第4章 2智能儀器的數(shù)據(jù)處理(系統(tǒng)誤差校正和標度變換)

第二節(jié)減小系統(tǒng)誤差的算法

1系統(tǒng)誤差定義是指在相同條件下多次測量同一量時，存在著其大小和符號保持不變或按一定規(guī)律變化的誤差。一系統(tǒng)誤差概述

2系統(tǒng)誤差分類恒定系統(tǒng)誤差:恒定不變的誤差稱為恒定系統(tǒng)誤差,例如,在校驗儀器時,標準表存在的固有誤差、儀器的基準誤差等。變化系統(tǒng)誤差:儀表的零點(或基線）和放大倍數(shù)的漂移、溫度變化而引入的誤差等；例如,由儀器的零點漂移、放大倍數(shù)的漂移以及熱電偶冷端隨室溫變化而引入的誤差等。系統(tǒng)非線性（非比例）誤差:傳感器及檢測電路（如電橋）被測量與輸出量之間的非比例關系；線性系統(tǒng)動態(tài)特性誤差。

克服系統(tǒng)誤差與抑制隨機干擾不同,系統(tǒng)誤差不能依靠概率統(tǒng)計方法來消除或削弱,它不像抑制隨機干擾那樣能導出一些普遍適用的處理方法,而只能針對某一具體情況在測量技術上采取一定的措施加以解決。1減小零位誤差與增益誤差的方法2復雜函數(shù)關系問題：如何建模、標準數(shù)據(jù)表3非理想系統(tǒng)動態(tài)特性誤差修正4傳感器的溫度誤差二減少系統(tǒng)誤差的算法1儀器零位誤差和增益誤差的校正方法

由于傳感器、測量電路、放大器等不可避免地存在溫度漂移和時間漂移，所以會給儀器引入零位誤差和增益誤差。(1)選定增益

(2)將輸入接地(即使輸入為零)，此時整個測量通道的輸出即為零位輸出N0(一般不為零)；(3)將再把輸入接基準電壓Vr測得數(shù)據(jù)Nr，并將N0和Nr存于內(nèi)存；(4)將入接Vx，測得Nx，則測量結果可用下式計算出來。

零位誤差校正

增益誤差的自動校正Vx

=A1*Nx+A0A1=Vr/(Nr-N0)A0=VrN0/(N0-Nr)

校正系數(shù)A1、A0

當通道是程控增益，每個增益檔有一組系數(shù)。這種校正方法測得信號克服了放大器的漂移和增益變化的影響，降低了對電路器件的要求，達到與Vr等同的測量精度，但增加了測量時間。

這種校正方法測得信號克服了放大器的漂移和增益變化的影響，降低了對電路器件的要求，達到與Vr等同的測量精度，但增加了測量時間。由于上述過程是自動進行的,且每次測量過程很快，因此，即使各誤差因子隨時間有緩慢的變化，也可消除其影響，實現(xiàn)近似于實時的誤差修正。

誤差模型和校正電路圖

(a)誤差模型；(b)校正電路舉例：圖（a）所示的誤差模型在電子儀器中是具有相當普遍意義的。

圖(a)中的x是輸入電壓（被測量）,y是帶有誤差的輸出電壓（測量結果）,ε是影響量（例如零點漂移或干擾）,i是偏差量（例如直流放大器的偏置電流）,k是影響特性（例如放大器增益變化）。從輸出端引一反饋量到輸入端以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在無誤差的理想情況下,有ε=0,i=0,k=1,于是存在關系y=x。在有誤差的情況下,則有

y=k(x+ε+y′)

由此可以推出

可改寫成下列簡明形式：

x=b1y+b0

其中,

x=b1y+b0即為誤差修正公式,其中,b0、b1為誤差因子。如果能求出b0、b1的數(shù)值,即可由誤差修正公式獲得無誤差的x值,從而修正了系統(tǒng)誤差。誤差修正公式中含有兩個誤差因子b0和b1,因而需要做兩次校正。假設建立的校正電路圖（b）所示,圖中E為標準電池,則具體校正步驟如下：

