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一种基于单片机的自适应 数据处理系统与控制方法

阅读：144发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种基于单片机的自适应数据处理系统与控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提出基于单片机的自适应数据处理系统与控制方法。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，通过串行通信信号将被测信号发送给微机系统；所述微机系统根据测量参数和被测信号属性，建立被测信号数学模型；所述后馈支路分析所述被测信号数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理；并且，对于不同的被测信号源，采用不同的信号激励从而获得被测信号。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。，下面是一种基于单片机的自适应数据处理系统与控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于单片机的自适应数据处理系统，所述数据处理系统包括系统存储芯片、与所述系统存储芯片通信的CPU；所述CPU通过至少一个 PCI总线连接图形加速器，所述图形加速器连接帧缓冲存储器与显示器；
其特征在于：
所述数据处理系统通过所述PCI总线连接单片机，所述单片机包括前馈支路、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PCI总线连接信号激励源，所述信号激励源连接至少一个被测信号源；
所述被测信号源通过状态开关以及适配组件连接至所述后馈支路；
所述单片机采集来自前馈支路的数据，通过串行通信信号将被测信号发送给微机系统；
所述微机系统根据测量参数和被测信号属性，建立被测信号数学模型；
所述后馈支路分析所述被测信号数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理；
其中，所述信号激励源向所述被测信号源提供检测所需的激励信号；
所述状态开关控制所述被测信号源与所述信号激励源的通信信道的开启和关闭状态；
所述适配组件实现所述被测信号源与前馈支路之间的信号连接；
所述数据处理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处理系统的性能检测和故障诊断。
2.如权利要求1所述的自适应数据处理系统，其中，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。
3.如权利要求1所述的自适应数据处理系统，其中，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。
4.如权利要求1或3任一项所述的自适应数据处理系统，其中，信号激励源包括函数发生器、频率合成器以及微波源。
5.如权利要求2所述的自适应数据处理系统，其中，所述数字滤波器与所述平滑处理器对所述前馈支路采集的被测信号进行数字滤波与平滑处理，所述数字滤波与平滑处理包括执行小波包消噪以及固定点算法。
6.一种基于单片机的自适应数据处理控制方法，所述控制方法采用如权利要求1-5任一项所述的自适应数据处理系统实现，所述控制方法包括：
S601：基于所述被测信号源的属性，通过所述状态开关开启所述信号激励源；
S602：所述前馈支路通过所述PCI总线获取被测信号；
S603：所述被测信号经过所述数字滤波器处理后发送至所述自适应数据检测系统，所述自适应数据检测系统将其输出至平滑处理器后送至后馈支路；
S604：所述后馈支路将数据输出至输出界面，所述应用监控程序分析所述输出界面的数据属性，反馈给所述自适应数据检测系统；
S605：基于所述自适应数据检测系统的检测结果，所述单片机开启数据处理过程；
其特征在于：
所述步骤S605具体包括：
若所述自适应数据检测系统的检测结果满足预定条件，则开启所述单片机。
7.如权利要求6所述的控制方法，其中，步骤S605还包括：
若所述自适应数据检测系统的检测结果不满足预定条件，则返回步骤S601。
8.如权利要求7所述的控制方法，其中，返回步骤S601具体包括：更换所述激励信号源。

说明书全文

一种基于单片机的自适应 数据处理系统与控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于数据处理技术领域，尤其涉及一种基于单片机的自适应数据处理系统与控制方法。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 单片机也被称为单片微控器，属于一种集成式电路芯片。在单片机中主要包含CPU、只读存储器ROM和随机存储器RAM等，多样化数据采集与控制系统能够让单片机完成各项复杂的运算，无论是对运算符号进行控制，还是对系统下达运算指令都能通过单片机完成。由此可见，单片机凭借着强大的数据处理技术和计算功能可以在智能电子设备中充分应用。

