CN111026620B - 一种基于Processing的数据可视化处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于Processing的数据可视化处理系统及方法，所述系统包括MMC卡接口电路模块、微控制器模块、USB接口电路模块、processing数据可视化模块。所述可视化处理的方法通过微控制模块控制MMC卡接口电路模块读取外接MMC卡中的数据并将数据传送至USB接口电路模块，所述USB接口电路模块对数据进行转换并传送至processing数据可视化模块进行数据可视化显示；本发明具有各模块之间连接简单、可扩展能力强、成本低、数据可视化便捷简单的有益效果。

Description

一种基于Processing的数据可视化处理系统及方法
技术领域
本发明属于数据可视化的技术领域，具体涉及一种基于Processing的数据可视化处理系统及方法。
背景技术
随着微处理器的发展及其在各领域的广泛应用，微处理器在仪器仪表、工业控制、数字家电等方面普遍得到应用，虽然产品故障率越来越低，但产品故障时有发生，有时产品故障现象难以复现，导致故障排查十分困难。一般做法是将一些中间过程数据存储在微处理器内部ROM中，但微处理器内部可用于存储数据的ROM空间较小，难以存储大量数据，并且数据读取不方便，不利于数据分析。
另外，为了实时监控产品状态，一般使用串口将数据发送到上位机，再通过串口调试助手接收并查看数据，然而常规串口调试助手中只能显示十六进制码，需按照通信协议对其进行解码才能识别，严重影响监控效率；为了解决这些实际问题，有些专业厂家生产数据解析显示的设备，但价格让人难以承受。
因此，针对传统的上位机与下位机之间进行数据交互传输时，数据不能进行可视化显示，操作人员查看数据困难的缺陷，本发明公开了一种基于Processing的数据可视化处理的系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于Processing的数据可视化处理的系统，基于processing软件对接收到的数据进行可视化处理和显示，使得工作人员能够便捷可视化地查看数据，同时提供了一种基于Processing的数据可视化处理的方法，通过USB接口电路模块实现上位机和下位机之间的数据交互，并通过上位机内部的processing数据可视化模块对接收到的数据进行可视化处理。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于Processing的数据可视化处理的系统，包括MMC卡接口电路模块、微控制器模块、USB接口电路模块、processing数据可视化模块，所述微控制模块控制MMC卡接口电路模块读取外接MMC卡中的数据并将数据传送至USB接口电路模块，所述USB接口电路模块对数据进行转换并传送至processing数据可视化模块进行数据可视化显示。
工作原理：
MMC卡接口电路模块、微控制器模块、USB接口电路模块依次连接组成下位机， MMC卡接口电路模块上设置有MMC卡插口用于与外部MMC卡连接，微控制器模块控制MMC卡接口电路模块读取外部MMC卡存储的数据，MMC卡接口电路模块将接收到的外部MMC卡中的数据传送至USB接口电路模块，USB接口电路模块将接收到的数据电平信号转化为USB信号，然后将USB信号通过USB线传输至processing数据可视化模块，操作人员通过processing数据可视化模块通过内置的若干函数对数据进行可视化处理和显示。
为了更好的实现本发明，进一步地，还包括电源转换模块，所述电源转换模块向USB接口电路模块连接提供+3.3V的工作电压。
为了更好的实现本发明，进一步地，还包括外部时钟模块，所述外部时钟模块与USB接口电路模块连接并向USB接口电路模块提供外部时钟。
一种基于Processing的数据可视化处理的方法，通过MMC卡接口电路模块读取外部MMC卡中的数据并将数据传送至微控制器模块，所述微控制器模块对数据进行预处理后传送至USB接口电路模块，所述USB接口电路模块对数据实现TTL电平信号与USB信号之间的转换并将USB信号传送至processing数据可视化模块，所述processing数据可视化模块通过内置的processing软件中内置的函数对数据进行可视化处理、显示、保存。
为了更好的实现本发明，进一步地，所述processing数据可视化模块通过serial类接收USB接口电路模块的USB信号，然后通过serial类中的read函数读取数据，并通过text函数实现数据的可视化显示。