（1）零點校正：先令輸入端短路,即S1閉合,此時有x=0,于是得到輸出為y0。按照式可得方程如下 0=b1y0+b0

（2）增益校正：再令輸入端接上標準電壓,即S2閉合(S1、S3斷開),此時有x=E,于是得到輸出為y1。同樣可得方程如下：E=b1y1+b0聯(lián)立求解上述兩個方程,即可求得誤差因子為

（3）實際測量：最后,令S3閉合（S1、S2斷開）,此時得到輸出為y（結果）。于是,由上述已求出的誤差因子b0和b1可獲得被測量的真值為

2系統(tǒng)復雜關系建模算法

傳感器的輸出電信號與被測量之間的關系呈非比例關系（非線性）；儀器采用的測量電路是非線性的。智能儀器采用軟件算法：建模或查表建立被測量與采集數(shù)據(jù)之間的關系，給出被測量傳感器或檢測電路非比例關系采用硬件校正電路實現(xiàn)比例關系按比例關系刻度或顯示傳統(tǒng)儀器的模擬表頭或數(shù)字顯示輸出結果2.1系統(tǒng)誤差的模型校正法

在某些情況下，對儀表的系統(tǒng)誤差進行理論分析和數(shù)學處理，可以建立儀表的系統(tǒng)誤差模型，從而可以確定校正系統(tǒng)誤差的算法和表達式。

2.1.1反函數(shù)法

如果知道傳感器或檢測電路的非線性特性的解析式y(tǒng)=f(x)，則就有可能利用基于此解析式的校正函數(shù)（反函數(shù)）來進行非線性校正。例：某測溫用熱敏電阻的阻值與溫度之間的關系為

RT為熱敏電阻在溫度為T的阻值。當溫度在0～50℃之間：α=1.44×10-6，β=4016K2.1.2建模方法：代數(shù)插值法

插值法又稱“內(nèi)插法”。利用函數(shù)f(x)在某區(qū)間中若干點的函數(shù)值，作出適當?shù)奶囟ê瘮?shù)，在這些點上取已知值，在區(qū)間的其他點上用這特定函數(shù)的值作為函數(shù)f(x)的近似值，這一法稱為插值法。如果這特定函數(shù)是多項式，就稱它為插值多項式。

最常用的多項式插值—性插值和拋物線插值

(1)線性插值：從一組數(shù)據(jù)（xi,yi）中選取兩個有代表性的點（x0,y0）和（x1,y1），然后根據(jù)插值原理，求出插值方程。

yxVi=|P1(Xi)－f(Xi)|,i=1,2,…,n–1若在x的全部取值區(qū)間[a,b]上始終有Vi＜ε(ε為允許的校正誤差)，則直線方程P1(x)=a1x+a0就是理想的校正方程。(2)拋物線插值（二階插值）：拋物線插值法的基本原理是通過特性曲線上的三個點作一拋物線，用它代替曲線。yxF(x)P(x)x0y0y1y2x2x1

如特性曲線y＝f(x)，用拋物線來逼近它，拋物線方程為三元一次方程，其一般形式為

y=k0+k1x+k2x2

（12-26）

式中，k0、k1、k2為待定系數(shù)，由曲線y＝f(x)的三個點A、B、C的三元一次方程組聯(lián)解求得。為了使計算簡便，采用另外一種形式：

y=m0+m1(x-x0)+m2(x-x1)(12-27)式中，m0、m1、m2為待定系數(shù)，由A、B、C三點的值決定。

當x=x0，y=y0時，有y0=m0；當x=x1，y=y1時，有y1=m0+m1（x-x0），得

當x=x2，y=y2時，有

，得

（12-29)

分段插值法，即把非線性曲線的整個區(qū)間劃分成若干段,將每一段用直線或拋物線去插值逼近。只要分點足夠多，就完全可以滿足精度要求，從而回避高階運算，使問題化繁為簡。

