CN110703646A - 一种自动控制式单片机数据采集控制系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种自动控制式单片机数据采集控制系统与方法。本发明的技术方案采用的单片机包括两个反馈支路，前馈支路和后馈支路；所述单片机采集来自前馈支路的数据，通过并行通信信号将被测信号发送给微机系统；所述微机系统根据输入数据属性，建立输入数据数学模型；所述后馈支路分析所述输入数据数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理；所述后馈支路基于所述模数转换器的转化结果，从所述不同温度范围对应的数据处理模型中，自动选择相应精度的数据处理模型执行对应的数据处理算法进行数据处理。因此，不仅能够保证数据采集的准确性，而且能够根据数据类型自适应的选择处理方法。
Description
技术领域
本发明属于数据采集技术领域，尤其涉及一种自动控制式单片机数据采集控制系统与方法。
背景技术
单片机(Single-Chip Microcomputer)是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
例如，申请号为CN201711050726.6的中国发明专利申请提出一种基于MSP430单片机的GPS定位系统，所述定位系统主要用于地点的三维定位，该系统拥有的功能有目标的坐标定位，并通过压力传感器矫正高度坐标，带有时间和温度的显示和存储，并提供了流行的USB接口，方便了该系统和其它设备相连，扩展了该系统的功能和应用范围，也可进行软件的升级。该系统分为硬件和软件设计两部分，硬件采用高度集成化的芯片和当今流行的SMT(贴片封装)，使该系统能减少体积，通过采用压力传器SCP-1000改善了该系统的精度，优化了结构。申请号为CN201710545640.4的中国发明专利申请提出一种基于通信协议的单片机输入输出接口控制装置，装置能够采集现场设备的IO运行工况，编码为报文，然后通过网络通信或者现场总线通信方式将报文传输到控制装置；装置能接收控制装置网络通信或者现场总线通信方式传输的控制报文，经过解码，对现场设备的IO的运行工况进行设置，以实现对现场设备进行监测、控制的目的。
然而，发明人发现，现有的上述基于单片机的数据采集系统，在采集数据之前，并不能预判数据本身的准确性；在采集数据之后，只是按部就班的按照统一流程进行常规的数据处理，也无法保证处理过程的准确性，并且忽略了不同数据类型的差异性。
发明内容
本发明提出一种自动控制式单片机数据采集控制系统与方法。不同于现有技术都是采用统一的方法集中采集数据并且进行统一处理的方式，本发明的技术方案采用的单片机包括两个反馈支路，前馈支路和后馈支路；所述单片机采集来自前馈支路的数据，通过并行通信信号将被测信号发送给微机系统；所述微机系统根据输入数据属性，建立输入数据数学模型；所述后馈支路分析所述输入数据数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理；所述后馈支路基于所述模数转换器的转化结果，从所述不同温度范围对应的数据处理模型中，自动选择相应精度的数据处理模型执行对应的数据处理算法进行数据处理。因此，不仅能够保证数据采集的准确性，而且能够根据数据类型自适应的选择处理方法。
在本发明的第一个方面，提供一种自动控制式单片机数据采集控制系统，所述单片机数据采集系统与工业上位机通过数据总线连接，所述数据总线与所述单片机数据采集系统之间连接有双向通讯的数据适配器；所述数据适配器通过光电隔离电路连接有液压检测系统与检测控制电路，所述检测控制电路连接有多个传感器；
作为本发明的第一个创新点，所述单片机数据采集系统包括前馈支路、后馈支路；所述前馈支路和所述后馈支路分别连接所述单片机的微处理器；所述微处理器连接有微机系统、程序存储器与数据存储器；
所述前馈支路通过所述数据适配器连接输入通道，获取来自所述数据总线的输入数据；
所述单片机采集来自前馈支路的数据，通过并行通信信号将被测信号发送给微机系统；
值得注意的是，本发明的数据采集与处理针对工业领域数据，因此首选并行通信方式；
作为本发明的第二个创新点，所述微机系统根据输入数据属性，建立输入数据数学模型；所述后馈支路分析所述输入数据数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理；
与上述创新点相对应的，所述输入通道包括温度传感器、信号放大器、模数转换器，输入信号经过所述温度传感器进入所述信号放大器并经所述模数转换器进行模数转换后，作为所述数据适配器的输入；
