无纸记录仪的高级技术研究与实现
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摘要
记录仪表是对工业生产过程中的各种物理量进行实时监测和记录的重要工具，它是工业生产自动化的源头和基础。传统的记录仪表是一种模拟的、机械传动式的纸质记录仪表。随着计算机技术和数字通信技术的发展，近年来出现了高性能的无纸记录仪表，它以微处理器为核心，以数字化处理为特征，以网络应用为目标，代表了记录仪表的发展方向。
本课题主要研究无纸记录仪的人机交互与可视化技术、数据压缩技术以及组网技术。人机交互与可视化软件分为两个子模块：用户交互子模块和状态实时监控模块，其中，前者是给用户提供的一个交互界面，用户通过它来实现对仪表的操作；后者实时地显示记录仪所采集到的数据，是仪表处于工作状态时的显示输出部分。在数据压缩技术部分，把仪表数据分为一维数据和二维数据，对一维数据采用预测编码和变换编码两种压缩方式，并分析了两种方法的优劣，对二维点阵数据，采用改进型的游程压缩方法，实现了对这种较难压缩的汉字点阵数据的有效压缩。在仪表组网部分，采用RS485总线实现多台仪表之间的互联，采用RS232实现上位机与485总线控制器之间的连接，最终实现整个系统的组网。
本课题所研究的技术已经应用在了新一代的EX系列无纸记录仪中。
Non-paper recording instruments are very important tools for industrial process tracing. Traditional recording instruments are inefficient and uneconomical because of working in a simulative, mechanical, paper-based way. With the development of microelectronic technology, digital recording instruments appear in the recent years. They use microprocessor as central processing unit, communicate with each other by transferring digital signals and target at network environment applications.
The interactive and visual graphic interfaces, data compression and network building are illustrated in this paper. The interactive and visual graphic interfaces software are made up of two parts: the interactive interfaces and the visual graphic interfaces. The first part provides a interactive interface by which users can operate the instruments. The second one displays the real-time data captured by the instruments. In the part of data compression, we divide the instrument data to one dimension data and two dimension data. We use Prediction Coding and Transform Coding to compress one dimension data, and use Run-Length Algorithm to compress two dimension data. In the part of net working building, RS485 bus is used to connect several instruments, and RS232 is used to connect the computer to 485 bus, then the whole system connection is realized.
The technology we researched in this item has been used in the new series none-paper recording instruments.
本课题主要研究无纸记录仪的人机交互与可视化技术、数据压缩技术以及组网技术。人机交互与可视化软件分为两个子模块：用户交互子模块和状态实时监控模块，其中，前者是给用户提供的一个交互界面，用户通过它来实现对仪表的操作；后者实时地显示记录仪所采集到的数据，是仪表处于工作状态时的显示输出部分。在数据压缩技术部分，把仪表数据分为一维数据和二维数据，对一维数据采用预测编码和变换编码两种压缩方式，并分析了两种方法的优劣，对二维点阵数据，采用改进型的游程压缩方法，实现了对这种较难压缩的汉字点阵数据的有效压缩。在仪表组网部分，采用RS485总线实现多台仪表之间的互联，采用RS232实现上位机与485总线控制器之间的连接，最终实现整个系统的组网。
本课题所研究的技术已经应用在了新一代的EX系列无纸记录仪中。
Non-paper recording instruments are very important tools for industrial process tracing. Traditional recording instruments are inefficient and uneconomical because of working in a simulative, mechanical, paper-based way. With the development of microelectronic technology, digital recording instruments appear in the recent years. They use microprocessor as central processing unit, communicate with each other by transferring digital signals and target at network environment applications.
The interactive and visual graphic interfaces, data compression and network building are illustrated in this paper. The interactive and visual graphic interfaces software are made up of two parts: the interactive interfaces and the visual graphic interfaces. The first part provides a interactive interface by which users can operate the instruments. The second one displays the real-time data captured by the instruments. In the part of data compression, we divide the instrument data to one dimension data and two dimension data. We use Prediction Coding and Transform Coding to compress one dimension data, and use Run-Length Algorithm to compress two dimension data. In the part of net working building, RS485 bus is used to connect several instruments, and RS232 is used to connect the computer to 485 bus, then the whole system connection is realized.