分段插值法

分段插值法基本思想如下：將曲線y=f(x)分成N段，每段用一個插值多項式Pni(x)進行非線性校正（i=1,2,…N）。分段基點的選取可按實際情況決定，既可采用等距分段法，也可采用非等距分段法。（1）等距節(jié)點分段插值適用于非線性特性曲率變化不大的場合。分段數(shù)N及插值多項式的次數(shù)n均取決于非線性程度和儀器的精度要求。非線性越嚴重或精度越高，則N取大些或n取大些，然后存入儀器的程序存儲器中。實時測量時只要先用程序判斷輸入x（即傳感器輸出數(shù)據(jù)）位于折線的哪一段，然后取出與該段對應的多項式系數(shù)并按此段的插值多項式計算Pni(x)，就可求得到被測物理量的近似值。（2）不等距節(jié)點分段插值對于曲率變化大的非線性特性，若采用等距節(jié)點的方法進行插值，要使最大誤差滿足精度要求，分段數(shù)N就會變得很大（因為一般取n≤2）。這將使多項式的系數(shù)組數(shù)相應增加。此時更宜采且非等距節(jié)點分段插值法。即在線性好的部分，節(jié)點間距離取大些，反之則取小些，從而使誤差達到均勻分布。

非等距插值基點的選取比較麻煩，但在相等精度條件下，非等距插值基點的數(shù)目將小于等距插值基點的數(shù)目，從而節(jié)省了內(nèi)存，減少了儀器的硬件投入。在處理方法的選取上，通過提高插值多項式的階數(shù)來提高精度的方法，遠不如采用分段曲線插值法更為恰當。分段插值的不足之處是光滑度不太高，這對某些應用是有缺陷的。

舉例：分段直線插值設某傳感器的輸入輸出特性下圖所示。圖中,x是測量數(shù)據(jù),y是實際被測變量，分三段直線來逼近該傳感器的非線性曲線。由于曲線低端比高端陡峭，因此采用不等距分段法。

由此可寫出各端的線性差值公式為

y=k1x

當0≤x<x1時

y1+k2(x-x1) 當x1≤x<x2時

y2+k3(x-x2)當x2≤x<x3時

y3

當x≥x3時式中：

編程時將系數(shù)k1、k2、k3以及數(shù)據(jù)x1、x2、x3、y1、y2、y3分別存放在指定的ROM中。進行校正時，先根據(jù)測量值的大小找到所在的直線段，從存儲器中取出該直線段的系數(shù)，然后通過計算，即可獲得實際被測值y。分段直線插值程序流程圖2.1.3建模方法之：曲線擬合法

連續(xù)函數(shù)一般采用多項式來進行擬合（當然也不排除采用解析函數(shù),如ex、lnx和三角函數(shù)等），多項式的階數(shù)應根據(jù)儀器所允許的誤差來確定。一般情況下，擬合多項式的階數(shù)愈高，逼近的精度也就愈高。但階數(shù)的增高將使計算繁冗,運算時間也迅速增加，因此，擬合多項式的階數(shù)一般采用二階或三階。

設有n+1組離散點：(x0,y0)，(x1,y1)，…，(xn,yn)，x∈[a，b]和未知函數(shù)f(x)，用n次多項式去逼近f(x)，使Pn(x)在節(jié)點xi處滿足系數(shù)an，…，a1，a0應滿足方程組

用已知的（xi,yi）(i=0,1,…,n)去求解方程組，可求得ai(i=0,1,…,n)，從而得到Pn(x)。對于每一個信號的測量數(shù)值xi就可近似地實時計算出被測量yi=f(xi)≈Pn(xi)。以熱電偶的電勢與溫度之間的關系式為例，討論連續(xù)函數(shù)擬合的方法。熱電偶的溫度與輸出熱電勢之間的關系一般可用下列三階多項式來逼近R=a+bx+cx2+dx3x由下式導出

x=xr+a’+b’T0+c’T20

式中，xr是被校正量，即熱電偶輸出的電壓值。T0是使用者預置的熱電偶環(huán)境（冷端）溫度。上述公式中，系數(shù)a、b、c、d、a’、b’、c’是與熱電偶材料有關的校正參數(shù)。R=a+bx+cx2+dx3

