微型计算机控制技术于海生
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入信号yR，零信号的补 偿由数字调零来完成。 设数字调零后测出的数据分别为xR(接校准输入yR时) 和x(接被测输入y时)，则可按下式来计算y。
yR y x xR
如果在校准时，计算并存放 yR ／ xR 的值，则测量 校准时，只需行一次乘法即可。有时也可用yi代替yR 人工自动校准特别适于传感器特性随时间会发生 变化的场合。如常用的湿敏电容等湿度传感器。
6.1.3 高级语言I/O控制台编程
对于PC总线工业控制机，我们以Turbo C为例来说明其访问I/O端口 的编程。 Turbo C通常有库函数，允许直接访问I/O端口，头文件〈conio.h〉 中定义了I/O端口例程。 例如： a=inportw(0x210) b=inportb(0x220) 第一条指令表示将端口210H的16位二进制数(一个字)输入给变量a， 第二条指令表示将端口220H的8位二进制数(一个字节)输入给变量b。在 C语言中，0x起头的是16进制数。 又如： outportw(0x230,0x3435) outportb(0x240,0x26) 第一条指令表示将二字节数3435H输出到端口230H中，第二条指令 表示将单字节数26H输出到端口240H中。
6.2.1
误差自动校准
系统误差定义：是指在相同条件下，经过多次测量，误差的 数值(包括大小符号)保持恒定，或按某种已知的规律变化的 误差。 特点：在一定的测量条件下，其变化规律是可以掌握的， 产生误差的原因一般也是知道的。 方法：偏移校准在实际中应用最多，并且常采用程序来 实现，称为数字调零。 数字调零：在测量时，先把多路输入接到所需测量的一 组输入电压上进行测量，测出这时的输入值为x1,然后把多路 开关的输入接地，测出零输入时A／D转换器的输出为x0，用x1 减去x0即为实际输入电压x。图6-3 除了数字调零外，还可以采用偏移和增益误差的自动校 准。
6.2
测量数据预处理技术
传感器把生产过程的信号转换成电信号，然后用A／D转换 器把模拟信号变成数字信号，读入计算机中。 对于这样得到的数据，一般要进行一些预处理，其中最基 本的处理有线性化处理、标度变换和误差自动校准。
6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.2.6
误差自动校准 线性化处理和非线性补偿 标度变换方法 越限报警处理 量化误差来源 A/D、D/A及运算字长的选择
6.2.2
线性化处理和非线性补偿
过程控制作业P102第30题 已知热电偶的分度号为K,工作时的冷端温度为30℃，测得热 电势以后，错用E分度表查得工作端的温度715.2 ℃，试求 工作端实际温度是多少？ 解：首先求出工作端温度相对0 ℃冷端的热电势的值，设该 值为X，按E分度表，可列出方程：
X 53.907 10, 求得X 54.33 （mV） 54.703 53.907 即：E（t， 0） 54.33mV , 又由于E（t,0） E（t,30) E (30,0) 715.2 710
1.模块化程序设计
（1）自底向上模块化设计 首先对最低层模块进行编码、测试和调试。这些模块 正常工作后，就可以用它们来开发较高层的模块。这种方 法是汇编语言设计常用的方法。 （2）自顶向下模块化设计 首先对最高层进行编码、测试和调试。为了测试这些 最高层模块，可以用“结点”来代替还未编码的较低层模 块，这些“结点”的输入和输出满足程序的说明部分要求， 但功能少得多。 该方法一般适合用高级语言来设计程序。
微型计算机控制 技术于海生
6.1 程序设计技术
6.1.1 6.1.2 6.1.3 模块化与结构化程序设计 面向过程与面向对象的程序设计 高级语言I/O控制台编程
6.1.1
模块化与结构化程序设计
一个完整的程序设计过程可以用左图来说明。
