计控第5章数据处理

第5章 数据处理方法
第5章
数据处理方法
5.1 查表技术 5.2 数字滤波技术
5.3 量程自动转换和标度变换
5.4 测量数据预处理技术
第5章 数据处理方法
和常规的模拟系统相比，计算机数据处理系统具有如下优 点： （1）可用各种程序代替硬件电路，甚至完全不需要硬件。从而 大大降低系统成本。 （2）能够自动修正各种误差，提高测量精度。
|Y(k)－Y(k－1)|＞ΔY， 则Y(k)=Y(k－1)， 取上次采样值
第5章 数据处理方法
ΔY被称为门限值， 是相邻两次采样值所允许的最大偏 差， 其大小取决于采样周期T及Y值的变化， 其实现方法为： (1) 根据经验判断， 确定两次采样允许的最大偏差值(设 为ΔY)； (2) 每次检测到新值时进行判断， 如果本次采样值与上
选取，ΔY太大，各种干扰信号将“乘虚而入”，使系统误差 增大；ΔY太小，又会使某些有用信号被“拒之门外”，使计 算机采样效率变低。因此，门限值ΔY的选取是非常重要的。 通常可根据经验数据获得，必要时也可由实验得出。
0x3,0x3,0x2,0x1,0x1,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x1,0x1,0x2,0x3,0x3,0x4,0x5,0x6,0x7,
0x8,0x9,0xa,0xc,0xd,0xe,0x10,0x12,0x13,0x15,0x17,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x23,0x25,0x27,0x29,0x2c, 0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3b,0x3d,0x40,0x43,0x46,0x48,0x4b,0x4e,0x51,0x54,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63, 0x66,0x69,0x6c,0x6f,0x73,0x76,0x79,0x7c};
break; } return i; } 说明：如i<100，则i是找到的关键字的位置，若i=100，则 未找到。
第5章 数据处理方法
5.1.2 计算查表法
计算查表法适用于数据按一定的规律排列，并且搜索内容 和表格数据地址之间的关系能用公式表示的有序表格。 这种有序表格要求各元素在表中排列的格式及所占用的空 间必须一致， 而且各元素是严格按顺序排列的。 它适用于某些 数值计算程序， 如数码转换程序等。
（3）能够对被测参数进行复杂的计算和处理。
（4）能够实现对传感器和测量装置的监控，提高系统的可靠性。 （5）微型计算机数据处理系统不但精度高， 而且稳定可靠，
不受外界干扰。
第5章 数据处理方法
5.1 查 表 技 术
顺序查表法
计算查表法
对分查表法
第5章 数据处理方法
5.1.1 顺序查表法
顺序查表法是针对无序排列表格的一种查询方法。 因为 无序表格中所有项的排列没有一定的规律， 所以， 只能按 照顺序从第一项开始逐项寻找， 直至找到所要查找的关键字 为止。 顺序查表法的步骤如下：
第5章 数据处理方法 MOV R2， DPH MOV R3， DPL DONE: RET ； 已找到， 地址送R2R3
UNFIND:
POP A
INC A INC DPTR ； 求下一数据地址
DJNZ R4， LOOP
MOV R2，Байду номын сангаас#0 MOV R3， #0 TAB: CHEACD KEYWORE DB EQU 20H EQU 21H
表法进行查找， 但它们一般都能满足从大到小或从小到大
的排列顺序， 如热电偶的热电势(mV) -测量温度(℃) 对照表， 流量测量中的差压与流量对照表等。 对于这样的表格， 可
以采用对分查表法， 这是一种快速而有效的方法。
第5章 数据处理方法
开 始
设置数据起点、终点
读检索关键字
检索项序号=
起点 终点 2
1. 限幅滤波
限幅滤波的做法是把两次相邻的采样值相减， 求出增
量(以绝对值表示)， 然后与两次采样允许的最大差值(由被 控对象的实际情况决定) ΔY进行比较， 若小于或等于ΔY，
则取本次采样值； 若大于ΔY， 则仍取上次采样值作为本次
采样值， 即： |Y(k)－Y(k－1)|≤ΔY， 则Y(k)=Y(k)， 取本次采样值
unsigned char i,j;
unsigned char counter,step;
第5章 数据处理方法
void Init_Timer0(void) { TMOD = 0X01; TH0 = -5000/256; TL0 = -5000%256; TR0 =1; ET0 =1; } main() { Init_Timer0(); step=1; EA = 1; while(1); } void OS_Timer0(void) interrupt 1 { TH0 = -5000/256; TL0 = -5000/256; counter = counter + step; dac1=type[counter]; }
扩充：利用up和down按钮，对输出波形的频率进行调整。
第5章 数据处理方法
示波器输出波形曲线
step=1波形
step=2波形
第5章 数据处理方法
5.1.3 对分查表法
在前面介绍的两种查表方法中， 顺序查表法速度比较
慢， 计算查表法虽然速度很快， 但对表格的要求比较严格，
因而都有一定的局限性。 在实际应用中， 很多表格都比较长， 且难以用计算查
于受电容容量的限制, 频率不可能太低。
(5) 使用灵活、 方便， 可根据需要选择不同的滤波方法或改变滤波 器的参数。
第5章 数据处理方法
常用数字滤波方法：