[0004] 简单地说，单片机就是一块芯片，这块芯片组成了一个系统，通过集成电路技术的应用，将数据运算与处理能力集成到芯片中，实现对数据的高速化处理。

[0005] 例如，申请号为CN201711233638.X的中国发明专利申请提出一种基于MSP432单片机的无线数据采集系统，解决了目前的无线数据采集系统过于庞大，采集设备昂贵，不适用于小范围数据的采集的问题。只需将该系统通过UART端口外接wifi或手机短信模块或3G上网模块。即可实现大范围的数据采集，也可以使用云平台进行统一管理；申请号为CN201810166825.9的中国发明专利申请则提出基于单片机控制的多通道数据采集处理系统，采用具有高精度和高速度的DSP处理器，且连接有单片机控制器作为控制处理器，便于系统扩展与外界进行通信，使用简单方便且成本较低，可以有效的保证数据的实时处理。

[0006] 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

[0007] 为解决上述技术问题，本发明提出基于单片机的自适应数据处理系统与控制方法。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，通过串行通信信号将被测信号发送给微机系统；所述微机系统根据测量参数和被测信号属性，建立被测信号数学模型；所述后馈支路分析所述被测信号数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理；并且，对于不同的被测信号源，采用不同的信号激励从而获得被测信号。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。

[0008] 在本发明的第一个方面，提供基于单片机的自适应数据处理系统，所述数据处理系统包括系统存储芯片、与所述系统存储芯片通信的CPU；所述CPU通过至少一个 PCI总线连接图形加速器，所述图形加速器连接帧缓冲存储器与显示器；

[0009] 作为本发明的第一个创新点，所述数据处理系统通过所述PCI总线连接单片机，所述单片机包括前馈支路、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；

[0010] 所述前馈支路通过所述PCI总线连接信号激励源，所述信号激励源连接至少一个被测信号源；

[0011] 所述被测信号源通过状态开关以及适配组件连接至所述后馈支路；

[0012] 所述单片机采集来自前馈支路的数据，通过串行通信信号将被测信号发送给微机系统；

[0013] 作为本发明的第二个创新点，所述微机系统根据测量参数和被测信号属性，建立被测信号数学模型；

[0014] 所述后馈支路分析所述被测信号数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理；

[0015] 其中，所述信号激励源向所述被测信号源提供检测所需的激励信号；

[0016] 所述状态开关控制所述被测信号源与所述信号激励源的通信信道的开启和关闭状态；

[0017] 所述适配组件实现所述被测信号源与前馈支路之间的信号连接；

[0018] 作为本发明的第三个创新点，所述数据处理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处理系统的性能检测和故障诊断。