首先要分析用户的要求，这大约占整个程序设 计工作量的10%； 然后编写程序的说明，这大约也占10%； 接着进行程序的设计与编码，这大约占30%左 右，其中设计与编码几乎各占15%； 最后进行测试和调试，这要花费整个程序设计 工作量的40%以上。
2.结构化程序设计
1966年，C.Bohm 和G.Jacopini证明了 只用三种基本的控制 结构就能实现任何单 入口单出口的程序。 这三种基本的控制结 构是“顺序”、“选 择”、“循环”。如 右图所示。
6.1.2 面向过程与面向对象的程序设计
1.面向过程的程序设计及其局限性 过程式程序设计是面向功能的。首先要定义所要实现的功能， 然后设计为实现这些功能所要执行的步骤。这些步骤就是过程。 编写代码实际上等于分解这些步骤，使每一步直接对应一行代码。 这就是过程式编程中的“逐步求精”的过程。 这种方式不利于中大型软件的开发与维护，小部分数据或功能 的改变会涉及到很多的相关程序。 2.面向对象的程序设计 以上两种方法在概念上存在以下主要区别： （1）模块与对象 （2）过程调用和消息传递 （3）类型和类 （4）静态链接和动态链接
1.全自动校准
自动校准：自动测量基准参数，计算误差模型，获得并存储误差补偿因子。
先把开关接地，测出这时的输入值x0，然后把开关接基准 电压VR，测出输入值x1，并存放x1、x0，在正式测量时，如测 出的输入值为x，则这时的V可用下式计算
V (
x x0 ) VR x1 x 0
采用这种方法测得的V与放大器的漂移和增益变化无关，与V 和R的精度也无关。这样可大大提高测量精度，降低对电路器件 的要求。 全自动校准只适于基准参数是电信号场合，并且不能校正由 传感器引入的误差。为克服这种缺点，采用人工自动校准。
6.2.2
线性化处理和非线性补偿
1．铂热电阻的阻值与温度的关系 离线计算温度与铂热电阻阻值对应关系表即分度表， 然后分段进行线性化。 2．热电偶的热电势与温度的关系 与热电阻方法相同。测量的参数为热电偶的热电势。 3．孔板差压与流量的关系
F K P
4．气体体积流量的非线性补偿
T0 P1 F0 F T1 P0
yR y x xR
如果在校准时，计算并存放 yR ／ xR 的值，则测量 校准时，只需行一次乘法即可。有时也可用yi代替yR 人工自动校准特别适于传感器特性随时间会发生 变化的场合。如常用的湿敏电容等湿度传感器。
6.1.3 高级语言I/O控制台编程
对于PC总线工业控制机，我们以Turbo C为例来说明其访问I/O端口 的编程。 Turbo C通常有库函数，允许直接访问I/O端口，头文件〈conio.h〉 中定义了I/O端口例程。 例如： a=inportw(0x210) b=inportb(0x220) 第一条指令表示将端口210H的16位二进制数(一个字)输入给变量a， 第二条指令表示将端口220H的8位二进制数(一个字节)输入给变量b。在 C语言中，0x起头的是16进制数。 又如： outportw(0x230,0x3435) outportb(0x240,0x26) 第一条指令表示将二字节数3435H输出到端口230H中，第二条指令 表示将单字节数26H输出到端口240H中。
6.2.1
误差自动校准
系统误差定义：是指在相同条件下，经过多次测量，误差的 数值(包括大小符号)保持恒定，或按某种已知的规律变化的 误差。 特点：在一定的测量条件下，其变化规律是可以掌握的， 产生误差的原因一般也是知道的。 方法：偏移校准在实际中应用最多，并且常采用程序来 实现，称为数字调零。 数字调零：在测量时，先把多路输入接到所需测量的一 组输入电压上进行测量，测出这时的输入值为x1,然后把多路 开关的输入接地，测出零输入时A／D转换器的输出为x0，用x1 减去x0即为实际输入电压x。图6-3 除了数字调零外，还可以采用偏移和增益误差的自动校 准。
6.2
测量数据预处理技术
