AVR第16章( 整机设计中的几个问题)11年.ppt

1、1、第16章机械整体设置修订中的数据处理技术、数据处理能力的高低是机器智能化水平的重要标志。 测量精度和可靠性是仪器的重要指标，引入数据处理算法后，解决了硬件电路无法实现的许多信号处理问题，克服了包括传感器在内的各个测量环节中硬件自身的缺陷和弱点，提高了仪器的综合性能。 数据的运算和实现。 什么样的运算可以满足要求？2、主要内容、16. 1数字滤波器、16. 2尺度转换、16. 3非线性校正、3、16. 1数字滤波器、智能仪表的模拟输入信号通常包含各种噪声和噪声。 从被测量信号源本身、传感器、干扰等。 为了进行正确的测量和控制，可以使用数字滤波方法减弱或去除滤波。 数字滤波器是指通过一定的修正

2、运算和判断程序，减少有用信号中干扰的比重。 与模拟滤波器相比，具有随机信号、脉冲信号2种优点。 概要、4、数字滤波的优点，(1)用程序实现，不需要专用硬件，没有阻抗匹配的问题，降低成本。 (2)即使对于频率低的信号，也可实现滤波(例如，0.01Hz )。 (3)通过变更过滤器和残奥表，可以容易地变更过滤器特性，灵活方便。5、2、一般数字滤波方法、1、程序判别滤波器(限幅滤波法) 2、中值滤波法3、算术平均滤波器4、折射平均滤波器(递归平均滤波器) 5、加权折射平均滤波器(加权递归平均滤波器) 6、1次方法：将此次采样值与上次进行比较，如果差值超过允许范围，则认为此次采样值受到干扰，并予以清除。

3、 滤波的采样结果，yn是此次的采样值，a是相邻的2次采样值的最大容许增量。 确定算法的密钥： a，其数值可以基于y的最大变化速率Vmax和采样周期t来确定。7、2、中值滤波法、方法：对某个被测量残奥仪表连续进行n次采样(一般来说，n是奇数)，对这些采样值进行重新排列，并选择中间值作为此次的采样值。 运算简单，可在消除脉冲干扰的同时，良好地保护信号的详细信息。 对于温度液位等缓慢变化的被测残奥仪表，滤波效果良好。 另外，对不同宽度的脉冲的滤波效果是：8、3、算术平均滤波、Xi=Si n i，其中S i是采样值的有用部分的ni是随机误差。 当随机噪声的统一校正平均值为0时，滤波效果主要随着采样次数

4、n和n增大而提高，但是系统的灵敏度降低。 因此，此方法仅适用于直流或徐变信号。 9、4、滑动平均过滤器、滑动平均过滤法将n个测量数据视为一个队列，队列长度固定为n，每次进行新采样时将测量结果放入队列的最后，删除原来的队列中的一个数据，从而在队列中总是有n个“最新”的数据如果对队列中的数据进行算术平均，则可得到新的滤波器值。 中的组合图层性质变更选项。 公式可以在每次进行测量时修正新的过滤器值。10、5、加权运动平均滤波是对运动平均法的改良，即对不同时刻的数据施加不同的权重。 通常，越接近当前时刻的数据，权利取得越大。 其中n是折动平均项数，Xn-i是未过滤的第ni次采样值，C i是常数(权重)

5、。 令人满意的是，所有c-I权重之和=1，11，6，一次延迟滤波器方法也被称为一次惯性滤波器，其显然不是对于低频率(例如，频率为0.01Hz )干扰信号采用RC滤波器。 c太大，很难，但是在计算机控制系统中另外，一次递归滤波器式需要滤波系数Q=T/(T )，其中，t为采样周期，按数字滤波器的时间常数，在实际运转中求出最佳值。 方法不断改变值，当低频周期性噪声最弱时，为该系统的值。 12、7和极值去除平均滤波器算法在实际应用中可能执行数据平滑化，同时去除明显的脉冲干扰。 消极值平均滤波算法：n次连续取样，去除其最大值和最小值，求侑下N2个样本的平均值。 可以在消除脉冲噪声的同时消除小的随机噪声。

