基于DSP的温湿度信号处理系统

储、 分析的软硬件 系统 ， 仪器更具智能性和 实用性 。此 外， 用该 系统 可搭建成试验各 种信号去噪和 利
数 据压 缩算 法的平 台。
关键词 ： 温度信号处理 ； 湿度信号处理； 小波分析 中图分类号 ：Ｐ ７ ． Ｔ ２ ４２
０ 引
言
显示菜单和实时的温度 、 湿度信号波形。系统通过串 行 口与 Ｐ ｃ机通信 ， Ｐ 在 ｃ机上实现温湿度数据的解压 缩和波形再现。系统框 图见图一 套实时信号处理 系统 ， ｌｈ ａ
样点为周期 ， 放大器增益控制。采集 的数据经 由 进行 包括温湿度信号采集 、 存储 、 分析的软硬件 系统 ， 在仪 Ｄ Ｐ的 Ｈ Ｉ主机接 口） Ｓ Ｐ（ 送到 Ｄ Ｐ的数据交换区（ Ｓ Ｓ ＤＰ 器内部完成大部分数据处理和分析功能 ， 使仪器更具 内部 Ｒ Ｍ） 同时 由 Ｍ Ｐ３ Ｆ４ Ａ ， Ｓ４ ０ １９引发一个 Ｄ ＰＮ Ｓ ＩＴ中 智能性 ； ， 同时 该系统可搭建成试验各种信号去噪和数 断， Ｓ Ｄ Ｐ进入 Ｄ ＰＮ Ｓ ＩＴ中断， 在中断服务程序中取得数 据压缩算法的平 台。
据交换 区的原始信号数据依次进行以下处理 ：
１ 系统组成及工作流程
系统分为模拟 、 数字 和电源 ３ 部分 。模拟部分负
ａ ）在 Ｄ Ｐ内部 Ｒ Ｍ 中开辟 一块 小波变换缓 冲 Ｓ Ａ 区， 对温湿度信号进行二进小波变换 ， 各尺度下的小波
变换系数保 留在小波变换缓 冲区内。
责温 湿度 信号 的采集 、 大 ， 字部 分 负责 信号 的 放 数 Ａ Ｄ转换 、 ／ 处理、 通信、 存储和显示 。 系统采用双 Ｃ Ｕ结构 ， Ｍ Ｕ（ Ｓ４ ０ １９ 为 Ｐ 以 Ｃ Ｍ Ｐ ３ Ｆ４ ） 主机 ， 负责 Ａ Ｄ转换 、 ／ 数据的存储 、 和菜单控制等 显示 任务 ； Ｄ Ｐ Ｔ Ｓ２ Ｖ ５０ ） 以 Ｓ （ Ｍ ３０ Ｃ４ ２ 为从机 ， 完成数据的处
享从机的内存 ， 完成从机程序引导 、 机控制 、 从 数据通 信等功能。大容量 的 Ｆ ｓ （４Ｍ ） 片存储 经去 噪 ｌ ｈ ６ Ｂ 芯 ａ
和压缩处理后的温湿度数据 ，Ｃ 液晶显示器 ） Ｌ Ｄ（ 用来
收 稿 日期 ： ０ ６０ －０ 修 回 日期 ： ０ ６０ －６ ２０ －４３ ； ２０ － ０ 。 ７
（ 中国人 民解放军 ９２５部队， 宁省葫芦岛市 １５０ ） １４ 辽 ２００
摘 要： 过程控制 中通常需要存储 大量的过程数据 ， 并且过程数据存在各种不易消除的噪 声。传 统的智能仪表 系统采集的生产过程参数 ， 一般要在记录结束后 由 Ｐ Ｃ机来处理。通过对小波分析在信
号去噪和数据压缩中的研究， 设计 出一套基于 Ｄ Ｐ ＭＣ Ｓ 、 Ｕ和 Ｆ ｓ 存储芯片的实时温湿度信号采集、 ｌｈ ａ 存
・
７ ・ ４
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第３ 卷第 １ ３ 期
赵云峰， 基于 Ｄ Ｐ的温湿度信号处理系统 等： Ｓ
・ 计算机与自动化技术 ・
缓冲区（ Ｓ４ ０ １９内部 Ｒ Ｍ） 存储缓冲区容量为 Ｍ Ｐ ３ Ｆ４ Ａ ，