The technology we researched in this item has been used in the new series none-paper recording instruments.
引文
[1] 吴乐南，数据压缩的原理与应用．北京，电子工业出版社，1994
[2] Anedda, C., and Felician L. P-Compressed Quadtrees for Image Storing. The Computer Journal, 31, 4 (1998), 353-357
[3] Renato Pajarola, Fast Huffman Code Processing, UCI-ICS Technical Report No. 99-43 October 1999
[4] 杨薇薇，赵俭辉，二值图像的二叉树法压缩及其改进算法，华中理工大学学报，Vol．27 No．10 59-60
[5] 郭观七著，基于C语言的MCS—51系列单片机软件开发系统，华中理工大学出版社，1996
[6] 解明芳、王鸿钰，虚拟仪器，仪表技术，1998，5
[7] 王国燕，罗红，基于虚拟仪器概念的多功能记录仪的设计开发，电子技术应用，2000，5
[8] 王鸿钰，浅淡下世纪初的仪表发展动向，电子与仪表，1999，1
[9] 顾郁莲，蔡宣平，颜飞翔，虚拟仪表的可视化技术，电子技术应用，2000，6
[10] 刘阳，虚拟仪器的现状及发展趋势，电子技术应用，1996，4
[11] C.H. Small, Virtual Instruments, EDN, Sept. 1, 1988
[12] 沈沛，戈福庆，浅谈记录仪的发展趋势，电子与仪表，1998，2
[13] 李明，运用二叉树结构原理设计菜单，电子与仪表技术，1993，2
[14] 黄宜华，王瑜，滕志猛，张福炎，一种基于结构的点阵汉字压缩与还原新技术研究和实现，南京大学学报，1999，7
[15] 李翊，智能记录仪设计及实现，工学硕士学位论文，国防科学技术大学，2000，1
[16] 张正勇，高性能数字记录仪仪表软件技术研究及实现，工学硕士学位论文，国防科学技术大学，1999，1
[17] 卓越，杨长生，宋广华，一种基于自适应字典的通用无损压缩算法，计算机工程，2000，2
[18] 王仲文，薛荣华，巴雪静译，精通串行通信，电子工业出版社
[19] 戴梅萼，微型计算机技术及应用，清华大学出版社
[2] Anedda, C., and Felician L. P-Compressed Quadtrees for Image Storing. The Computer Journal, 31, 4 (1998), 353-357
[3] Renato Pajarola, Fast Huffman Code Processing, UCI-ICS Technical Report No. 99-43 October 1999
[4] 杨薇薇，赵俭辉，二值图像的二叉树法压缩及其改进算法，华中理工大学学报，Vol．27 No．10 59-60
[5] 郭观七著，基于C语言的MCS—51系列单片机软件开发系统，华中理工大学出版社，1996
[6] 解明芳、王鸿钰，虚拟仪器，仪表技术，1998，5
[7] 王国燕，罗红，基于虚拟仪器概念的多功能记录仪的设计开发，电子技术应用，2000，5
[8] 王鸿钰，浅淡下世纪初的仪表发展动向，电子与仪表，1999，1
[9] 顾郁莲，蔡宣平，颜飞翔，虚拟仪表的可视化技术，电子技术应用，2000，6
[10] 刘阳，虚拟仪器的现状及发展趋势，电子技术应用，1996，4
[11] C.H. Small, Virtual Instruments, EDN, Sept. 1, 1988
[12] 沈沛，戈福庆，浅谈记录仪的发展趋势，电子与仪表，1998，2
[13] 李明，运用二叉树结构原理设计菜单，电子与仪表技术，1993，2
[14] 黄宜华，王瑜，滕志猛，张福炎，一种基于结构的点阵汉字压缩与还原新技术研究和实现，南京大学学报，1999，7
[15] 李翊，智能记录仪设计及实现，工学硕士学位论文，国防科学技术大学，2000，1
[16] 张正勇，高性能数字记录仪仪表软件技术研究及实现，工学硕士学位论文，国防科学技术大学，1999，1
[17] 卓越，杨长生，宋广华，一种基于自适应字典的通用无损压缩算法，计算机工程，2000，2
[18] 王仲文，薛荣华，巴雪静译，精通串行通信，电子工业出版社
[19] 戴梅萼，微型计算机技术及应用，清华大学出版社