第10章 数据处理

1、第10章 数据处理处理器：MCU(8051)、ARM、DSP10.1 采样数据的标度变换什么是标度变换？各种物理量有不同的单位和数值，这些物理量经A/D变换后变成一系列的无单位的数字量；在显示或打印时需要把这些无单位的数字量变换为带有工程单位的数字量，这种变换就称为标度变换。（也称工程变换）10.1.1 线性参数的标度变换被测物理量（温度、压力、光强等）与传感器的电参量（电压、电流、电阻等）输出之间呈线性关系。一、变换公式Y = Y0 +Ym - Y0( X - N 0 )N m - N0一、变换公式Y = Y0 +Ym - Y0( X - N 0 )N m - N0Y = 50 +100 -

2、 50( X - 51)255 - 51注意：X是整型变量，Y是浮点型变量二、编程实现#define Ym100.0#define Y050.0#define Nm255#define N051float Convert( int X)if(X 255 | X 51)return( -1)elsereturn( Y0 + (Ym-Y0)/(Nm-N0) * (X -N0)思考题己知一温度传感器，其被测物理量温度T与传感器输出电压V呈线性关系，传感器输出至A/D转换器前信号经放大器放大10倍。采用8位的A/D转换器（基准电压UREF-接地，UREF+接+5V），当温度分别为50度和60度时，采集

3、到的数字信号为60H和70H，求：(1)此系统所能采集的最高温度和最低温度，并作出此温度传感器的VT曲线；(2)将放大器的放大倍数调整为1倍，其它电路保持不变，此时采集到数字信号为60H时，对应的温度是多少？10.1.2 非线性参数的标度变换被测物理量（温度、压力、光强等）与传感器的电参量（电压、电流、电阻等）输出之间呈非线性关系。一、公式变换法被测物理量与的输出之间可以用解析式表达二、多项式变换法找出一个能够较准确地反映传感器输出信号与被测物理量之间关系的多项式。三、表格法1. 用实验法测出被测量与传感器输出之间的关系曲线y = f ( x)三、表格法2. 将曲线进行分段（等距分或非等距分）

4、，选取各个插值点：(x0,y0),(x1,y1),(xn,yn);三、表格法3. 确定并计算相邻样点之间的拟合直线的斜率ki，并将分段后的n组数据(x0,y0),(x1,y1),(xn,yn)及对应的斜率ki以表格形式存储在ROM中;起始坐标 终止坐标斜率x0,y0x1,y1k0x1,y1x2,y2k1xi,yixi+1,yi+1kixn-1,yn-1xn,ynkn-1三、表格法4. 每当接收到一个x，就查一次ROM表，找出x所在区间(xi,yi)(xi+1,yi+1)，取出该区间(xi,yi)、ki的数据。起始坐标 终止坐标斜率x0,y0x1,y1k0x1,y1x2,y2k1xi,yixi+

5、1,yi+1kixn-1,yn-1xn,ynkn-1三、表格法5. 根据y=yi+ki(x-xi)，得到标度变换值y.课后练习将教材P125的BASIC程序改为C51程序，实现表格法的非参数的标度变换。10.2 采样数据的数字滤波为什么要对采样到的数据进行预处理？答：数据采集系统在采集数据时，由于各种干扰的存在，使得系统采集到数据偏离其真实的数值，因而必须除去采样数据中的干扰成分，使其更接近真实值。10.2 采样数据的数字滤波如何除去采样数据中的干扰成分？1.在硬件系统中使用各种抗干扰技术；2.在软件系统中对采样数据进行滤波及剔除奇异项。10.2.1 中值滤波法一、具体方法对某一个被测量连续采

6、样N次（一般N取奇数），然后把N个采样值从小到大（或从大到小）进行排序，最后取中间值作为本次采样值。二、实现代码unsigned char ZhongZi( unsigned char N, unsigned char s)unsigned char i,j, T;for(i=0;iN-1;i+)for(j=i+1;jsj)T = si;si = sj;sj = si;return(sN/2); 三、适用范围1.去除脉冲性质的干扰有效干扰按照发生时间的不同可分为:(1)突发干扰(2)脉冲干扰(3)跳动干扰(4)瞬时干扰(5)随机干扰三、适用范围2.对输入模拟信号变换缓慢（如温度）适用，对输入模

7、拟信号变换剧烈（如声音）不适用。10.2.2 算术平均值法一、具体方法对某一个被测量连续采样N次（一般N取奇数），然后把N个采样值的平均间值作为本次采样值。二、实现代码unsigned char PinJun( N,X)unsigned int Sum;Sum = 0;for(i=0;i xt - xt W（经验值K5）1.当 xt 满足上式时，则 xt不予剔除；2.当 xt - xt KW ，则认为 xt 是奇异项，用 xt 取代；10.3.3 起始点的寻找一、原因在实际应用中，第一个采样点很可能是被干扰的奇异点 ，此时用第一、二个采样点得出的第三个预测值是错误的，要找到3个干净的采样点做为起始点。二、起始点的寻找方法去寻求满足一阶差分预测关系的三个连续点，即满足下式( xt - xt -1 ) - ( xt -1 - xt -2 )