为了更好的实现本发明，进一步地，所述processing数据可视化模块通过table类下的addRow函数和removeRow函数实现行的操作，通过table类下的setInt函数、setString函数、setFloat函数实现数据的写入，通过table类下的getInt函数、getFloat函数、getString函数实现数据的读取。
为了更好的实现本发明，进一步地，所述processing数据可视化模块将接收到的数据写入csv文件进行保存。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明可在USB接口电路模块的电路中集成了若干个多种通信协议的转换芯片，可以根据不同的下位机要求进行灵活选择，可扩展性强；
（2）本发明的processing数据可视化模块基于processing软件对接收到的数据进行可视化显示，可通过直接调用processing软件内置的大量函数直接对数据进行可视化处理与显示，具有一定编程基础的工程人员，很容易通过processing软件实现对通信数据进行可视化显示、保存和数据提取，数据可视化简单便捷；
（3）MMC卡接口电路模块与微控制器模块之间通过SPI通信接口便捷连接，微控制器模块与USB接口电路模块之间通过SCI接口便捷连接，USB接口电路模块与processing数据可视化模块之间通过USB便捷连接，整个可视化处理系统中的各个模块之间的连接十分简便。
附图说明
图1为发明的系统结构示意图；
图2为USB接口电路模块的电路示意图；
图3为电源转换模块的电路示意图；
图4为微控制器模块的电路示意图；
图5为processing数据可视化模块的数据可视化示意图。
具体实施方式
实施例1：
本实施例的一种基于Processing的数据可视化处理系统及方法，如图1和图2所示，包括MMC卡接口电路模块、微控制器模块、USB接口电路模块、processing数据可视化模块，所述微控制模块控制MMC卡接口电路模块读取外接MMC卡中的数据并将数据传送至USB接口电路模块，所述USB接口电路模块对数据进行转换并传送至processing数据可视化模块进行数据可视化显示。
USB接口电路模块采用PL2303HX芯片，PL2303HX芯片内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART，只需在PL2303HX芯片外接几只电容就可以实现USB信号与RS232(TTL电平)信号的转换，能够方便嵌入到各种设备，该器件作为USB/RS232双向转换器，一方面从上位机，即从processing数据可视化模块接收USB数据并将其转换为RS232信息流格式发送给MMC卡接口电路模块；另一方面从MMC卡接口电路模块接收数据并转换为USB数据格式送回processing数据可视化模块，上述数据传输和转换工作均在微控制器模块的控制下由USB接口电路模块自动完成，开发者无需考虑固件设计。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图3所示，还包括电源转换模块，所述电源转换模块向USB接口电路模块连接提供+3.3V的工作电压。
电源转换模块主要由电源转换芯片TPS75733组成，通过电源转换芯片TPS75733将USB接口电路模块接入的+5V电源转换为PL2303HX芯片的+3.3V工作电压。
进一步的，还包括外部时钟模块，所述外部时钟模块与USB接口电路模块连接并向USB接口电路模块提供外部时钟。
外部时钟模块主要由外部晶体组成，PL2303HX芯片需要一个12MHz的外部晶体为自己提供时钟，外部并联两个匹配起振电容C6和C20。为防止高速信号在端口附近产生反射现象，需要在B型USB端口引脚D-和D+上分别接上一个阻值为27Ω左右的终端匹配电阻R34和R35。D+接一个上拉电阻R36以帮助实现枚举功能。此外考虑到防止USB口短路问题，串入一个500mA的保险丝，从而保护USB口。
如图4所示，微控制器模块采用了Atmel公司的Atmega16单片机作为微控制器，并通过 SPI总线与MMC卡接口电路模块连接即可，其中Atmega16单片机的SCI接口与USB接口电路模块的USB接口电路连接。
本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
实施例3：
