一种基于串行通信的信号检测及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于串行通信的信号检测及控制方法，包括上位机、传感器、传感器接口与控制模块；传感器通过传感器接口与控制模块相连组成采样电路，采样电路接收传感器测量采集的数据，并发送给控制模块处理；控制模块将接收到的传感器数据进行分类、滤波处理后发送给上位机；上位机作为输出端时，接收数字量数据、进行校准计算，并实时显示实际数值大小与图像曲线；上位机作为输入端时，接收到操作人员的指令后，将指令通过RS232发送给控制模块，控制模块接收到指令后通过输出端口完成对具体外接设备的控制。本发明专利技术可以实现传感器信息的数值读取与校准，并且实现多种传感器信息的互通，成本低廉，可拓展性强，适用于各种场合。适用于各种场合。适用于各种场合。

【技术实现步骤摘要】
一种基于串行通信的信号检测及控制方法


[0001]本专利技术涉及信号处理领域，具体是一种基于串行通信的信号检测及控制方法。

技术介绍

[0002]在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。
[0003]但传感器由于种类繁多，其内部集成的数值显示功能反应较慢，不适合对数值实时性要求较高的场合，同时各个传感器又相互独立，很难实现传感器信息的互通。

技术实现思路

[0004]为了克服上述缺陷，本专利技术公开了一种基于串行通信的信号检测及控制方法，可以同时接收开关量传感器、电流量传感器、电压量传感器以及数字量传感器的信号，完成传感器数据的实时检测及分析，通过算法对数据进行发送、处理和校准，实现传感器信息的互通。
[0005]一种基于串行通信的信号检测及控制方法，其特征在于：包括上位机、传感器、传感器接口与控制模块；所述传感器通过传感器接口与控制模块相连组成采样电路，所述采样电路接收传感器测量采集的数据，通过AD模块转化为数字量数据发送给控制模块处理；所述控制模块将接收到的数字量数据进行分类、滤波处理后发送给上位机；上位机通过RS232与控制模块相连，作为输出端时，接收数字量数据并进行校准计算，在显示器上实时显示实际数值随时间变换的图像曲线和具体数值大小；上位机作为输入端时，接收到操作人员通过键盘、鼠标发送的指令后，将指令通过RS232发送给控制模块，控制模块接收到指令后通过输出端口RS485模块端口、DA模块端口、继电器模块端口完成对具体外接设备的控制。
[0006]作为优选，传感器包括开关量传感器、数字量传感器、电流量传感器和电压量传感器，与所述传感器相适配的传感器接口包括开关量传感器接口、数字量传感器接口、电流量传感器接口和电压量传感器接口。开关量传感器接口连接外部开关量传感器，与控制模块相连，组成一个采样电路，将开关量传感器输出的开关量信号发送给控制模块。数字量传感器接口连接外部数字量传感器，通过RS485与控制模块相连组成一个采样电路，通过MODBUS通讯协议将数字量传感器所测得数据转成数字量发送给控制模块进行处理，以及接收上位机对数字量传感器参数的设定。电流量传感器接口连接外部电流量传感器，与AD模块、控制模块依次相连组成一个采样电路，并将电流量传感器所测得数据通过AD模块转成数字量发送给控制模块进行处理。电压量传感器连接外部电压量传感器与AD模块、控制模块依次相连组成一个采样电路，并将电压量传感器所测得数据通过AD模块转成数字量发送给控制模
块进行处理。
[0007]作为优选，电流量传感器接口与电压量传感器接口均为模拟量传感器接口，模拟量传感器接口与控制模块接口依次连接开关和R100电阻，并通过R100电阻接地；当开关拨到电流信号时，采集电流量传感器通入的电流信号，当开关拨到电压信号时，采集电压量传感通入的电压信号。
[0008]作为优选，控制模块为ARM控制器，通过内部编程完成对多路传感器的AD值的检测、滤波并发送给上位机。
[0009]作为优选，上位机程序由C#编写，上位机通过RS232完成与控制模块通信，在接收到控制模块发送的AD值后，通过内部算法完成AD值的分析、实际数值的计算及校准，并在显示器上实时显示数值曲线及数值大小。
[0010]作为优选，数据的发送方法为：
[0011]Step1.1：设置STM32F107ZET6芯片内部时钟分频产生的定时器，每50ms产生一次中断，控制模块在该中断内完成一次传感器AD数值的分类并向上位机发送AD值。
[0012]Step1.2：控制模块通过计算公式：NumSend＝0x30+Data％10，Data＝Data/10，将传感器的AD值按个位、十位、百位、千位、万位的顺序，一位一位地分离并转换成ASCII码，向上位机发送，其中NumSend为向上位机发送的数据，Data为传感器的AD数值。
[0013]Step1.3：控制模块每次向上位机发送八个有效数据，其中第一个数据为功能码，在0x30到0x39之外，用于分类确认发送的AD数值属于哪一个传感器；第二、三、四、五、六个数据分别为AD数值的个位、十位、百位、千位、万位；第七位、第八位固定为0x0D与0x0A，用于确认这一组数据发送完成。
[0014]作为优选，数据的处理方法为：上位机先将接收到的数据存放在一个缓存数组Data[]中，再遍历Data[]处理数据。具体为：
[0015]Step2.1：寻找0x30到0x39之外同时又不等于0x0D与0x0A的功能码Data[i]。
[0016]Step2.2：判断之后的第二、三、四、五、六个数据，若处于0x30到0x39之间则根据公式tempData＝tempData+(bData
