计算机控制第四章

计算机控制第四
章
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4.1.2 基本功能
➢ 1. 具有实时时钟，该时钟作用：
➢ （1）保证系统能具备定时中断功能；
➢ （2）确定采集数据的周期；
➢ （3）显示和打印采集时同时显示和打印此刻的时，分，秒， 操作，操作员可据此对采集结果进行时间分析，或作分析 参考；
➢ 2. 具有分时，巡回检测或指定检测功能（多通道）；
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P0.7
P 0.0 RD WR
A0 P2.7
P2.6
A A
1 2
INTX
8
4.2.2 模拟数据采集方式及软件流程图
➢ 模拟数据采样的特点是:数据由A/D转换器提供；CPU 获取由A/D转换器提供的结果。CPU怎样获取转换结 果关键在于数据采集系统中如何对A/D转换器进行控 制，即采集软件与采样电路有关。
通/关断，定时脉冲发出等； ➢ （5）由于为各通道分时采样所以要进行通道计数； ➢ （6）采集存贮当前通道的数据； ➢ （7）数据处理：滤波，非线性矫正，量纲转变，有效
性检查，越界检查等； ➢ (8) 报警：当数据越界后，进行声光报警。
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定时中断入口
时，分，秒计数
时间显示
采样时间间隔计数
统中采样周期的选取。
纯开关量采集系统的设计重点考虑 ➢ 1）状态电平匹配; ➢ 2）开关量数据采集的通道数：数值型开关量和状态型
开关量应严格分别设置通道采集。 ➢ 3）采集实施方案选择： ➢ 定时采集：无条件定时采集和定时中断采集。 ➢ 定事件采集：状态查询采集和事件信号中断采集。
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N
N Y
数键处理
启动
初始化
开中断
显示
读键盘
有键按下？ Y
延时
读键盘
有键按下？ Y
数键否？
➢ 采集系统基本程序体系由 主程和时间中断服务程序 两部分构成。
➢ 主程:为监控系统，实施对 键盘与显示器管理，流程 如图所示。
N
功能1
功能2 …
Baidu Nhomakorabea
功能N
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时间中断服务程序: ➢ 主要功能 ➢ （1）时，分，秒计时； ➢ （2）时间显示； ➢ （3）采样时间间隔； ➢ （4）定时功能启动，如定时打印，定时显示，定时接
➢ 3. 对采集的数据具有检查和处理能力：
检查：分有效性和越限两种；
处理：数字滤波，线性矫正，量纲变化等。
➢ 4. 声光报警功能：提示操作人员进行人工干预；
➢ 5. 存贮采集的数据；
➢ 6. 定时或按需随时打印采集的数据；
➢ 7. 有监控功能：可随时接收键盘输入的命令，以达到随时
选择采集，显示，计打算机印控制之第目四 的。
第4章 数据采集与处理技术
4.1 数据采集系统概述 4.2 模拟数据采集技术 4.3 模拟采集数据后处理技术 4.4 开关量数据采集技术 4.5 虚拟仪器
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4.1 数据采集系统概述
4.1.1 数据采集系统概念
➢ 仅完成数据采集与处理功能的系统称为数据采集系统 (DAS)，DAS不对生产过程实施自动控制，不对生产过程 产生直接影响。
➢ 4.2 模拟数据采集技术 ➢ 4.2.1模拟数据采集电路
+15V
-15V +15V
V DD
IN1
VV EE SS OUT
CD4051
IN2
. . .
IN7 C B A INH
2000p
V+INVs -Vs
1K
C H OFFSET
LF398
IN -
24K
OUT IN +
100K
-15V 5V +15V
➢ 在大型企业中，大量的过程参数需要很多的仪器仪表，往 往占用较大的场地，不便于迅速观测数据，亦不直观。 微型计算机具有灵活、方便、运算速度快、判断能力强等 特点。
➢ 微机数据采集系统的任务是对生产现场的过程参数定时进 行检测 、记录、存储、处理、打印、制表、显示及越限报 警等。
➢ 数据采集包含了连续量和开关量两种不同性质的信号检测 和处理，方法不一样。
➢ 1)数据采集的控制方式
➢ 根据微机控制系统的接口原理及A／D转换时间的长 短、系统工作速度的要求等，常见的采集控制方式 有延时、查询、中断、DMA等四种。
➢ ① 延时方式
➢ 当采集系统实时性要求不高并且已知A/D的转换时间 时，可以采用先启动A/D转换器然后通过程序延时最 后读转换结果的方式。这种情况比较简单，无需状 态信号。
Y 打印
采样时间到？
N 打印时间到？
N 返回
通道号计数
采集存贮一个通道数据
N
最后一个通道？
Y
数据处理
显示检测结果
N
数据超限？
Y
报警
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4.1.3 设计数据采集系统应考虑的一些问题
纯模拟量采集系统的设计重点考虑 ➢ 1) 分辨率和精度：A/D转换器的位数要求。 ➢ 2) 采集的模拟量通道数：系统的结构方案。 ➢ 3) 采样周期 ：信号处理中采样周期的选取和闭环控制系
RD
➢ movx a, @dptr
P2.2
➢ mov @r1,a
P2.1
P2.0
➢ inc r1
➢ inc dph
OE
C Vcc B REF(+) A REF(-) EOC GND
。+5V
➢ djnz r0,next ➢ ret
图4.4 延时方式时ADC0809与8051的接口电路
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➢ ②查询方式
➢ 在启动A/D后，根据A/D提供的状态信号采用程序查询方 式进行巡回检测。
➢ ③中断方式
➢ 延时和查询式中，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转换速度较慢时，会浪费大量 CPU时间，可以采用中断的方式进行数据采集。基A/D转 换的时间很短，与系统中断时间相当，采用中断的意义 就不大了，甚至可能 更浪费时间。
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➢ Mov dptr, #78ffh ➢ mov r0,#8 ➢ mov r1,#30h ➢ next:mov r2,#25 ➢ movx @dptr,a
P0
ALE 8051
WR P2.7
D7 ~ IN7 D0 CLK IN0 ADC0809
ALE START
. V7
.
. V0
➢ djnz r2,$
100K 100
100
V EE
REF
Vcc OFF
V DD
DB11
BIF OUT
REF IN
AD574 V
IN
STS 12/8 DG AG
DB0 CE
R/C A0 CS
图4-2 8路模拟电压自动巡回数据采集电路
CD4051：8路集成模拟切换开关 LF398： 采样保持器 AD574： 12位A/D转换器