一種基于SOC的高精度紅外測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　3．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　紅外線(xiàn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要有如下幾個(gè)主要模塊：初始化模塊﹑I/O口查詢(xún)模塊﹑AD轉(zhuǎn)化模塊﹑數(shù)據(jù)處理模塊﹑數(shù)據(jù)糾正模塊﹑顯示驅(qū)動(dòng)模塊等。另外還一個(gè)中斷程序處理模塊：0外部中斷，主要用于參數(shù)設(shè)定。

　　軟件設(shè)計(jì)流程如圖 3所示。

　　整個(gè)程序采用 c51編寫(xiě)，初始化模塊主要是初始化各路報(bào)警信號(hào)，將發(fā)射率等參數(shù)設(shè)定成默認(rèn)的值并顯示。主程序不斷通過(guò) I/O口查詢(xún)模塊掃描 AD轉(zhuǎn)換模塊送過(guò)來(lái)的 12位數(shù)字信號(hào)，本程序中采用的是 SPI總線(xiàn)的通信方式，串行的接口方式節(jié)約了大量 IO口。接受過(guò)來(lái)的數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊處理之后按查表的方式得出溫度值，把該溫度值經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)糾正模塊糾正后送顯示模塊顯示，并將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)界面進(jìn)行顯示，從而完成了一路溫度測(cè)量。在程序的運(yùn)行過(guò)程中，隨時(shí)可以對(duì)發(fā)射率，報(bào)警值等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)功能鍵按下的時(shí)候觸發(fā)單片機(jī)的 0外部中斷，在中斷程序中對(duì)參數(shù)設(shè)定按鍵進(jìn)行掃描，并將結(jié)果存儲(chǔ)起來(lái)。每路測(cè)溫結(jié)束后系統(tǒng)通過(guò) RS485將溫度值傳送給上位機(jī)，在 VB界面上顯示。

　　1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及發(fā)射率整定

　　2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最小二乘法擬合

　　對(duì)于一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，其精度和準(zhǔn)確度是非常重要的。雖然本設(shè)計(jì)選用 12位AD，給本設(shè)計(jì)的高精度奠定了基礎(chǔ)，但是由于傳感器，AD等電子器件自身不可避免的誤差和外界的干擾，測(cè)量結(jié)果難免會(huì)有些偏差。因此和研究其他儀器儀表一樣，在本設(shè)計(jì)中，也進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，進(jìn)一步提高了準(zhǔn)確度。采用的主要方法是曲線(xiàn)擬合的最小二乘法?，F(xiàn)將其原理介紹如下：

　　在函數(shù)的最佳平方逼近中,函數(shù) f(x)∈C[a,b]，如果 f(x)只在一組離散點(diǎn)集{xi，i=0,1,…,m}上給定，那么我們就需要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù){（xi，yi），i=0,1,…,m}進(jìn)行曲線(xiàn)擬合，其中，yi= f(xi)。若要求函數(shù) y="S" （(*)x）與所給數(shù)據(jù){（xi，yi），i=0,1,…,m}擬合，則誤差δi= S *（x）-yi。設(shè)Φ 1（x），Φ2（x），…, Φn（x）是C[a,b]上線(xiàn)性無(wú)關(guān)函數(shù)族，在Φ =span{Φ1（x），Φ2（x），…, Φ n（x）}中找一函數(shù)S （(*)x），使其誤差平方和最小即可。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量很大，故在實(shí)際運(yùn)算中，可以借助MATLAB等數(shù)學(xué)工具，通過(guò)調(diào)用或者編寫(xiě)相關(guān)函數(shù)來(lái)完成曲線(xiàn)擬合，最后選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果輸出。