的初始化过程中断服务程序主要包括数据采集，输出，串口通信等功能模块的驱动部分。在本论文中基于对单片机的认识，选择汇编语言对其进行编程。图为系统软件总的流程图初始化系统开始数据处理扫描按键处理送转换输出电压读取存储数据结束按键图系统软件总的流程图转换程序流程图初始化系统开始数据转换读取数据中断请求结束图转换程序流程图中断程序，在单片机系统中，利用中断服务程序，单片机分时复用，对各外部信号进行处理和读写。软件预处理由于中已经提供了足够的非线性数据拟合函数，在此不多做说明，仅介绍主要涉及第三章中的数据拟合方法中次计数直接拟合法的流程图。根据次计数直接拟合的思想和数学算法，涉及软件预处理程序流程图，助于软件的编写。图为软件预处理程序流程图模拟参数曲线设置驱动电压取正整图为软件预处理程序流程图程序命令上位机机相关通信程序,,下位机单片机相关通信子程序,,采样子程序高文，陈熙霖计算机视觉清华大学出版社附录硬件电路图新建液晶显示驱动子程序,第五章总结总结本次论文是在现有的基于单片机数据采集和处理系统的基础上对其进行的改动设计。主要是针对工业现场信号的繁杂程度，和数据的非线性较大的情况，并且单片机处理虽然可以做到准确，但对于不同的数据控制参数要进行不同的初始化外部电路，这样对于复杂的信号控制片单片机不好完成工作任务，所以提出了利用单片机和机联通的形式，在计算机上对采集的非线性数据进行软件的预处理，使信号足系统的需要单片机的需要，从而节省转换时间和转换精度。软件预处理过程主要是利用数学原理，采用次计数线性拟合的方法，并且做成软件存储在电脑中，对现场信号进行采集，使数据采集系统具有更具有通用性。毕业设计基本上能够达到预期的目的。这次毕业设计是对自己整个大学四年的检验，虽然经过了四五各月的准备与学习，但是在这次的设计中，自己仍旧没有突破自己的所学知识，并没有多收独创性在其中，仅仅是自己四年来简单知识的堆积，转眼间大学四年就要过去了，回头想想时间真的挺快，自己马上就要离开这片净土了难免有些伤心难过。总的来说这次毕业设计自己废了九牛二虎的力量，其中有不会，不懂，不想做的纠结心情也有最后几个星期的临时抱佛脚的无奈不过，切事物都有好的面，这次的毕业设计真正的锻炼了自己的收索知识，自己努力去专研的能力。最后，仍然要感谢吴兰老师这个学期的教诲，在她的帮助下完成了这次毕业设计，在她的步步的指导下，对我大学四年的知识做了个小小的总结。参考文献常晓玲电气控制系统与可编程控制器北京机械工业出版社，陈夕松，汪木兰过程控制系统北京科学出版社，谭建成，电机控制专用集成电路北京机械工业出版社，胡汉才单片机原理与接口技术第二版北京清华大学出版社，郑南宁计算机视觉与模式识别北京国防工业出版社，高锋单片机系统设计与实用技术北京机械工业出版社，三菱可编程控制器使用手册三菱电子公司，和变频调速技术在恒压供水系统中的应用电力学报金同庆深孔钻机床控制电路的设计实用电子制，第章引言问题研究提出经典的基于单片机的数据采集和处理系统被广泛应用于现代工业生产现场，以及各种小型设备前向通道中的数据采集过程之中，该系统往往是对现场的温度湿度光照强度电压和电流进行采集和控制，利用模拟多路开关和单片机以及些外围的放大滤波电路进行参数的控制和处理。在此过程中，单片机起在核心部件作用，连接模拟信号和数字信号，使整个处理过程既简单又高效，同时功率消耗不大，环境适应能力强，体积小，抗干扰能力强等诸多优点。在经典的采集系统中，单片机内部集成了数据的存储，数模转换，及程序设计和处理的过程。这次论文研究的重点就在于第单片机中集成的数模功能的应用上，众所周知，数模转换原理，简单的说就是把单片机处理的数字信号转换成可以供机器使用的电压或者电流信号。现在简述下数模转换的原理数模转换器是将输入的每位二进制代码按其权值大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，则所得的总模拟量与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换数模转换器主要电路形式为权电阻网络和到型电阻网络，实现数字量到模拟量的转化。在转化过程中，数模转换器有本身的分辨率，其值的计算方法为分辨率越高转换时对输入量的微小变化的反应越灵敏，输入的数字量越高转换精度越高。问题就在于当输入位数越高时，伴随而来的转换时间变慢，要求的数据存储就会增大，同时转换精度受温度的影响当输入的位数比较小时就会导致模拟量变化幅度大，控制精度不高，波动影响严重。第二方面由于不同的工业现场信号强度不同，同时对于不同的控制参数其信号曲线也不尽相同。因此，不同的控制参数和不同的控制场合都需要改变对应的驱动电压。