[0019] 其中，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。

[0020] 所述数字滤波器与所述平滑处理器对所述前馈支路采集的被测信号进行数字滤波与平滑处理，所述数字滤波与平滑处理包括执行小波包消噪以及固定点算法。

[0021] 其中，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。

[0022] 具体来说，其中，信号激励源包括函数发生器、频率合成器以及微波源。

[0023] 作为本发明的第二个方面，还提供一种基于单片机的自适应数据处理控制方法，所述控制方法采用前述的自适应数据处理系统实现，所述控制方法包括如下步骤：

[0024] S601：基于所述被测信号源的属性，通过所述状态开关开启所述信号激励源；

[0025] S602：所述前馈支路通过所述PCI总线获取被测信号；

[0026] S603：所述被测信号经过所述数字滤波器处理后发送至所述自适应数据检测系统，所述自适应数据检测系统将其输出至平滑处理器后送至后馈支路；

[0027] S604：所述后馈支路将数据输出至输出界面，所述应用监控程序分析所述输出界面的数据属性，反馈给所述自适应数据检测系统；

[0028] S605：基于所述自适应数据检测系统的检测结果，所述单片机开启数据处理过程；

[0029] 作为体现本发明又一创新点的关键技术手段，

[0030] 所述步骤S605具体包括：

[0031] 若所述自适应数据检测系统的检测结果满足预定条件，则开启所述单片机。

[0032] 进一步的优选，步骤S605还包括：

[0033] 若所述自适应数据检测系统的检测结果不满足预定条件，则返回步骤S601。

[0034] 进一步的优选，其中，返回步骤S601具体包括：

[0035] 更换所述激励信号源。

[0036] 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。

[0037] 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

[0038] 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。

[0039] 图1是本申请数据处理系统框架图；

[0040] 图2是本申请数据处理系统具体结构图；

[0041] 图3是本申请数据处理系统中单片机的基本电路图；

[0042] 图4是本发明数据处理方法的一个实施例的流程图；

[0043] 图5是本发明数据处理方法的优选实施例的流程图。具体实施例

[0044] 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。

[0045] 参见图1，是本发明一个实施例基于单片机的自适应数据处理系统，所述数据处理系统包括系统存储芯片、与所述系统存储芯片通信的CPU；所述CPU通过至少一个PCI总线连接图形加速器，所述图形加速器连接帧缓冲存储器与显示器；

[0046] 所述数据处理系统通过所述PCI总线连接单片机。

[0047] 图1的实施例中，所述数据处理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处理系统的性能检测和故障诊断。

[0048] 进一步在图1基础上参见图2，所述单片机包括前馈支路、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；

[0049] 所述前馈支路通过所述PCI总线连接信号激励源，所述信号激励源连接至少一个被测信号源；

[0050] 所述被测信号源通过状态开关以及适配组件连接至所述后馈支路；

[0051] 所述单片机采集来自前馈支路的数据，通过串行通信信号将被测信号发送给微机系统；

[0052] 所述微机系统根据测量参数和被测信号属性，建立被测信号数学模型；

[0053] 所述后馈支路分析所述被测信号数学模型，选择对应的数据处理算法进行数据处理；

[0054] 其中，所述信号激励源向所述被测信号源提供检测所需的激励信号；

[0055] 所述状态开关控制所述被测信号源与所述信号激励源的通信信道的开启和关闭状态；

[0056] 所述适配组件实现所述被测信号源与前馈支路之间的信号连接；

[0057] 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。

[0058] 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。

[0059] 图3是图1-2所述实施例中单片机的一个基本电路图。需要注意的是，图3并非单片机的完整连接线路图，为了示图简便，仅作出了示意性的区分。

[0060] 在图1-3的实施例中，信号激励源包括函数发生器、频率合成器以及微波源。所述数字滤波器与所述平滑处理器对所述前馈支路采集的被测信号进行数字滤波与平滑处理，所述数字滤波与平滑处理包括执行小波包消噪以及固定点算法。

[0061] 接下来参见图4，是利用图1-3所述的数据处理系统进行数据处理的控制方法流程图。在图4中，主要步骤包括：

[0062] S601：基于所述被测信号源的属性，通过所述状态开关开启所述信号激励源；

[0063] S602：所述前馈支路通过所述PCI总线获取被测信号；

[0064] S603：所述被测信号经过所述数字滤波器处理后发送至所述自适应数据检测系统，所述自适应数据检测系统将其输出至平滑处理器后送至后馈支路；

[0065] S604：所述后馈支路将数据输出至输出界面，所述应用监控程序分析所述输出界面的数据属性，反馈给所述自适应数据检测系统；

[0066] S605：基于所述自适应数据检测系统的检测结果，所述单片机开启数据处理过程；

[0067] 所述步骤S605具体包括：

[0068] 若所述自适应数据检测系统的检测结果满足预定条件，则开启所述单片机。

[0069] 在一个实施例中，所述预定条件可以是所述输出界面的数据属性符合当前数据采集的标准范围。

[0070] 图5是在图4基础上的更优选实施例，在图4基础上，步骤S605还包括：

[0071] 若所述自适应数据检测系统的检测结果不满足预定条件，则返回步骤S601。

[0072] 返回步骤S601具体包括：更换所述激励信号源。

[0073] 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。

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