測量儀表的非線性處理技術(shù)

測量儀表的非線性處理技術(shù)

單片機(jī)結(jié)構(gòu)的測量儀表，經(jīng)常需要對測量變量進(jìn)行非線性處理。比如，工業(yè)測量中經(jīng)常使用的熱電阻感溫元件的電阻（電壓）與溫度的關(guān)系就是非線性的。計(jì)算機(jī)對這類測量變量進(jìn)行工程值轉(zhuǎn)換時(shí)，通常是將它們的電壓／電流信號值及對應(yīng)工程值的非線性列表（表1）存入計(jì)算機(jī)中，然后，當(dāng)檢測該變量時(shí)，通過查表比較，換算出對應(yīng)的工程值。當(dāng)然，查表換算所需的分段轉(zhuǎn)換斜率也應(yīng)存入計(jì)算機(jī)。

　　查表法用高級程序語言很容易處理，但在匯編語言中實(shí)現(xiàn)卻比較困難。我們注意到，MCS－51單片機(jī)指令系統(tǒng)雖然沒有單獨(dú)的比較指令，但設(shè)計(jì)了多條比較轉(zhuǎn)移指令，它們既有比較功能，又能根據(jù)比較結(jié)果控制程序轉(zhuǎn)移。特別是CJNEA，direct，rel指令，具有A和direct兩個(gè)可變參數(shù)的單元，可以說是這類指令中功能最強(qiáng)的指令。將測量信號的A／D轉(zhuǎn)換值放入直接地址單元direct，累加器A用來依次取查表值，就可以很方便地實(shí)現(xiàn)查表比較，我們設(shè)計(jì)查表循環(huán)結(jié)構(gòu)就以該指令為核心來實(shí)現(xiàn)。

　　對程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，也可以大大簡化和優(yōu)化程序。為了便于讀取表值，可在程序初始化時(shí)，就將Xi表值從外部存儲器讀入8031片內(nèi)RAM工作區(qū)，并使其地址碼與Yi表對應(yīng)，這樣可以共用一個(gè)地址指針。如圖1所示。Xi／Yi表各包含16個(gè)參數(shù)，由于查表時(shí)讀取Xi的操作最頻繁，將Xi表調(diào)入片內(nèi)RAM無疑會提高程序的運(yùn)行效率。

　　為了提高計(jì)算精度，我們在外部存儲器中除保存轉(zhuǎn)換表外，還存儲了Xi＋1－Xi的差值，沒有直接使用轉(zhuǎn)換斜率Ki。
　　 在此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，該程序流程圖設(shè)計(jì)如圖2。

　　入口：被測信號經(jīng)數(shù)字濾波后的計(jì)數(shù)值→RAM6AH單元

　　出口：經(jīng)過非線性轉(zhuǎn)換的工程值→RAM6BH單元該程序清單如下：

　　可以在儀表面板設(shè)置一個(gè)“參數(shù)設(shè)定”鍵，用于輸入和保存轉(zhuǎn)換表的參數(shù)。保存參數(shù)的外部存儲器可以選用6264RAM。目前各種非易失存儲器芯片已獲得廣泛應(yīng)用，其中DS1225芯片與6264完全兼容，它自帶鋰電池，保存數(shù)據(jù)的有效期為10年。將轉(zhuǎn)換表存儲在該芯片中就更加方便實(shí)用，同時(shí)DSl225還可用于保存歷史數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

［1］孫涵芳，徐愛卿．MCS－51／96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用［M］．北京：北京航空航天出版社，1988．