要使我们的驱动电路能工作于任何个控制现场或者适应不同的控制信号，所以就必须在数据进入电路之前进行加工处理，将电路不可用的非线性信号转变为电路可用的线性电信号。解决方案本次可编程的非线性数模转换器就是介绍种软件预处理办法，实现种主要由单片机构成的将数字量转变成为种易于控制，通用的模拟量。其思想过程主要是借助数学中的次计数直接拟合法，通过编程实现数据的线性拟合，经过仿真，和放大电路的来增强信号的通用性，在此介绍下驱动电路的设计思想。图软件预处理设计重构控制参数曲线曲线根据分辨率计算偏置电压驱动电路数据处理数据存储图软件预处理设计软件预处理单元的设计如图所示。首先，它根据不同的控制参数，构造出其不同的曲线。继而计算相应的偏置电压值，这些值就是驱动电路所要使用的驱动电压。软件预处理单元根据所求的偏置电压值，对数据进行处理，计算出驱动电路要产生这些偏置电压所需的二进制数据。论文整体安排第章节，主要说明问题的提出过程，与自己的解决方案，并且对设计做个预期的设想结果。第二章节，主要说明硬件电路的总体实际方案，和各个部件的连接图，并且绘制系统总原理图。第三章节，主要说明线性拟合的过程和原理。第四章节，介绍系统硬件原理图中，各个部分的软件实现过程和部分软件设计说明。第二章硬件系统电路设计系统硬件的总体设计单片机为核心的数据采集和控制系统是现代工业现场使用最多的种简单的微型系统。它主要用来采集工业现场或者工作环境中的温度，压力，光照，流量和电压电流等非线性的模拟信号作为控制参数，通过把模拟信号转换成数字信号送入单片机再通过串行口连接计算机对数据进行大规模的存储和处理，片。是逐位逼近型位单片转换芯片。片内含路模拟开关，可允许个模拟两输入。片内带有三态输出缓冲器，因此可直接与系统总线相连，是目前应用较为广泛的模数转换芯片之。图模数转换器与单片机的连接图图数模转换器与单片机的连接图控制电路设计本论文使用单片机输出数字信号，经由片输出数字信号，经过软件预处理过程和放大实行对外部电路即继电器实行控制。第三章非线性数据处理非线性理论介绍在生产实践和科学实验中,经常会遇到大量的不同类型的数据这些数据提供了有用的信息，可以帮助我们认识事物的内在规律等在项工程实践中，通过观测，得到了个离散的函数关系。由于工程的需要，我们希望揭示出反映这组离散数据的个解析的函数关系。再用几何术语来表达根据平面上的观测点,要求确定个函数曲线,使曲线尽量接近这些点。实现这个愿望的方法简称为曲线拟合曲线拟合是根据实验获得的数据，建立自变量与因变量之间的函数关系，为进步的深入研究提供工具。由于不同的工业现场信号强度不同，同时对于不同的控制参数其信号曲线也不尽相同。因此，不同的控制参数和不同的控制场合都需要改变对应的驱动电压。要使我们的驱动电路能工作于任何个控制现场或者适应不同的控制信号，所以就必须在数据进入电路之前进行加工处理，将电路不可用的非线性信号转变为电路可用的线性电信号，软件预处理单元就是为此而设的。它采用软件拟合的方法将非线性光信号转换为线性电信号，在不占用硬件资源的情况下，较好的完成了信号的关系转换。软件预处理采用软件编程，对不同的处理对象，进行不同的处理对不同的系统要求，可以随时进行调整，因此，可以大大增强了驱动电路的通用性和信号的实用性。数据拟合的方法所谓数据拟合就是想办法找到种光滑的曲线最佳的拟合数据。这个过程中，并不要求经过每个数据点，其思想是能够反应这些数据的变化趋势，也就是平时所用的最小二乘法原理思想。数据拟合的途径多种多样，本论文采用简单的软件拟合数据的方法进行说明，以及次计数直接拟合和二次计数逐步拟合方法的介绍。仿真拟合在仿真拟合时，主要有两种方法种是使用软件中提供的函数命令对数据进行拟合，另外种就是图形界面操作窗口进行拟合。函数形式的拟合方法使用非线性拟合数据命令,首先定义函数文件，使用命令其中,为实验数据，为函数，为初始值，为非线性拟合系数。窗口形式拟合此种方法在熟悉软件的基础上，可以简单快速的实现非线性数据的拟合。次计数法直接拟合预处理单元首先根据控制现场的特征参数，拟合出参数的曲线形式计算系统所需的个系数对应的驱动电压值，的个数由被控参数决定计数器的最大值为，为计数器的位数。由驱动电压的摆幅范围和，计算个时钟周期的驱动电压值，在本文中所以,。从关系式得出，积分电流和积分电容是成正比的，电流越大，稳定性越高，但是积分电容就越大，所占用的版图面积也就越大时钟越快，它的最小积分电压值越小，电压精度越高，但是时钟的高频影响就越大。综合考虑各方面因素，对进行有效位数取舍得，以为单位驱动电压，重构,得便是驱动电路所求。其中的值取正整数计算,和,之间的误差将计数器的位数从开始递增改变，步长为。重复步骤直到满足系统要求的误差范围，保存此时的将转化为二进制数值，并存储在当中