首先求出各校正參數(shù)a、b、c、d、a’、b’、c’。然后根據(jù)測得的x值并通過運算求出對應的R（溫度值）。注意：多項式算法通常采用嵌套形式，對于一個n階多項式一般需要進行次乘法。如果采用嵌套形式，只需進行n次乘法，從而使運算速度加快。

最小二乘法連續(xù)函數(shù)擬合自變量x與因變量y之間的單值非線性關系可由下式來逼近對于n個實驗數(shù)據(jù)對（xi，yi）（i=1，2，…，n），則可得如下n個方程

解即為aj（j=0，…，m）的最佳估計值舉例：分段拋物線擬合

若輸入輸出特性曲線很彎曲，而測量精度又要求比較高，可考慮采用多段拋物線來分段進行插值。該曲線可以把它劃分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四段，每一段都分別用一個二階拋物線方程以下方程來描述y=aix+2+bix+ci(i=1,2,3,4）其中，拋物線方程的系數(shù)ai、bi和ci可以通過下述方法獲得：每一段找出三個，即點xi1、xi1和xi（含兩分段點）,例如在線段Ⅰ中找出x0、x11和x1及對應的y0、y11和y1，在線段Ⅱ中找出x1、x21和x2點及對應的y值y1、y21和y2等。

yi-1=aix2i-1+bixi-1+ci

yi1=aix2i1+bixi1+ci

yi=aix2i+bixi+ci求出的系數(shù)ai、bi、ci與x0、x1、x2、x3、x4值一起存放在指定的ROM中。進行校正時，先根據(jù)測量值x的大小找到所在分段,再從存儲器中取出對應段的系數(shù)ai、bi、ci最后運用公式y(tǒng)=ai

x2+bi

x+ci去進行計算就可得到y(tǒng)值。

圖2-15分段拋物線擬合程序流程圖2.2系統(tǒng)誤差的標準數(shù)據(jù)校正法

當難以進行恰當?shù)睦碚摲治鰰r，未必能建立合適的誤差校正模型。但此時可以通過實驗，即用實驗手段獲得校正數(shù)據(jù)，然后把校正數(shù)據(jù)以表格形式存入內(nèi)存。實時測量中，通過查表來求得修正的測量結果。

利用校準曲線通過查表法修正系統(tǒng)誤差

在較復雜的儀器中，對較多的誤差來源往往不能充分的了解，因此難以建立適當?shù)恼`差模型。這時可通過實驗，即通過實際校準求得測量的校準曲線，然后將曲線上各校準點的數(shù)據(jù)存入存儲器的校準表格中，在以后的實際測量中，通過查表求得修正了的測量結果。

校準過程（1）在儀器的輸入端逐次加入輸入量x1，x2，…xn，并得到實際測量結果y1，y2，…yn。（2）將實際測量得到的這些yn值作為存儲器中的一個地址，把對應的xn值作為內(nèi)容存入其中，從而建立校準表格。（3）在實際測量時測得一個yn值，就去訪問這個地址yn，讀出其內(nèi)容xn，此xn即為被測量經(jīng)修正過的值。（4）對于y值介于某兩個校準點yn和yn+1之間時，可按最鄰近的一個值yn或yn+1去查找對應的x值作為最后結果，那么這個結果將帶有一定的殘余誤差。

殘差分析在任意兩個校準點之間的校準曲線段，可以近似地看成是一段直線段，設這段直線的斜率為s=dx/dy，(注意，校正時y是自變量，x是函數(shù)值)，校準曲線的最大斜率為sm，由圖(b)可見，可能引起的最大殘余誤差為