程序判断滤波
中值滤波 算术平均值滤波 加权平均值滤波 滑动平均值滤波


RC低通数字滤波
复合数字滤波
第5章 数据处理方法
5.2.1 程序判断滤波
次采样值之差≤ΔY， 则本次采样值有效； 如果本次采样值
与上次采样值之差＞ΔY， 则本次采样值无效， 用上次采样 值代替本次采样值， 同时将本次采样值保存， 为下次滤波
做准备。
第5章 数据处理方法
下面给出用C51编写的参考程序。
/* A值可以根据实际情况调整， 即ΔY； value 为上次采样的有效值， new_value为当前采样值，滤波程序返回本次采样的有效值 */
#include <math.h>
#define A 10 char value; char filter() { char new_value; //本次采样值变量 new_value=get_ad();//读入本次采样值 //设置两次采样允许的最大偏差值 //上次采样后的有效值变量
if(cabs(new_value-value)>A)
CHABIAO: MOV CHEACD， KEYWORD ； 送关键字
MOV R4， #100 MOV A， #14 ； 查找次数送R4
MOV DPTR， #TAB
LOOP: PUSH A MOVC A， @A+PC ； 取数据 CJNE A， CHEACD， UNFIND ； 未找到， 转UNFIND
； R4≠0， 继续查找
； 无序表格
第5章 数据处理方法
C语言程序：
unsigned char code Tab[100]; unsigned char keyword; unsigned char search()
{ unsigned char i;
for(i=0;i<100;i++) {
if(keyword==Tab[i])
(1) 无需增加任何硬件设备， 只要在程序进入数据处理和控制算法
之前， 附加一段数字滤波程序即可。 (2) 由于数字滤波器不需增加硬件设备， 所以系统可靠性高， 不存 在阻抗匹配问题。 (3) 对于模拟滤波器， 通常各通道是专用的， 而对于数字滤波器来 说， 则可多通道共享， 从而降低了成本。 (4) 可以对频率很低(如001Hz) 的信号进行滤波， 而模拟滤波器由
//比较是否超出最大偏差值
return value; //如果超出， 返回上次的有效值作为本次的有效值 else {value =new_value; return value;}没有超出， 返回本次的采样值作为
本次的有效值
}
第5章 数据处理方法
限幅滤波主要用于变化比较缓慢的参数，如温度、物理
位置等测量系统。具体应用时，关键的问题是最大允差ΔY的
索。 根据题意可画出程序流程图， 如图5.1所示。
顺序查表法虽然比较“笨” ， 但对于无序表格或较短 表格而言， 是一种比较常用的方法。
第5章 数据处理方法
图5.1 顺序查表法子程序流程图
第5章 数据处理方法
结合图5.1所示的流程图， 编写出能够完成上述任务的
MCS-51汇编程序, 如下：
ORG 8000H
是
到检索范 围边界否? 否 取对分数据
是 否 起点数据＝ 关键字否？ 是 设置检索 失败标志 保存检索到 的数据序号
是关键字否？ 否 对分数>关 键字否？ 否 对分序号做起点 对分序号做终点 是
返
回
对分查表法程序流程图
第5章 数据处理方法
5.2
数字滤波技术
数字滤波器与模拟滤波器相比， 具有如下优点：
取关键字在 表中的地址
顺序查表法程序流程图
第5章 数据处理方法
【例5-1】 在以TAB为首地址的ROM单元中， 有一长 度为100字节的无序表格。 设待查关键字放在KEYWORD单 元， 试用软件进行查找。 若找到， 将关键字所在的内存单 元地址存于R2R3寄存器中； 未找到， 将R2R3寄存器清零。 由于待查找的表格是无序表格， 所以只能逐单元地搜