工作目錄：

$ProjectFileDir$

QtCreator工具（設計Qt界面）

程序路徑在對應環(huán)境的Script目錄下：

C:\Anaconda3\envs\tensor37\Scripts\pyuic5.exe

參數(shù)設置如下：

$FileName$-o$FileNameWithoutExtension$.py

工作目錄：

$ProjectFileDir$

PyUI工具（QtUI界面轉為python代碼）

程序路徑：

C:\Qt\Tools\QtCreator\bin\qtcreator.exe

工作目錄：

$ProjectFileDir$

完成上述設置后在右鍵菜單中可以打開designer.exe和creator.exe這兩個GUI設計應用，選中.ui文件右鍵運行pyuic.exe則會生成同名的.py文件，文件中包含有能夠產(chǎn)生相同GUI的pyqt5類。

3UDP圖形界面設計

3.1GUI設計

在pycharm的空白處右鍵選擇外部工具，打開designer，新建MainWindow窗體。

根據(jù)需要，我設計了一個UDP網(wǎng)絡編程的界面，主要功能是接收UDP客戶端發(fā)來的正弦數(shù)據(jù)，保存數(shù)據(jù)到txt文件中并將其繪制在底部的widget（窗體部件）中。

目標運行界面如下：

3.2將GUI文件轉換為py文件

設計好界面后，保存得到widget_recev.ui圖形文件，在左側的項目資源管理器中可以選中ui文件右鍵實用外部pyuic工具將其轉換為widget_recev.py文件，供程序調用。這個操作在后續(xù)的調試中經(jīng)常會用到，隨時改動GUI隨時生成新的py文件。新建的py文件會覆蓋原來的內容，所以建議另建其他python模塊調用該模塊，避免信息丟失。

3.3widget窗體提升，整合matplotlib的功能

這里需要注意的是，matplotlib中的FigureCanvas和GUI中的widget都是Qwidget的子類，matplotlib是無法直接在widget中繪圖的，需要在Designer中將widget提升為Qwidget類。選中GUI中的widget右鍵選擇提升窗口部件，選擇Qwidget，給提升的類取一個好記的名字，在這里我使用的是mplwidget。

生成的widget_recev.py最后面會生成一句：

frommplwidgetimportmplwidget

將其放在類文件的開頭，否則會報錯。

mplwidget.py模塊需要自己構建，在對應的路徑下自己建一個mplwidget.py文件，主要功能是創(chuàng)建一個同時繼承了FigureCanvas與QWidget的類，按照上面預定義的，將其命名為mplwidget類。該操作使原來的widget窗體具有了matplotlib畫布功能，可以在上面繪圖了。mplwidget.py文件的內容如下：

#_*_coding:UTF-8_*_

#開發(fā)作者：TXH

#開發(fā)時間：2025-09-0514:42

#文件名稱：mplwidget.py

#開發(fā)工具：Python3.7+PycharmIDE

fromPyQt5importQtGui,QtWidgets

frommatplotlib.backends.backend_qt5agg\

importFigureCanvasQTAggasFigureCanvas

frommatplotlib.figureimportFigure

fromPyQt5.QtCoreimportQThread

classMplCanvas(FigureCanvas,QThread):

def__init__(self):

self.fig=Figure()

FigureCanvas.__init__(self,self.fig)

FigureCanvas.setSizePolicy(self,

QtWidgets.QSizePolicy.Expanding,

QtWidgets.QSizePolicy.Expanding)

FigureCanvas.updateGeometry(self)

classmplwidget(QtWidgets.QWidget):

def__init__(self,parent=None):

QtWidgets.QWidget.__init__(self,parent)

self.canvas=MplCanvas()

self.vbl=QtWidgets.QVBoxLayout()

self.vbl.addWidget(self.canvas)

self.setLayout(self.vbl)

3.4GUI設計結果

生成的pyqt5UI(widget_recev.py)內容如下。該文件是根據(jù)Qtui文件自動生成的，因此一般只需要知道里面有哪些部件即可，對于一些大小、位置設置的細節(jié)可以不用關注，因為已經(jīng)在GUI設計的時候做好了。

fromPyQt5importQtCore,QtGui,QtWidgets

fromPyQt_Learning.UDP.GUI.mplwidgetimportmplwidget#根據(jù)mplwidget的位置改動

classUi_Widget(object):

defsetupUi(self,Widget):