Δx=smΔy其中Δy=yn+1-yn若考慮取雙向誤差，殘余誤差的絕對值可減小一半，即為

±Δx=±smΔy/2設Y為y的量程，校準時取恒等間隔的N個校準點，即

yn+1-yn=Δy=Y/N

于是得Δx=smY/2N

此外，還應考慮到數(shù)據(jù)字長有限引起的誤差，假定字長為B位2進制數(shù)，由此造成的誤差將為數(shù)據(jù)字長的最低位的一半，即

這里Ｘ是x的量程，于是實際總誤差應為校準表所占的存儲空間為：M=N×Ｂ位M盡可能小以節(jié)約存儲器?？傻昧頳M/dB=0，有從而得最小存儲空間為：式中S=X/Y。

存儲空間分析（1）實測值介于兩個校正點之間時，若僅是直接查表，則只能按其最接近查找，這顯然會引入一定的誤差。（2）可進行如下誤差估計，設兩校正點間的校正曲線為一直線段，其斜率S=△X／△Y，并設最大斜率為Sm，可能的最大誤差為△Xm=Sm△Y，設Y的量程為Ym，校正時取等間隔的N個校正點，則△Xm=SmY/N（3）點數(shù)越多，字長越長，則精度越高，但是點數(shù)增多和字節(jié)變長都將大幅度增加存儲器容量。

查表法總結3測量通道—非理想動態(tài)特性校正

理想線性特性非理想特性對被測量信號的影響如何校正如何獲得通道實際特性4傳感器溫度誤差的校正方法

在高精度儀器儀表中，傳感器的溫度誤差已成為提高儀器性能的嚴重障礙，對于環(huán)境溫度變化較大的應用場合更是如此。

僅依靠傳感器本身附加的一些簡單的電路或其他裝置來實現(xiàn)完善的傳感器溫度誤差校正是困難且不便的。但只要能建立起較精確的溫度誤差模型，就可能實現(xiàn)完善的校正。y為未經(jīng)溫度校正的測量值；yc為經(jīng)溫度校正的測量值；Δθ為實際工作環(huán)境與標準溫度之差；a0和a1為溫度變化系數(shù)（a1用于校正由于溫度變化引起的傳感器零位漂移，a0用于校正由于溫度變化引起的傳感器標度的變化）。

溫度誤差數(shù)學模型的建立，可采用前面已介紹的代數(shù)插值法或曲線擬合法等。采用如下較簡單的溫度誤差校正模型：

三、標度變換

工業(yè)過程的各種測量不僅量綱不同，其數(shù)值變化范圍往往也相差很大。為了采集數(shù)據(jù)，不管用何種傳感器，測量何種被測量所得的信號，都要處理成與A/D轉(zhuǎn)換器輸入特性相匹配的電壓信號（如0～5V），然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換（例如8位）后才能成為數(shù)字量（例如00～0FFH）進入智能儀器的微處理器。要使儀表的顯示、記錄、打印等結果能反映被測量的實際數(shù)值，就必須對A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行變換。這種測量結果的數(shù)字變化就是標度變換。1線性標度變換

若被測量的范圍為A0～Am，A0對應的數(shù)字量為N0，Am對應的數(shù)字量為Nm，Ax對應的數(shù)字量為Nx；實際測量值為Ax。假設包括傳感器在內(nèi)的整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是線性的，則標度變換公式為：