‑
0x30)*tempBase和公式tempBase＝tempBase*10对这些数据进行处理，将其还原成十进制数，否则重复Step2.1。其中tempBase*为还原得到的十进制数，其初始值为0；tempBase*为基数，其初始值为1；bData为数组Data[]中0x30到0x39之间的元素。
[0017]Step2.3：判断如果第六个数据之后的第七个与第八个数据为0x0D与0x0A，此时一组数据接收完成，则将tempData依据功能码分类存储到对应的位置。
[0018]作为优选，传感器数值的校准方法为：将AD值记为x、传感器所采集的实际数值为记为y，且满足y＝kx+b，其中k与b是校准参数，改变传感器所采集的实际数值y,即可得到对应的AD值x，通过校准试验得到n组x值与y值。在上位机校准界面，输入该n组x值与y值即可通过内部算法实现校准参数k与b的计算。上位机根据校准求得的校准参数k与b，将AD值x带入公式y＝kx+b即可求得实时的传感器所采集的实际数值y。
[0019]作为优选，实现校准参数k与b的计算的内部算法为：通过公式求得第i个校准参数k
i
，其中x
i
为第i个AD值，y
i
为第i个传感器采集的实际数值；将校准参数k
i
代
入公式中，以求得校准参数k值；通过公式：b
i
＝y
i
‑
k
×
x
i
、求得校准参数b的值。
[0020]作为优选，通过上位机能够实现对传感器数值的手动微调，在上位机自动计算求出校准参数后，传感器所采集的实际数值与计算求得的传感器数值若有偏差，则在上位机界面微调校准参数k与b，以实现传感器数值的手动校准。
[0021]作为优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于串行通信的信号检测及控制方法，其特征在于：包括上位机、传感器、传感器接口与控制模块；所述传感器通过传感器接口与控制模块相连组成采样电路，所述采样电路接收传感器测量采集的数据并发送给控制模块处理；所述控制模块将接收到的传感器数据进行分类、滤波处理后发送给上位机；上位机通过RS232与控制模块相连，上位机作为输出端时，接收数字量数据并进行校准计算，在显示器上实时显示传感器所测得的实际数值随时间变换的图像曲线和具体数值大小；上位机作为输入端时，接收操作人员通过键盘、鼠标发送的指令，并将指令通过RS232发送给控制模块，控制模块接收到指令后通过输出端口完成对具体外接设备的控制。2.根据权利要求1所述的基于串行通信的信号检测及控制方法，其特征在于：所述传感器包括开关量传感器、数字量传感器、电流量传感器和电压量传感器，以及与所述传感器相适配的传感器接口包括开关量传感器接口、数字量传感器接口、电流量传感器接口和电压量传感器接口；所述开关量传感器接口连接外部开关量传感器，与控制模块相连，组成一个采样电路，将开关量传感器输出的开关量信号发送给控制模块；所述数字量传感器接口连接外部数字量传感器，通过RS485与控制模块相连组成一个采样电路，并通过MODBUS通讯协议将数字量传感器所测得数据转成数字量发送给控制模块进行处理，以及接收上位机对数字量传感器参数的设定；所述电流量传感器接口连接外部电流量传感器，与AD模块、控制模块依次相连组成一个采样电路，并将电流量传感器所测得数据通过AD模块转成数字量发送给控制模块进行处理；所述电压量传感器连接外部电压量传感器与AD模块、控制模块依次相连组成一个采样电路，并将电压量传感器所测得数据通过AD模块转成数字量发送给控制模块进行处理。3.根据权利要求1或2所述的基于串行通信的信号检测及控制方法，其特征在于：所述电流量传感器接口与电压量传感器接口均为模拟量传感器接口，与所述控制模块相匹配的为控制模块接口；所述模拟量传感器接口与控制模块接口依次连接开关和R100电阻，并通过R100电阻接地；当开关拨到电流信号时，采集电流量传感器通入的电流信号，当开关拨到电压信号时，采集电压量传感通入的电压信号。4.根据权利要求3所述的基于串行通信的信号检测及控制方法，其特征在于：所述控制模块为ARM控制器，通过内部编程完成对多路传感器的AD值的检测、滤波并发送给上位机；所述上位机的程序由C#编写，上位机通过RS232完成与控制模块通信，在接收到控制模块发送的AD值后，通过内部算法完成AD值的分析、实际数值的计算及校准，并在显示器上实时显示数值曲线及数值大小。5.根据权利要求1或4所述的基于串行通信的信号检测及控制方法，其特征在于：所述传感器数据的发送方法为：Step1.1：设置STM32F107ZET6芯片内部时钟分频产生的定时器，每50ms产生一次中断，控制模块在该中断内完成一次传感器AD数值的分类并向上位机发送AD值；Step1.2：控制模块通过计算公式：NumSend＝0x30+Data％10，Data＝Data/10，将传感器的AD值按个位、十位、百位、千位、万位的顺序，一位一位地分离并转换成ASCII码，向上位机发送，其中NumSend为向上位机发送的数据，Data为传感器的AD数值；
Step1.3：控制模块每次向上位机发送八个有效数据，其中第一个数据为功能码，在0x30到0x39之外，用于分类...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱明波，万荣，郭闯闯，陈志斌，周顺程，张志浩，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：