Widget.setObjectName("Widget")

Widget.resize(280,165)

self.label_2=QtWidgets.QLabel(Widget)

self.label_2.setGeometry(QtCore.QRect(110,10,55,16))

self.label_2.setObjectName("label_2")

self.lineEdit_2=QtWidgets.QLineEdit(Widget)

self.lineEdit_2.setGeometry(QtCore.QRect(110,30,61,21))

self.lineEdit_2.setObjectName("lineEdit_2")

self.pushButton=QtWidgets.QPushButton(Widget)

self.pushButton.setGeometry(QtCore.QRect(10,120,71,24))

self.pushButton.setObjectName("pushButton")

self.label=QtWidgets.QLabel(Widget)

self.label.setGeometry(QtCore.QRect(12,10,55,16))

self.label.setObjectName("label")

self.lineEdit=QtWidgets.QLineEdit(Widget)

self.lineEdit.setGeometry(QtCore.QRect(12,30,81,21))

self.lineEdit.setObjectName("lineEdit")

self.pushButton_2=QtWidgets.QPushButton(Widget)

self.pushButton_2.setGeometry(QtCore.QRect(180,120,75,24))

self.pushButton_2.setObjectName("pushButton_2")

self.lineEdit_5=QtWidgets.QLineEdit(Widget)

self.lineEdit_5.setGeometry(QtCore.QRect(190,80,61,21))

self.lineEdit_5.setObjectName("lineEdit_5")

self.label_3=QtWidgets.QLabel(Widget)

self.label_3.setGeometry(QtCore.QRect(190,60,71,16))

self.label_3.setObjectName("label_3")

self.label_4=QtWidgets.QLabel(Widget)

self.label_4.setGeometry(QtCore.QRect(10,60,71,16))

self.label_4.setObjectName("label_4")

self.lineEdit_3=QtWidgets.QLineEdit(Widget)

self.lineEdit_3.setGeometry(QtCore.QRect(10,80,51,21))

self.lineEdit_3.setObjectName("lineEdit_3")

self.label_5=QtWidgets.QLabel(Widget)

self.label_5.setGeometry(QtCore.QRect(110,60,71,16))

self.label_5.setObjectName("label_5")

self.lineEdit_4=QtWidgets.QLineEdit(Widget)

self.lineEdit_4.setGeometry(QtCore.QRect(110,80,51,21))

self.lineEdit_4.setObjectName("lineEdit_4")

self.label_6=QtWidgets.QLabel(Widget)

self.label_6.setGeometry(QtCore.QRect(70,80,21,16))

self.label_6.setObjectName("label_6")

self.retranslateUi(Widget)

QtCore.QMetaObject.connectSlotsByName(Widget)

defretranslateUi(self,Widget):

_translate=QtCore.QCoreApplication.translate

Widget.setWindowTitle(_translate("Widget","數(shù)據(jù)發(fā)送端"))

self.label_2.setText(_translate("Widget","端口"))

self.lineEdit_2.setText(_translate("Widget","9999"))

self.pushButton.setText(_translate("Widget","發(fā)送正弦"))

self.label.setText(_translate("Widget","IP地址"))

self.lineEdit.setText(_translate("Widget","127.0.0.1"))

self.pushButton_2.setText(_translate("Widget","停止發(fā)送"))

self.lineEdit_5.setText(_translate("Widget","8"))

self.label_3.setText(_translate("Widget","正弦通道數(shù)"))

self.label_4.setText(_translate("Widget","正弦頻率"))

self.lineEdit_3.setText(_translate("Widget","50"))

self.label_5.setText(_translate("Widget","正弦幅度"))

self.lineEdit_4.setText(_translate("Widget","1"))

self.label_6.setText(_translate("Widget","Hz"))

4多線程編程UDP通訊

使用Qt進行界面設計非常方便。pyqt編程的難點在于底層的信號-槽函數(shù)機制以及多線程編程。先拋開多線程UDP編程，簡單舉例講一下信號-槽函數(shù)的原理。

4.1信號和槽函數(shù)

信號相當于是GUI主循環(huán)中的事件，一旦觸發(fā)某個事件，對應的槽函數(shù)（對象方法）將會運行。

信號可以是內建信號，也可以是自定義信號。內建信號一般直接跟部件相關聯(lián)，可以根據(jù)一定的規(guī)則構建對應的槽函數(shù)，例如：

defon_pushButtom_clicked(self):

defon_pushButtom_2_clicked(self):

defon_pushButtom_3_clicked(self):

...