1）線性儀器的標度變換

對于具有線性特性的儀器，其標度變換可用如下公式表示，即（7.1）一般測量下限A0所對應的數(shù)字量N0為0，即N0＝0，這樣，式(7.1)可簡化為（7.2）例如，某熱處理爐溫度測量儀表的量程設定為200～800℃，在某一時刻儀表進行數(shù)據(jù)采集所得的結果為CDH（8位）。按標度變換公式(7.2)可知，A0＝200℃，Am＝800℃，Nm＝FFH，Nx＝CDH，因此通過標定變換計算可以確定此時的溫度為（7.3）顯然標度變換需要進行加、減、乘、除算術運算。為了實現(xiàn)上述運算，可以設計一個專用的標度變換子程序，需要時調(diào)用這一子程序即可。變換運算中所需常數(shù)可由程序到存儲器中約定單元提取。例如約定Ao、Am、No、Nm分別存放在相應的內(nèi)存單元中，于是，可用圖7.8所示程序框圖設計程序，進行適合式7.1的標度變換。圖7.8線性刻度和流量的標度變換程序流程圖

2）非線性測量的標度變換

當測量傳感器的特性為非線性時，儀表進行標度變換就不能再用式(7.1)或式(7.2)了，而必須根據(jù)具體情況確定標度變換公式。例如流量與差壓的關系為（7.4）(7.5)可得差壓式流量測量時的標度變換公式為(7.6)式中：Qx為實測流量值；Nx為實際測得數(shù)據(jù)；Qm為測量上限；Nm為與上限對應的數(shù)字量；Qo為測量下限；No為與下限對應的數(shù)字量。如果下限取0，即Q0＝0，N0＝0，則式(7.6)變?yōu)?7.7)根據(jù)式(7.7)可繪出流量標度變換的程序流程圖，如圖7.8（b)所示。需要說明的是，非線性測量的標度變換也是一種線性化措施。只要有確定的輸入、輸出非線性特性模型，通過變換計算，就能獲得正確的被測量，這相當于進行了線性化處理。

3.數(shù)字線性化

設計智能儀器時，總希望得到線性的輸入輸出關系，這樣不僅可以使顯示、記錄的刻度均勻，讀數(shù)清楚方便，而且能使儀器在整個測量范圍內(nèi)的靈敏度一致。

實際上，很多變量與測量轉(zhuǎn)換所得的電信號都呈非線性關系（往往因傳感器的特性是非線性的）。例如熱電偶在測溫中產(chǎn)生的毫伏信號與溫度之間為非線性關系，紙漿濃度變送器在測量中輸出的電流信號與紙漿濃度之間是非線性關系等。為了最后獲得輸入輸出之間的線性關系，模擬式儀器儀表不得不采用校正結構或線性化電路，對測量特性進行補償校正。這些硬件補償措施的效果不可能很好，且增加了成本，降低了可靠性。智能儀器充分利用微處理器的運算能力，通過測量算法進行非線性校正，而不需要任何硬件補償裝置，與硬件補償方法比較，既可大大提高精度，又能降低成本，提高可靠性。

線性化算法的關鍵是找到一個合適的校正函數(shù)。根據(jù)對傳感器特性的標定情況，線性化方法可有連續(xù)函數(shù)擬合、插值、查表以及上面講到的非線性標度變換等多種方法，非線性標度變換法僅適用于非線性關系可用數(shù)學公式確切描述的情況。

例如：一個數(shù)字溫度計的測量范圍為-50℃～150℃，則Ymin=-50℃，Ymax=150℃，而且當Ymin=-50℃時，Nmin=0；Ymax=150℃時，Nmax=1800，則四、極值判斷

邏輯運算是簡單而又十分有用的一種數(shù)據(jù)處理手段，智能儀表常用它進行極值判別與報警、測量范圍分段、根據(jù)測量結果對物體進行分選控制等工作。

例如進行極值判別時，儀表先對數(shù)據(jù)采集的結果進行適當處理，然后將處理結果與預先設定的上、下限極值（極大值和極小值）進行比較，如果測量結果超過預定的極值，微機將轉(zhuǎn)而執(zhí)行報警處理程序，使儀表產(chǎn)生聲、光報警和保護措施。

