07第七章----数据采集系统及数据处理.ppt

第七章数据采集系统及

数据处理7.1数据采集系统的基本功能和一般结构7.2数据采集系统常用的数据处理习题第七章数据采集及数据处理数据采集和数据处理系统从功能上说，主要是对生产现场随时产生的大量数据（如电流、电压、温度、压力、流量、成分、速度等）进行巡回检测、收集、记录、统计、运算、分析、判断等处理，最后有显示器或打印机输出其结果。这种系统除了可取代大量常规的显示和记录仪表，对整个生产过程进行集中监视外，若将采集到的数据经过计算机必要的加工处理后，还可作为指导生产过程中人工操作的信息，如果再加上输出控制就可形成一个闭还控制系统，所以微机数据采集系统是微机控制系统的一个重要的组成部分。7.1数据采集系统的功能和结构数据采集和数据处理的硬件组成原理如图7-1所示。按这类系统功能的要求，硬件系统中微机与生产过程通过模拟量输入通道和开关量输入通道来联系，在软件系统方面，它除了有控制数据输入程序外，还要有与功能要求相适应的数据处理和显示程序。（3）能够对所采集的数据进行检查和处理，例如越限检查、数字滤波、线形化、数字量—工程量转换等。（4）当采集到的数据查处规定的上限值或下限值时，系统能够发出声光报警信号，提示操作人员处理。（5）能够定时或随时以表格或图形形式打印采集数据。（6）具有实时时钟，该时钟除了能保证系统定时中断、确定采集数据的周期外，还能为采集数据的显示打印提供当前的时、分、秒时间值，作为操作人员对采集结果分析的时间参考。（7）系统在运行过程中，可随时接受由键盘输入的命令，以达到随时选择采集、显示、打印的目的。7.1.2数据采集系统的一般结构7.1.3数据采集的三种工作方式2.?中断工作方式在查询工作方式中，A/D转换期间CPU一直处于等待状态，不能进行其他操作，当A/D转换虚度较慢时，就会浪费大量的CPU时间。为了提高CPU的利用效率，可以采用中断的方式进行数据采集，即每次启动A/D中转换后，系统返回主程序进行处理，等A/D转换结素再中断CPU。CPU读入数据后多下一通道发出A/D转换命令，在返回进行主程序处理，直至所有通道采样完毕。利用中断方式进行数据采集，可以大大提高CPU的利用率。当然，若A/D转换的时间很短，与系统中断响应时间相当，采用中断方式的意义就不大了，甚至可能更浪费机时。3．?高速数据采集（DMA）数据采集系统的采集速率通常取决于以下几个因素：A/D转换器速度；多路开关、测量放大器、采样保持器的响应时间；每次A/D转换后得到的数据需送入内存时CPU所花时间。实践中可知，为提高数据采集的速率，选用高速的A/D转换器和切换器时间尽可能短的多路开关固然十分重要，但是将数据传送至内存的时间也是不容忽视的。通常采用不经CPU控制将数据由存储器中取出和存入的方法，即直接数据存取的DMA控制下的A/D数据采集方式。有关DMA控制器的工作原理读者可以参考有关书籍。下面仅就DMA控制下的A/D数据采集方式的原理作一简述。（1）A/D转换完成后，向DMA发送信号，由DMA控制器向CPU发出DMA请求。（2）CPU响应DMA请求后，将控制线、地址线以及数据总线全部交给DMA控制器，自己处于高阻输出状态。（3）DMA控制器发出相应控制信号使RAM与I/Q设备（即A/D转换电路）直接转换信息。（4）DMA传诵数据结束后，便自动撤消给CPU的申请信号，CPU继续运行。由DMA方式进行直接数据存取，可以极大地缩短传送数据时间。7.2数据采集常用的数据处理在微型计算机控制系统中，将A/D转换后的数据输入到计算机后，在进行显示、计算及控制之前，还须根据需要进行相应的加工处理：数字滤波标度变换非线性补偿查表法上下限检查等等，以满足系统的要求。1．?中值滤波中值滤波就是对某一被测参数连续采样n次（一般n取奇数），然后把n的采样值从小到大（或从大到小）排序，再取中间值作为本次采样值。中值滤波程序框图如图7-4所示，采用双重循环对n个采样值排序。中值滤波对于去掉脉冲性质的干扰比较有效，但对快速变化过程的参数（如流量）则不宜采用。在中值滤波中，n值不易太大，一般取3~5即可，否则