作为优选，所述微机系统根据输入数据属性，建立输入数据数学模型，具体包括：
所述微机系统基于所述温度传感器获取的温度数据范围，建立不同温度范围对应的数据处理模型；
所述后馈支路分析所述输入数据数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理，具体包括：
所述后馈支路基于所述模数转换器的转化结果，从所述不同温度范围对应的数据处理模型中，自动选择相应精度的数据处理模型执行对应的数据处理算法进行数据处理。
作为本发明的进一步优点，所述工业上位机包括人机交互界面并连接有CRT提示信息屏与打印机，通过所述人机交互界面输入操作控制命令与加载方案选择指令。
作为特定的优选选择，并且适用于本申请的场景的关键材料，所述温度传感器采用铂电阻材料，所述信号放大器采用精密放大器AD522，所述模数转换器采用ICL7109组成的A/D转换电路。
在本发明的第二个方面，提供一种自动控制式单片机数据采集方法，所述方法基于前述的自动控制式单片机数据采集控制系统实现，该方法包括：
S601：通过所述工业上位机的人机交互界面发出启动命令；
S602：所述工业上位机进行初始化操作；
S603：判断工业上位机是否接收到选择指令；
如果收到，进入方案加载程序；
否则，进入等待状态；
其中，所述进入方案加载程序，具体包括：
通过加载控制模块内部的数字调节器，接收上位机输出的加载指令，所述加载指令包括调节与所述多个传感器连接的液压缸的进出阀量。
其中，所述加载指令通过模数转换器处理后，进入第一多路转换保持电路，输出加载量作为所述调节进出阀量。
所述输出加载量通过反馈支路连接的力传感器输入给第二多路转换保持电路后，通过数模转换电路显示在所述CRT提示信息屏上。
此外，本发明的上述方法可以通过计算机程序实现，所述程序存储于可读媒体介质、计算机可读介质、可读光盘等，因此，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机执行指令，通过处理器执行所述指令，用于实现前述的方法。
本发明进一步的优点将在具体实施例部分结合附图进一步体现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请数据采集系统框架图；
图2是本申请数据采集系统具体结构图；
图3是本申请数据采集系统工业应用图；
图4是本发明数据采集方法的一个实施例的流程图；
图5是本发明数据采集方法的优选实施例的流程图。
具体实施例
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参见图1，是本发明一个实施例的一种自动控制式单片机数据采集控制系统，所述单片机数据采集系统与工业上位机通过数据总线连接，所述数据总线与所述单片机数据采集系统之间连接有双向通讯的数据适配器；所述数据适配器通过光电隔离电路连接有液压检测系统与检测控制电路，所述检测控制电路连接有多个传感器。
所述数据总线与输入通道通信。
进一步参见图2，所述单片机数据采集系统包括前馈支路、后馈支路；所述前馈支路和所述后馈支路分别连接所述单片机的微处理器；所述微处理器连接有微机系统、程序存储器与数据存储器；
所述前馈支路通过所述数据适配器连接输入通道，获取来自所述数据总线的输入数据；
所述单片机采集来自前馈支路的数据，通过并行通信信号将被测信号发送给微机系统；
所述微机系统根据输入数据属性，建立输入数据数学模型；
所述后馈支路分析所述输入数据数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理；
在图2中，所述数据采集系统还包括自适应数据检测系统，所述自适应数据检测系统包括应用监控程序，所述自适应数据检测系统在所述应用监控程序的控制下进行所述数据采集系统的性能检测和故障诊断。
所述自适应数据检测系统通过数字滤波器连接所述前馈支路，并通过平滑处理器连接所述后馈支路。
所述后馈支路还连接有输出界面，所述输出界面与所述自适应数据检测系统通信连接。
在图1-2基础上，进一步参见图3，所述输入通道包括温度传感器、信号放大器、模数转换器，输入信号经过所述温度传感器进入所述信号放大器并经所述模数转换器进行模数转换后，作为所述数据适配器的输入；
所述微机系统根据输入数据属性，建立输入数据数学模型，具体包括：
所述微机系统基于所述温度传感器获取的温度数据范围，建立不同温度范围对应的数据处理模型；
所述后馈支路分析所述输入数据数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理，具体包括：