分別對應著pushButtom，pushButtom_2，pushButtom_3三個按鈕被觸發(fā)clicked()事件時的自動關聯(lián)槽函數(shù)，事件觸發(fā)后立即運行對應的槽函數(shù)。類似的，checkBox_5被觸發(fā)則默認自動關聯(lián)如下槽函數(shù)，傳遞chencked布爾信號：

defon_checkBox_5_toggled(self,checked):

...

自定義信號則更加靈活，其在事件觸發(fā)時通過emit()函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)。在pyqt5中，信號發(fā)送的數(shù)據(jù)類型可以是python支持的任何類型，目前的測試表明，numpy.array、list、str、int、float等數(shù)據(jù)類型可以通過信號傳遞給槽函數(shù)，作為槽函數(shù)的輸入。

在主線程（或GUI主循環(huán)）內，自定義簡單的信號和槽函數(shù)對如下。

fromPyQt5.QtCoreimportQObject

fromPyQt5importQtCore

classTest(QObject):

test_signal=QtCore.pyqtSignal(list)#定義test_signal信號

def__init__(self,parent=None):

super().__init__(parent)

self.test_signal.connect(self.print_data)#將信號與test槽函數(shù)關聯(lián)

deftoggle(self):

a=list([1,2,3,4,5])

self.test_signal.emit(a)#向槽函數(shù)發(fā)送信號

@QtCore.pyqtSlot(list)

defprint_data(self,list_var):#定義槽函數(shù)

#槽函數(shù)一旦接收到test_signal發(fā)送的數(shù)據(jù)，立即執(zhí)行后續(xù)內容

print(list_var)

test=Test()

test.toggle()

[1,2,3,4,5]

信號一般在初始化方法之前定義，作為Qt類的成員，定義信號時給出所發(fā)送信號的數(shù)據(jù)類型，以下例子中使用的是list類型。在初始化時將信號與對應的槽函數(shù)相關聯(lián)。然后根據(jù)需要在不同的方法中發(fā)送信號給槽函數(shù)，槽函數(shù)接收到數(shù)據(jù)后立即執(zhí)行函數(shù)中的內容。以上例子較為簡單，主要在主線線程內進行信號和槽函數(shù)的觸發(fā)。后文中將給出多線程進行信號和槽函數(shù)傳遞數(shù)據(jù)的案例。

4.2多線程

pyqt的主界面使用的是主線程，可以看做是一個死循環(huán)。一旦主線程中產(chǎn)生了較為耗時的操作，將導致主線程出現(xiàn)假死的現(xiàn)象，體現(xiàn)在GUI界面就是無響應和無法進行任何操作。

在進行GUI程序設計時一般遵循GUI界面和代碼界面分開設計的原則，主線程只負責管理基本GUI的動作，而耗時的操作則通過子線程進行計算。

回到“多線程UDP通訊”的主題，在創(chuàng)建好GUI的基礎上，UDP通訊接收端的主函數(shù)如下。代碼實現(xiàn)了主線程向子線程、子線程向子線程以及子線程向主線程傳遞數(shù)據(jù)的三種情況。

當然，所有信號與槽函數(shù)的連接都必須在主線程中完成。

具體方法是:在主線程中創(chuàng)建子線程實例，將子線程作為主線程的成員，如此可以實現(xiàn)子線程與子線程，子線程與主線程之間的信號傳遞。

#_*_coding:UTF-8_*_

#開發(fā)作者：TXH

#開發(fā)時間：2025-08-2618:24

#文件名稱：Receiver.py

#開發(fā)工具：Python3.7+PycharmIDE

importsocket

importsys

fromPyQt5.QtWidgetsimportQApplication,QMainWindow

fromPyQt_Learning.UDP.GUI.widget_recevimportUi_MainWindow

fromPyQt5importQtCore,uic

fromPyQt5.QtCoreimportQThread,pyqtSlot

classQmyDialog(QMainWindow):#主窗體本身占用一個主線程

UDP_para=QtCore.pyqtSignal(list)

sender_para=QtCore.pyqtSignal(list)

def__init__(self,parent=None):

super().__init__(parent)

self.pause=False

self.statusBar().showMessage('LoadUI...')

