基于虚拟仪器概念的多功能无纸记录仪的设计开发

多功能无纸记录仪硬件配置示意图见图２本记录仪开发无需专用开发环境，只需在本配置上外接VGA显示器和一个标准键盘，即可实现系统开发

3.2 软件设计与功能实现

由于PC/104模板与PC机系统完全兼容，为软件开发带来了极大的方便，无需编写专门的硬件驱动程序

本机软件采用通用编程语言TURBOC2.0编制，运行在DOS6.22操作系统平台上，主要由采样中断服务程序、键盘扫描中断服务程序和主控程序组成

采样中断服务程序主要是对各路模拟输入信号进行定时采集、数值滤波、工程量变换、信号补偿、报警判断、流量累计、数据存储等，中断周期为100～1000ms可调

键盘扫描中断服务程序的任务是对数字键盘进行定时扫描每个按键在不同操作画面下作用各不相同，根据判断结果置相应的标志，以便主程序执行相应的功能子程序该定时程序逻辑1/3秒执行一次键盘中断优先级低于采样中断

主控程序包括对各部分程序的初始化、设置参数的读入、实时数据的动态刷新、画面切换、实时趋势显示、历史趋势显示、流量累计显示、报警显示及输出、数据的软盘转存、RS232或RS485通讯及数据、趋势、报警信息的打印等子程序模块

系统开机后首先进行系统参数初始化和模拟量板、开关量板、RS232口等硬件的初始化，然后开辟内存数据区，设置实时中断，进入画面显示状态系统共设置九类画面，根据按键判断调用不同的画面功能子程序，以实现趋势、棒图、实时数据、历史趋势、数据转存、RS232通讯、报警、打印等画面的切换功能

3.3软件设计要点

3.3.1采样数据的滤波

对采样信号的数值处理是保证记录仪记录精度的重要环节在软件中针对各种信号相对于时间的变化率不同，采用了不同的数值滤波方法，如中值均值复合滤波法和卡尔曼滤波法，防止脉动和随机干扰引起的误差例如对于中值均值复合滤波法采用每次对每个参数连续采样６次，将所得的数据排序，去除最大值和最小值，将其余数据取算术平均值作为有效采集数据

3.3.2 高端内存与硬盘缓冲区的使用

PCM-3335模板有4MB内存为了在DOS下有效地使用扩展内存，合适利用有限的内存资源，采取以下步骤：（１）装载扩展内存管理程序HIMEM.SYS；（２）安装EMM386.EXE，利用扩展内存创建上位内存UMB；（３）将DOS程序、设备驱动程序和磁盘缓冲区装入高端内存或UMB中

另外为提高系统的实时性和可靠性，减少读／写硬盘的次数，为系统安装了SMARTDRV程序，在扩展内存中创建了一个2MB超高速缓冲区，即当程序要从磁盘读取信息时，SMARTDRV从磁盘读入多倍于所需信息的信息，保存在超高速缓冲区中，下次应用程序还要从该文件中读入信息时，SMARTDRV就直接从超高速缓冲区中提供信息，从而提高了程序执行速度而且SMARTDRV总是将新的或修改过的信息拷贝到硬盘，所以关机时不会丢失数据

3.3.3 图形制作与汉字显示

在画面程序设计时采用了如下方法：首先用绘图软件绘出画面的静态部分，制成压缩的图形数据文件，系统启动时将各图形数据文件自动调入内存虚拟盘上，需显示某画面时将该图形数据文件直接写入VRAM中，再从动态数据区取所需显示数据这样大大加快了画面及汉字的显示与刷新速度，满足了实时响应的要求

本记录仪采用全汉字界面，但动态提示信息中用到的汉字仅几十个，为减少系统占用的存储空间，有必要建立自己的汉字库利用公式：

区位码＝汉字机内码-0xA0A0

字库码＝（区码-1）×94＋（位码-1）

从UCDOS的16×16的字库中提取出所需汉字的字模信息，存入一文件构成小汉字库显示时，从自建字库中找到所需汉字的字模，在西文环境下利用PUTPIXEL函数以点图方式显示由于所用汉字有限，所以小汉字库占用空间不大

４ 多功能无纸记录仪的特点与应用前景

（１）由于采用嵌入式设计，记录仪外形尺寸可制成标准模拟仪表安装尺寸，直接替换Ⅲ型仪表经使用0.01级标准表检测，其实时显示精度优于±0.3%FS

（２）无纸、墨水及一切机械传动部件，硬件模块采用工控设计，适应工业现场要求，可靠性高

（３）硬件系统与PC机系统完全兼容，且采用模块化仪表结构，组态灵活方便，系统开发周期短，通用性强

（４）人机界面友好，全汉字画面显示，能以多种彩色画面实时、动态地显示现场的工艺参数，信息量大，按键设置少，操作简单、方便

（５）大容量数据存储，1～3年数据可随时查看

（６）配有软驱、串行、并行输出接口，能随时调出数据或方便地与PC机通讯

基于虚拟仪器概念设计的多功能无纸记录仪充分体现了虚拟仪器功能强大、结构灵活、适应范围广的特点，特别是其软、硬件均采用模块化设计，更换部分插件或软件即可方便地组成各种带记录功能的智能二次仪表一块多功能无纸记录仪可代替多台传统式仪表，且所存数据极易查询和实现统计分析无纸记录仪及其系列智能二次表的开发使用，将会大大减少仪表架上仪表的数量，节省大量的配件和维修开销，降低维护人员工作量，使企业管理更趋数据化和网络化