6、 13、去极值平均滤波算法、14、3、数字滤波方法的总结，克服由于设备外部环境的偶然因素导致的突变异构干扰、由于设备内部的不稳定导致的误码等导致的尖脉冲干扰是设备数据处理的第一步。 通常用简单的非线性滤波法去除脉冲噪声。 (1)程序判别滤波(限幅滤波方法)，(2)中值滤波方法，基本方法：15，3，数字滤波方法相对继续，并且克服随机噪声的数字滤波方法通常是具有低通特性的线性滤波器：算术平均值采用加权平均滤波方法的随机噪声通常可近似为白噪声(统一校正平均=0)、小幅度高频电子噪声：电子装置热噪声、A/D量化噪声等。 (1)算术平均滤波；(2)滑动平均滤波(递归平均滤波)；(3)加权滑动平均滤波(加

7、权递归平均滤波)； 例如，非极值平均滤波算法，16，16.2尺度转换，设备收集的数据不等于原始的带维残奥仪表值，其对应于残奥仪表的大小，除非将其转换为带维数值，否则无法与显示、打印输出应用。 该变换是工程量变换，也称为比例变换。 例如，某雷达式液位寄存器液位范围为50170cm，转换为0-5V后进行A/D转换，获得000H-3FFH的数字量(假设采用10位ADC )。000H-3FFH、50170cm，根据收集到的数据与被测量的关系，包括、17、1、线性尺度变换、传感器在内的整个数据采集系统是线性的。 如果测定的测定范围为A0Am、A0所对应的数字量为N0、Am所对应的数字量为Nm、所采集的数

8、字量为Nx、实际的测定值为Ax。 在测定0、N0、Nx、Nm、A0、Ax、Am、所采取的数字量时，在标度变换式中，得到如下方法2 :进行直接标度变换，即，ax=a0(ama0)*(nxn0)/()，前提：解析式x=F(y )，19 流量和节流装置两侧的差压之间有以下关系：流量： G0 Gm，差压数字量： N0 Nm，求Gx，结论，20，16.3非线性补偿，非线性关系，线性关系，(2)查找表法。 在(3)查找表加线性插值法(建模方法代数插值法)、(4)用代数多项式近似非线性关系(建模方法代数插值法)、(5)曲线拟合法(建模方法)智能仪表设定修正的过程中，收集到的数据与对应的被测定不是线性关系例如

9、，当热电偶的冷端温度恒定时，温度与其热电势的关系为非线性的。 如果能够恰当地知道(1)校正函数法、21，一、校正函数法、传感器及检测电路的非线性特性的解析式y=f(x )，则能够使用基于该解析式的校正函数(逆函数)进行非线性校正。 的双曲馀弦值。 在这种情况下，浮点数通常被使用，运算变得复杂。22、2、查找表法根据被测定和数字量的关系，将与数字量从0到N 1对应的被测定数值依次存储在1张数据表中。 然后，可以从所采集的数字量的大小使用查找表求出被测量。数字量、23、查找表法示例、例：测温修正、测量元件采用k型热电偶。100倍，显示，查找表是Nx温度t . 中的组合图层性质变更选项。 求出下标：

10、 A/D结果、上位地址、24、查找表法编程、A/D结果为r17:r16、温度值为r19:r18。 编程如下： include8535def.inc rjmp RESET； 使用数字量检查温度的表格包括校正1024字tab:dw0、1、3、4、1263、1265reset:addr16、r16； 模拟结果*2 adc r17、r17 ldi Zh、高(tab *2)； 调查温度值ldi Zl、low(tab*2)、add Zl、r16。 校正位置adc Zh、r17 Lpm； 取后8位的mov r18、r0。 低位8比特adiw Zl、1； 向高位Lpm取高位8位的mov r19、r0。 前8位