if0:

self.ui=uic.loadUi('E:/Pywork/PyQt_Learning/UDP/GUI/widget_recev.ui',self)#

else:

self.ui=Ui_MainWindow()

self.ui.setupUi(self)

self.statusBar().showMessage('InitCanvas...')

self.canvas=self.ui.widget.canvas#繪圖設置

self.canvas.ax1=self.canvas.fig.add_subplot(111)

self.canvas.ax1.get_yaxis().grid(True)

self.statusBar().showMessage('InitUDP...')#狀態(tài)欄更新

self.UDP=UDPThread(self.para(1))#創(chuàng)建子線程1

self.UDP_para.connect(self.UDP.UDP_para_update)#主線程向UDP線程傳遞參數(shù)

self.statusBar().showMessage('Initplotsender...')

self.Plot_fig=Plot_Thread(self.para(2))#創(chuàng)建子線程2

self.UDP.send_data.connect(self.Plot_fig.send)#UDP子線程向繪圖子線程發(fā)送數(shù)據(jù)

self.sender_para.connect(self.Plot_fig.Sender_para_update)#主線程向繪圖子線程傳遞參數(shù)

self.Plot_fig.plot_data.connect(self.plot_fig)#繪圖子線程將數(shù)據(jù)發(fā)給主線程plot_fig函數(shù)，讓其繪圖

self.statusBar().showMessage('Ready!')

defon_pushButton_clicked(self):#設置參數(shù)

self.update_udp_para()

self.update_sender_para()

self.statusBar().showMessage('Parachanged...')

defon_pushButton_2_clicked(self):#接收數(shù)據(jù)

self.update_udp_para()

self.update_sender_para()

self.UDP.pause=False

self.Plot_fig.pause=False

self.UDP.start()

self.ui.lineEdit.setReadOnly(True)

self.ui.lineEdit_2.setReadOnly(True)

self.Plot_fig.start()

self.statusBar().showMessage('Receivingdata...')

defon_pushButton_3_clicked(self):#停止接收和繪圖

self.pause=True

self.update_udp_para()

self.update_sender_para()

self.statusBar().showMessage('Receivingpaused!')

defplot_fig(self,temp):#繪圖函數(shù)，不計算，避免主線程阻塞，接收數(shù)據(jù)后立即繪圖

self.canvas.ax1.clear()

self.canvas.ax1.plot(temp)

self.canvas.fig.tight_layout()

self.canvas.draw()

defupdate_udp_para(self):#UPD子線程參數(shù)設置

self.UDP_para.emit(self.para(1))

defupdate_sender_para(self):#繪圖計算子線程參數(shù)設置

self.sender_para.emit(self.para(2))

defpara(self,flag):

ifflag==1:

returnlist([self.ui.lineEdit.text(),int(self.ui.lineEdit_2.text()),self.pause])

else:

returnlist([int(self.ui.lineEdit_3.text()),self.pause])

#定義UDP接收線程類

classUDPThread(QThread):

send_data=QtCore.pyqtSignal(str)

def__init__(self,udp_para_list):

super().__init__()

self.IP,self.Port,self.pause=udp_para_list

self.s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)#設置socket協(xié)議為UDP

self.s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)

defrun(self)-None:#死循環(huán)接收UDP數(shù)據(jù)

try:

self.s.bind((self.IP,self.Port))

except:pass

i=1

withopen('out.txt','w')asf:#將獲取的UDP數(shù)據(jù)保存到本地的txt中

whileTrue:

temp=self.s.recv(1024).decode('utf-8')#接收socket數(shù)據(jù)

ifi%11==1:

self.send_data.emit(temp)

f.writelines(temp+'\n')

i=(i+1)%2000

ifself.pause:#判斷是否跳出循環(huán)

break

defUDP_para_update(self,udp_para_list):

self.Ip,self.Port,self.pause=udp_para_list

#定義繪圖計算子線程類

classPlot_Thread(QThread):

plot_data=QtCore.pyqtSignal(list)

def__init__(self,para_list):

super().__init__()

self.pause=False

self.data=[]

self.max_len=para_list[0]

self.i=1

defchange_Len(self,len):#繪圖長度設置

iflen1000:

self.max