简易数据记录仪曲线绘制软件算法设计与实现

目前，在工业控制等领域，开发了大量实时趋势曲线绘制软件。但在非实时数据记录领域，开发趋势曲线绘制的较少，本文以非实时数据记录仪曲线绘制软件设计为对象，简要介绍了数据记录仪的数据采集过程，并在此基础上重点介绍基于VB6.0的曲线绘制软件的算法设计与实现。

1.数据记录仪的工作过程

本文中数据记录仪主要是完成对某探测器获取的目标回波信号和四路数字信号（如上电信号，识别信号等）的电压等参数进行采样，并将采集的数据保存在存储器里。通过PC机串口读出数据记录仪存储器中的数据，经过数据分析软件实现对记录的各路信号及相关参数的再现、分析和处理。系统工作过程如图1所示。数据记录仪接入探测器后，探测器和数据记录仪同时上电。DSP在上电时完成初始化，打开捕获中断，为捕获数字信号量做好准备，随后DSP开始采样模拟通道的数据。在采样的过程中，如果有数字量产生，将产生捕获中断请求，在中断服务程序中（捕获中断服务程序流程如图2），将捕获到的记数值写入Flash，直到将Flash写满。试验结束后，通过数据记录仪与PC机串口通信，读取数据并进行数据分析和

处理。捕获中断服务程序流程中写入Flash的数据都大于3FFH是为了把它们从模拟信号中区分开来。因为A/D采样结果为10位，采样结果不会大于3FFH，而Flash为两个8位单元存储一个采样结果（可存储16位数）。即巧妙的利用Flash存储数据长度大于DSP采样结果的数据长度来区别模拟信号与数字信号。

图1 黑匣子工作过程

图2 捕获中断服务程序流程

2.数据记录仪分析软件设计

图3 数据分析软件流程图

图4 采样数据在计算机中的存储示意

图5 文本文件数据依次全部赋值给一个数组的算法流程

图6 多路信号的识别算法与曲线的绘制

数据记录仪分析软件是实现人机对话的界面软件。它的核心任务是将采集到的、存储在闪存中的数据通过计算机的串口读入到计算机中，并绘制成曲线供设计人员参考。同时要求能通过串口发送指令，擦除闪存，以便下次采集数据；能够正确的反映采集数据的时间信息；能够对采集的数据和分析结果进行管理；能够尽量保证数据的正确性、可靠性；能够在算法上保证分析速度快等。软件设计的系统框图如图3所示。

首先，利用VB6.0中MSComm控件实现串口通信，读取Flash中的采样数据。要注意Flash中存储单元数据是8位的，而A/D采样数据是10位，在读flash时，在算法上就必须考虑将两个数据单元合并为一个单元。同时，Flash中存储的数据是字节型的，在读取数据的过程中，将数据直接由十六进制转化为十进制，可以简化算化。本设计中，首先要把动态数组定义为字节类型；其次，把InputMode属性值设置为1，表示以二进制形式读取。另外，把读取的高位数据乘以256，再与低位相加，即可将数据直接由十六进制转化为十进制。

对采样数据进行处理，即将从Flash中读出并保存在PC机中文本文件的数据依次全部赋值给一个数组。这样，按照时间先后顺序采集到的数据，将依次放在一个数组中。这就为曲线的绘制和时间坐标的确定作好了准备。采样数据保存在PC机中格式如图4，数据是以文件追加的方式保存在文本文件中的。在VB6.0中，打开文本并实现数据依次全部赋值给一个数组的算法流程如图6。实践证明，采用图4的保存格式和图5的算法，能显著提高数据处理速度。

图7 某时刻模拟通道与数字通道四示波器采样图

图8 某时刻模拟通道与数字通道四数据恢复图形

绘制采样数据曲线就是将采集到的数据以曲线的形式表现出来。同时将一些所需要的参数体现出来。在VB6.0中，画连接线时，前一条线的终点就是后一条线的起点。绘制曲线时，每个画面显示10000个采样点，第二个画面从10001显示下面的10000个采样数据，依次类推，完成所有采样点的绘制。多路信号的识别算法与曲线的绘制如图6。模拟信号和数字信号的区别是通过不同颜色来区分的。

3.系统试验

示波器采样图形如图7，分析软件恢复图形如图8。从以上两图可以看出，分析软件恢复出了正确的图形。图9中信号负压部分被削去。这是信号调理电路作用的结果。同时，由于毫米波探测器非常灵敏，其低噪在不同外部环境中变化较大，且在飞行阶段不易有示波器检测。因此两个图中的低噪存在一定差异。数据记录仪在实际应用中取得了好的效果，对于获取有效的试验数据，分析试验结果起到了很好的作用。

[1]王和平,等编著.TMS320LF240X DSP C语言开发应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.1.

[2]范逸之,陈立元,孙德萱,程正孚.利用Visual Basic实现串并行通信技术[M].北京:清华大学出版社,2001.3.