所述后馈支路基于所述模数转换器的转化结果，从所述不同温度范围对应的数据处理模型中，自动选择相应精度的数据处理模型执行对应的数据处理算法进行数据处理。
所述工业上位机包括人机交互界面并连接有CRT提示信息屏与打印机，通过所述人机交互界面输入操作控制命令与加载方案选择指令。
作为本实施例的特定材料选择，所述温度传感器采用铂电阻材料，所述信号放大器采用精密放大器AD522，所述模数转换器采用ICL7109组成的A/D转换电路。
进一步参见图4，该实施例中提供一种自动控制式单片机数据采集方法，该方法具体步骤包括：
S601：通过所述工业上位机的人机交互界面发出启动命令；
S602：所述工业上位机进行初始化操作；
S603：判断工业上位机是否接收到选择指令；
如果收到，进入方案加载程序；
否则，进入等待状态；
其中，所述进入方案加载程序，具体包括：
通过加载控制模块内部的数字调节器，接收上位机输出的加载指令，所述加载指令包括调节与所述多个传感器连接的液压缸的进出阀量。
在图4基础上参见图5，所述加载指令通过模数转换器处理后，进入第一多路转换保持电路，输出加载量作为所述调节进出阀量。所述输出加载量通过反馈支路连接的力传感器输入给第二多路转换保持电路后，通过数模转换电路显示在所述CRT提示信息屏上。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
Claims (8)
1.一种自动控制式单片机数据采集控制系统，所述单片机数据采集系统与工业上位机通过数据总线连接，所述数据总线与所述单片机数据采集系统之间连接有双向通讯的数据适配器；所述数据适配器通过光电隔离电路连接有液压检测系统与检测控制电路，所述检测控制电路连接有多个传感器；
其特征在于：
所述单片机数据采集系统包括前馈支路、后馈支路；所述前馈支路和所述后馈支路分别连接所述单片机的微处理器；所述微处理器连接有微机系统、程序存储器与数据存储器；
所述前馈支路通过所述数据适配器连接输入通道，获取来自所述数据总线的输入数据；
所述单片机采集来自前馈支路的数据，通过并行通信信号将被测信号发送给微机系统；
所述微机系统根据输入数据属性，建立输入数据数学模型；
所述后馈支路分析所述输入数据数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理；
其中，所述输入通道包括温度传感器、信号放大器、模数转换器，输入信号经过所述温度传感器进入所述信号放大器并经所述模数转换器进行模数转换后，作为所述数据适配器的输入；
所述微机系统根据输入数据属性，建立输入数据数学模型，具体包括：
所述微机系统基于所述温度传感器获取的温度数据范围，建立不同温度范围对应的数据处理模型；
所述后馈支路分析所述输入数据数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理，具体包括：
所述后馈支路基于所述模数转换器的转化结果，从所述不同温度范围对应的数据处理模型中，自动选择相应精度的数据处理模型执行对应的数据处理算法进行数据处理。
2.如权利要求1所述的自动控制式单片机数据采集控制系统，所述工业上位机包括人机交互界面并连接有CRT提示信息屏与打印机，通过所述人机交互界面输入操作控制命令与加载方案选择指令。
3.如权利要求1所述的自动控制式单片机数据采集控制系统，所述温度传感器采用铂电阻材料。
4.如权利要求1所述的自动控制式单片机数据采集控制系统，所述信号放大器采用精密放大器AD522。
5.如权利要求1所述的自动控制式单片机数据采集控制系统，所述模数转换器采用ICL7109组成的A/D转换电路。
6.一种自动控制式单片机数据采集方法，所述方法基于权利要求1-5任一项所述的自动控制式单片机数据采集控制系统实现，该方法包括：
S601：通过所述工业上位机的人机交互界面发出启动命令；
S602：所述工业上位机进行初始化操作；
S603：判断工业上位机是否接收到选择指令；
如果收到，进入方案加载程序；
否则，进入等待状态；
其中，所述进入方案加载程序，具体包括：
通过加载控制模块内部的数字调节器，接收上位机输出的加载指令，所述加载指令包括调节与所述多个传感器连接的液压缸的进出阀量。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述加载指令通过模数转换器处理后，进入第一多路转换保持电路，输出加载量作为所述调节进出阀量。
8.如权利要求7所述的方法，所述输出加载量通过反馈支路连接的力传感器输入给第二多路转换保持电路后，通过数模转换电路显示在所述CRT提示信息屏上。
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