传感器把生产过程的信号转换成电信号，然后用A／D转换 器把模拟信号变成数字信号，读入计算机中。 对于这样得到的数据，一般要进行一些预处理，其中最基 本的处理有线性化处理、标度变换和误差自动校准。
6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.2.6
误差自动校准 线性化处理和非线性补偿 标度变换方法 越限报警处理 量化误差来源 A/D、D/A及运算字长的选择
6.2.2
线性化处理和非线性补偿
过程控制作业P102第30题 已知热电偶的分度号为K,工作时的冷端温度为30℃，测得热 电势以后，错用E分度表查得工作端的温度715.2 ℃，试求 工作端实际温度是多少？ 解：首先求出工作端温度相对0 ℃冷端的热电势的值，设该 值为X，按E分度表，可列出方程：
X 53.907 10, 求得X 54.33 （mV） 54.703 53.907 即：E（t， 0） 54.33mV , 又由于E（t,0） E（t,30) E (30,0) 715.2 710
1.模块化程序设计
（1）自底向上模块化设计 首先对最低层模块进行编码、测试和调试。这些模块 正常工作后，就可以用它们来开发较高层的模块。这种方 法是汇编语言设计常用的方法。 （2）自顶向下模块化设计 首先对最高层进行编码、测试和调试。为了测试这些 最高层模块，可以用“结点”来代替还未编码的较低层模 块，这些“结点”的输入和输出满足程序的说明部分要求， 但功能少得多。 该方法一般适合用高级语言来设计程序。
微型计算机控制 技术于海生
6.1 程序设计技术
6.1.1 6.1.2 6.1.3 模块化与结构化程序设计 面向过程与面向对象的程序设计 高级语言I/O控制台编程
6.1.1
模块化与结构化程序设计
一个完整的程序设计过程可以用左图来说明。
首先要分析用户的要求，这大约占整个程序设 计工作量的10%； 然后编写程序的说明，这大约也占10%； 接着进行程序的设计与编码，这大约占30%左 右，其中设计与编码几乎各占15%； 最后进行测试和调试，这要花费整个程序设计 工作量的40%以上。
2.结构化程序设计
1966年，C.Bohm 和G.Jacopini证明了 只用三种基本的控制 结构就能实现任何单 入口单出口的程序。 这三种基本的控制结 构是“顺序”、“选 择”、“循环”。如 右图所示。
6.1.2 面向过程与面向对象的程序设计
1.面向过程的程序设计及其局限性 过程式程序设计是面向功能的。首先要定义所要实现的功能， 然后设计为实现这些功能所要执行的步骤。这些步骤就是过程。 编写代码实际上等于分解这些步骤，使每一步直接对应一行代码。 这就是过程式编程中的“逐步求精”的过程。 这种方式不利于中大型软件的开发与维护，小部分数据或功能 的改变会涉及到很多的相关程序。 2.面向对象的程序设计 以上两种方法在概念上存在以下主要区别： （1）模块与对象 （2）过程调用和消息传递 （3）类型和类 （4）静态链接和动态链接
1.全自动校准
自动校准：自动测量基准参数，计算误差模型，获得并存储误差补偿因子。
先把开关接地，测出这时的输入值x0，然后把开关接基准 电压VR，测出输入值x1，并存放x1、x0，在正式测量时，如测 出的输入值为x，则这时的V可用下式计算
V (
x x0 ) VR x1 x 0
采用这种方法测得的V与放大器的漂移和增益变化无关，与V 和R的精度也无关。这样可大大提高测量精度，降低对电路器件 的要求。 全自动校准只适于基准参数是电信号场合，并且不能校正由 传感器引入的误差。为克服这种缺点，采用人工自动校准。
6.2.2
线性化处理和非线性补偿
1．铂热电阻的阻值与温度的关系 离线计算温度与铂热电阻阻值对应关系表即分度表， 然后分段进行线性化。 2．热电偶的热电势与温度的关系 与热电阻方法相同。测量的参数为热电偶的热电势。 3．孔板差压与流量的关系
F K P
4．气体体积流量的非线性补偿
T0 P1 F0 F T1 P0