一种基于Processing的数据可视化处理的方法，通过MMC卡接口电路模块读取外部MMC卡中的数据并将数据传送至微控制器模块，所述微控制器模块对数据进行预处理后传送至USB接口电路模块，所述USB接口电路模块对数据实现TTL电平信号与USB信号之间的转换并将USB信号传送至processing数据可视化模块，所述processing数据可视化模块通过内置的processing软件中内置的函数对数据进行可视化处理、显示、保存。
微控制器模块控制MMC卡接口电路模块接收外部MMC卡中的数据后，然后微控制器模块控制MMC卡接口电路模块将数据通过USB接口电路模块将数据发送至processing数据可视化模块，processing数据可视化模块通过Processing软件实现对接收的数据进行可视化显示和保存。
如图5所示，processing数据可视化模块将数据存储为excel可处理的.csv文件，以便进行数据处理。Processing软件提供的大量的基础函数，只要使用者有一定的编程基础，基于Processing的人机交互界面可以轻松实现数据的可视化处理与显示。使用serial类实现接收USB接口电路转换的数据，通过serial类中的read函数即可读取数据；通过text函数可实现接收数据的显示；可通过调用Table类下的addRow函数和removeRow函数实现行的操作，调用setInt函数、setString函数和setFloat函数等实现数据的写入，调用getInt函数、getFloat函数和getString函数等实现数据的读取。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于Processing的数据可视化处理的方法，基于Processing的数据可视化处理的系统实现，所述数据可视化处理的系统包括MMC卡接口电路模块、微控制器模块、USB接口电路模块、processing数据可视化模块，所述微控制器模块控制MMC卡接口电路模块读取外接MMC卡中的数据并将数据传送至USB接口电路模块，所述USB接口电路模块对数据进行转换并传送至processing数据可视化模块进行数据可视化显示；还包括电源转换模块，所述电源转换模块向USB接口电路模块连接提供+3.3V的工作电压；还包括外部时钟模块，所述外部时钟模块与USB接口电路模块连接并向USB接口电路模块提供外部时钟；所述USB接口电路模块采用PL2303HX芯片，PL2303HX芯片内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART；所述电源转换模块包括电源转换芯片TPS75733，通过电源转换芯片TPS75733将USB接口电路模块接入的+5V电源转换为PL2303HX芯片的+3.3V工作电压；所述外部时钟模块包括外部晶体，所述外部晶体并联有起振电容C6与C20；所述PL2303HX芯片的USB端口的D+引脚与D-引脚上分别连接有电阻R34与电阻R35，所述USB端口的D+引脚上还并联有电阻R36；
其特征在于，通过MMC卡接口电路模块读取外部MMC卡中的数据并将数据传送至微控制器模块，所述微控制器模块对数据进行预处理后传送至USB接口电路模块，所述USB接口电路模块对数据实现TTL电平信号与USB信号之间的转换并将USB信号传送至processing数据可视化模块，所述processing数据可视化模块通过内置的processing软件中内置的函数对数据进行可视化处理、显示、保存。
2.根据权利要求1所述的一种基于Processing的数据可视化处理的方法，其特征在于，所述processing数据可视化模块通过serial类接收USB接口电路模块的USB信号，然后通过serial类中的read函数读取数据，并通过text函数实现数据的可视化显示。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于Processing的数据可视化处理的方法，其特征在于，所述processing数据可视化模块通过table类下的addRow函数和removeRow函数实现行的操作，通过table类下的setInt函数、setString函数、setFloat函数实现数据的写入，通过table类下的getInt函数、getFloat函数、getString函数实现数据的读取。
4.根据权利要求1所述的一种基于Processing的数据可视化处理的方法，其特征在于，所述processing数据可视化模块将接收到的数据写入csv文件进行保存。
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