11、here: rjmp here； 踏步，25，3，查找表线性插值法，查找表法的缺点：表纠正计算输入复杂，占用大的程序存储器空间。 查找表加线性插值法的原理(段线性化)、误差过大，整个区间分为几个段，各段以线性关系进行修正。 然后在表格中保存段信息。 该查找表在找到存在Nx的段后能够被分为多段，其中，y .Y=y1 (y2-y1)*(x-x1)/(x2-x1)、26、查找表加法线性内插法、具体的方法：整个区间等。 通常，段数量越多，查找表的误差越小，当然误差也与对象本身的特性有关，对象越接近线性，误差越小。 表中保存有端点的y值，可以从各端点的值查找表求出，用公式进行修正。 例如，用k型热电偶进

12、行测温，分为16段(17个节点)。 各段的长度为64、27，表1、数字量、热释电势和温度对照表在数字量位于节点上时，可以直接查看表求出测定值，数字量位于两个节点之间时，通过这两个节点形成直线，认为其间是直线编程的关键点：保存在表中的是温度值，知道x，如何求出y1、y2、x-x1、x2-x1，将A/D转换数字量保存在r17:r16，将温度保存在r24:r23。 知道，28，x，怎么求y1，y2，x-x1，x2-x1？ x2-x1=64； x-x1=R17:R16的后6位。 y1的下标以R17:R16右移6位得到。 y1后面的一个字母是y2。 r17:r16数字量。 在编程思想中，在Mpy16s符

13、号乘法子例程r 173360 r 16 * r 193360 r 213360 r 193360 r 193360 r 18和：y=y1(y2-y1)(x-y1)中进行校正y1(y2- y1) (x-x1)/64，8，8是： y=y1(y2- y1) (x-x1)/64，30，修正程序。 数字流量温度对照表tab 3360.dw 0、78、157、236、314、393、466、541、616、692、769.dw 847、927、1009 a/d结果低的6比特进给r20 andi r20、$3f； 可知x-x1r20的A/D转换数字容量在r17:r16以上。 修正温度：y=y1 (y2-y1

14、)(x-x1)/64，保存在r24:r23中，编程如下：31、程序、rolr 16 rolr17取rolr 16 a/d结果高的4位发送r 17。 取r17*2、y1取r 19360 r 18、32，取程序、adiw Zl、1 lpm mov r16、r0 adiw Zl、1 lpm mov r17、r 0子r 16、r18 sbc r17、r19 mov r23，取y2取r 173360 x-x1发送r19:r18，修正运算(y2-y1)(x-x1)发送r213360r203360r193360r18、33、程序、滚轮19滚轮20滚轮19滚轮20 addr 23。 在此，校正运算(y2-y1

15、)(x-x1)/64结果为r20:r19，校正运算y1 (y2-y1)(x-x1)/64结果为r24:r23，y=anxn an-1xn-1 a1x a0也称为内插多项式，如果有该多项式，则为x吗？如何确定此多项式，重要的是找到适当的系数an、an-1、a1、a0、n的大小。 例如，热敏电阻具有灵敏度高、廉价等特征，温度变化时其电阻值也会大幅变化，但热敏电阻的温度特性一般是非线性的，需要用修正运算的方法进行补偿。 35、例如有热敏电阻，例如有热敏电阻，其温度电阻值特性t=f(R )如表2所示。 温度y=f (电阻值x )、36，例如热敏电阻连接、温度y=f (电阻值x )、y=anxn an-1xn-1 a1x a0，根据该表如何求出插值多项式，然后，首先必须根据需要的近似精度来决定多项式的次数n。 具体次数与近似函数、自变量的范围有关。 也可以采用启发式方法，n值从小(接近要求的精度)开始大。 2系数的修正算法。 然后选择适当的N 1个内插值节点x和y，等分误差以满足精度要求，然后再进行调整。 另外，37，例如：热敏电阻还继续，在t=p3(r )=0. 2346989 r3. 120273 r 259.2