軟件設計實例

下面以一個配料控制儀為例，說明軟件系統(tǒng)的規(guī)劃方法。該儀器控制一個配料系統(tǒng)，將3種原料按配方要求的比例進行混合。為了提高效率，3個電子秤（壓力傳感器）同時進行工作，如圖7.13所示。3種原料分別裝入3個原料倉，原料倉的下端有電磁閥門，可控制原料的加料過程。3個電子秤分別測量3個料斗中原料的質(zhì)量，當達到配方要求的比例時即停止加料。3個料斗的下端也有電磁閥門，閥門打開后即可將原料排入混合容器中，完成一次配料過程。該系統(tǒng)的功能有：可以輸入3種原料的配方和配料次數(shù)等工作參數(shù)；可以人工控制配料過程，也可以啟動自動配料功能；3個電子秤可以同時工作，且控制精度滿足要求；能夠?qū)崟r顯示系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)；能夠與計算機通信，接收計算機的控制指令和上傳配料過程的相關信息。

圖7.13配料裝置示意圖硬件電路

本系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)比較少，CPU采用最普通的89C5l即可，也不需要外掛RAM。鍵盤部件用來輸入操作者的控制命令和技術參數(shù)，顯示部件用來顯示3個電子秤的數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)。3個傳感器和A/D轉(zhuǎn)換部件（包含信號調(diào)理電路）完成配料過程中的質(zhì)量信號采集。輸出鎖存、光電隔離、功率驅(qū)動和電磁閥組成輸出控制部件，完成配料過程的各種動作。通信部件完成單片機與上位機通信的信號電氣轉(zhuǎn)換。如果單機運行，也可以不要通信部件，可增加一片E2PROM，或采用片內(nèi)集成有E2PROM的單片機，用來保存配方數(shù)據(jù)和其它配料技術參數(shù)。圖配料控制儀硬件系統(tǒng)框圖軟件系統(tǒng)規(guī)劃

軟件系統(tǒng)規(guī)劃的前提是實現(xiàn)系統(tǒng)所有預定功能。自檢模塊、初始化模塊和時鐘模塊是必須使用的模塊。為了對系統(tǒng)進行操作，需要監(jiān)控模塊和顯示模塊；為了完成配料過程，需要信息采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制決策模塊和信號輸出模塊；為了和上位機進行通信，需要通信模塊。

為了提高系統(tǒng)的可靠性和運行效率，主程序在完成自檢和初始化后就進入休眠狀態(tài)，系統(tǒng)所有工作均在各種中斷子程序中完成。這時的主程序具有如下形式：MAIN：；設置堆棧

；調(diào)用自檢模塊

；對系統(tǒng)進行初始化

LOOP：ORLPCON，#01H ；進入休眠狀態(tài)

LJMPLOOP ；無限循環(huán)本系統(tǒng)用定時器作為時鐘源，以采樣周期作為定時間隔，每次定時中斷依次調(diào)用時鐘模塊、信息采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制決策模塊、監(jiān)控模塊、顯示打印模塊和信號輸出模塊。通信模塊在通信中斷子程序中實現(xiàn)。軟件系統(tǒng)規(guī)劃如圖7.15所示。為了在一個定時間隔內(nèi)執(zhí)行完眾多的模塊，在各模塊中均不能包含延時子程序和查詢等待環(huán)節(jié)。圖7.15配料控制儀軟件系統(tǒng)規(guī)劃軟件系統(tǒng)框架

根據(jù)軟件系統(tǒng)規(guī)劃的結果，軟件系統(tǒng)框架如下（為減少篇幅，省略很多內(nèi)容）：

；地址常量定義：

ADCH EQU 0EDFFH；讀取A／D轉(zhuǎn)換結果高字節(jié)的地址

ADCL EQU 0EEFFH；讀取A／D轉(zhuǎn)換結果低字節(jié)的地址

OUTBUF EQU 0BFFFH；輸出鎖存器的地址

……

；變量定義與資源分配：

ZLH DATA18H ；當前的采樣質(zhì)量（雙字節(jié)十六進制）

ZLL DATA19H

……；標志定義與資源分配：

FLAG DATA