５０字节 ， ０ 缓冲 区满后 ， 将缓 冲区中 的所有数 据存人
２２ ４ 通信模块 ．．
为了检测信号去噪和数据压缩算法 的效果 ， 将原 始温湿度信号经压缩后 的平滑系数和重要的小波系数
传到 Ｐ ｃ机， 并经 Ｐ ｃ端 的解压缩 程序再现波形。因 此， 本系统增加了一个 Ｒ － ２的 Ｐ Ｓ３ ２ Ｃ串行通信接 口。
基于 Ｄ Ｐ Ｔ ３ ０ Ｃ ４ ２ 、 Ｕ（ Ｐ ３ Ｆ ４ ） ｓ （ ＭＳ ２ Ｖ ５０ ） ＭＣ ＭＳ ４ ０ １ ９
湿度信号
图 １ 系统框圈
系统的工作流程为： 、 温度 湿度信号经放大器放大 后 ， Ｍ Ｕ Ｍ Ｐ ３ Ｆ４ ） 由 Ｃ （ Ｓ４ ０ １９ 内置的 Ａ Ｄ转换器以 ５Ｈ ／ ｚ 采样频率对两个通道信号进行采样 ， 同时 以 ５２个采 １
理（ 包括去噪和压缩 ） 。主机通过从 机的 Ｈ Ｉ 口共 Ｐ接
ｂ 采用软阈值 函数和固定 阈值对各尺度下 的小 ） 波系数进行收缩操作 ， 起到对采集信号去噪的效果。
ｃ ）对去噪后 的信 号进行基于多分辨率分析的数
据压缩 。 ｄ 将压缩后 的平滑系数和重要 的小波系数存人 ）
结果输出缓 冲区（ Ｓ Ｄ Ｐ内部 Ｒ Ｍ） Ａ 。 所有处理结束后 的结果返 回到数据交换 区， 并引 发 Ｈ Ｎ （ Ｓ ＿ Ｍ Ｐ３ Ｆ４ ） ＩＴ Ｄ Ｐ ＋ Ｓ ４０ １ 中断 ， Ｓ４ ０ １９进入 ９ Ｍ Ｐ ３ Ｆ４ ＨＮ ＩＴ中断到 Ｄ Ｐ数据交换 区读取处理结果。然后 ， Ｓ 将经压缩后 的平滑系数和重要的小波系数存储到存储
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第 ３ ７ １ 期 ２３卷第 １ ０ 车 月 ０
ＥＥＴ Ｌ Ｃ ＲＯＮＩ ＮＧＩ ＥＥ ＣＥ Ｎ Ｒ
胃 导 工 曩 啊
Ｖ １３ ． Ｄ． ３ Ｎｏ １
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基 于 Ｄ Ｐ的温湿 度信号处理系统 Ｓ
赵云峰 ， 蒋万秋 ， 王 亮
及Ｌ Ｄ ｃ 显示
申行通信 接口
ＨＰ Ｉ ｌ
ＤＳ ｐ
ＭＣ Ｕ ，
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能完成大规模的数据处理且 实时性不强 ， 系统采集的 生产过程参数一般要在记录结束后 由 Ｐ ｃ机处理。 小波变换理论是一种新的数学工具 。小波变换具 有时频局部化和多分 辨率 的特点 ， 在过程数据处理的 信号去噪和数据压缩 等方面的应用正 Ｅ ｔ 益受到关注 。
温度 信号
在过程控制中由于测量误差 、 仪表精度 、 计算误差
甚至人为因素， 过程数据通常不可避免地存在各种不 易消除的噪声 ， 大量 的过程数据需要存储 。传统 并且
的智能仪表常受处理 器性 能或存储空间小等限制 ， 不
Ｌ
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（ （ ＳＯＣ４ ） ￣ Ｔ ３ Ｖ５２ Ｍ ２ ０
｛ Ｆ ｓ 器 ＩＩ ａｌ 存储