专利名称：一种频率分布直方图统计实现装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种频率分布的统计装置，尤其是涉及一种频率分布直方图统计实现装置。
背景技术：
频率分布直方图是表示某一数值或某一数值范围内的数据在全部数据中占的百分比，是表示数据分布变化情况的主要工具，在数据分布统计分析中占有重要的地位。通常情况下，首先是将数据分组，根据一组数据的最大值、最小值可以确定这组数据的极差，极差反映了数据的变化范围。参照极差，可以确定组距，进而可以经数据进行分组。该直方图横坐标为数据值，该数值的数据个数即为频数，将频数与数据总量相比得到纵坐标。通过该图，可以直观地看出数据的分布状态。对于诸如体积，质量，长度，温度等物理量，均可以采用频率分布直方图进行统计分析。例如在微粒分布分析统计中，频率分布直方图是表示某一粒径或某一粒径范围内的颗粒在全部颗粒中占的百分比，直方图横坐标为体积，纵坐标为微粒相对数量，即频数。通过该图，可以直观地看出微粒体积特性的分布状态，对于体积分布的中心值，均值，等分布状况一目了然，便于判断其总体分布情况。
但是目前微粒体积分布分析通常做法是先得出微粒累积分布曲线(cumulativecurve)，再通过求导等方式转换成频率分布直方图，一般用专用芯片或DSP芯片实现，电路复杂、体积大，且求导等复杂数学计算使得系统运算时间很长，不能满足数据量较快的实时统计的场合。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单，成本低，处理速度快，能适应高速、实时的测量分析场合的频率分布直方图统计实现装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为一种频率分布直方图统计实现装置，包括信号处理电路、模数转换电路和可编程器件，所述的可编程器件连接有中央处理器，所述的中央处理器上连接有显示装置，其特征在于所述的可编程器件内设置有总控制器模块、存储器操作控制模块、数据锁存器模块、地址发生器模块、模数同步模块、加一单元模块和内部存储器模块，所述的加一单元模块和所述的内部存储器模块与所述的存储器操作控制模块连接，所述的存储器操作控制模块和所述的内部存储器模块与所述的中央处理器连接，所述的模数转换电路通过所述的数据锁存器模块与所述的存储器操作控制模块连接，所述的模数转换电路与所述的模数同步模块连接，所述的总控制器模块接收所述的中央处理器的指令信号并分别向所述的存储器操作控制模块、所述的数据锁存器模块、所述的地址发生器模块、所述的模数同步模块输出控制信号。
所述的可编程器件是FPGA可编程芯片。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于采用了基于可编程器件架构的设计方案来实现频率分布直方图的统计，极大的简化了硬件结构，把大量的计算等复杂逻辑功能甚至数据存储都由一片小体积的可编程芯片完成，结构简单，集成度高，较传统方法实现了体积小，功耗低，速度快，成本低等特点。本实用新型可广泛应用于工业产品测量检测领域，特别适用于高速实时的场合。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型可编程器件的内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图所示，一种频率分布直方图统计实现装置，包括信号处理电路1、模数转换电路2、一个型号为EP2C5的FPGA可编程芯片3和中央处理器4，中央处理器4上连接有液晶显示屏5，可编程芯片3内设置有总控制器模块31、存储器操作控制模块32、数据锁存器模块33、地址发生器模块34、模数同步模块35、加一单元模块36和内部存储器37，加一单元模块36和内部存储器37与存储器操作控制模块32连接，存储器操作控制模块32和内部存储器37与中央处理器4连接，模数转换电路2通过数据锁存器模块33与存储器操作控制模块32连接，模数转换电路2与模数同步模块35连接，总控制器模块31接收中央处理器4的指令信号并分别向存储器操作控制模块32、数据锁存器模块33、地址发生器模块34、模数同步模块35输出控制信号使这些模块正常工作；模数同步模块35使A/D转换器的片选信号与系统CLK同步；数据锁存器模块33将模数转换结果锁存；存储器操作控制模块32根据总控制器模块31的控制信号，完成对存储器地址、数据的控制，实现读写控制，选择数据锁存器模块33作为存储器地址，将存储器数据读出，传递给加一单元模块36，加一后写回，在数据统计完毕后，根据地址发生器模块34的数据将内部存储器37的数据依次传送到中央处理器4；加一单元模块36可以完成存储器操作控制模块32传输的数据加一的操作；而内部存储器37则使用了FPGA可编程芯片的内部RAM。
上述实施例中，信号处理电路1、模数转换电路2、中央处理器4和液晶显示屏5均可以采用现有技术产品。
经过编程后，本实用新型可以通过以下步骤得到频率分布直方图。
待分析样本的某种检测信息，如体积，质量，长度，温度等物理量，经过前端的各种特定传感器，每个个体都产生与该检测量与成正比的电压脉冲信号，对该信号通过信号处理电路1处理后经过电压跟随、滤波、整形，得到方波脉冲，脉冲高度正比于检测值，得到的模拟信号输出至模数转换电路2进行模拟-数字转换，得到数字量，该数字量即为个体检测量对应数字化特征值；对于N位的模数转换器，可把样本总体数据在取值范围内划分为2N个区间，每个个体都将根据其特征值大小分配在某个区间内，统计出每个区间上出现的个体总数，即可得到个体分布情况的数据。为此在FPGA可编程芯片的内部存储器37内开辟了2N个存储单元，每个存储单元对应于某数据分组，以模拟-数字转换后的数字量作为地址，在FPGA可编程芯片的内部存储器37对应的存储单元中数据做加一后回存操作。所有个体均做同样操作，最终存储单元内的统计数据即对应该组数据出现的次数——频数，经过归一化后表示为Y轴，X轴为数据值。统计完毕后数据最后通过总线按顺序交由中央处理器4处理，并将频率分布直方图显示在液晶显示屏5上。由频率直方图统计学原理，即统计出各组数据在总群中的比例。将待测样本在取值范围等份划分为若干个区间，然后统计测量样本中数据在每个区间中出现的次数，称为频数。以数据值为横坐标，频数为纵坐标，画出一个台阶形的图，即为频率分布直方图，将各顶点用平滑曲线连接，得到的就是频率分布曲线。
待样本统计完毕后，根据中央处理器4的指令，在FPGA可编程芯片的总控制器模块31作用下，将数据交由中央处理器4，经过圆滑等处理即可将频率分布直方图显示在液晶显示屏5上，对数据进行一定的计算，还可以得到平均数、众数、中位数等描述数据集中趋势的特征数。
权利要求1.一种频率分布直方图统计实现装置，包括信号处理电路、模数转换电路和可编程器件，所述的可编程器件连接有中央处理器，所述的中央处理器上连接有显示装置，其特征在于所述的可编程器件内设置有总控制器模块、存储器操作控制模块、数据锁存器模块、地址发生器模块、模数同步模块、加一单元模块和内部存储器模块，所述的加一单元模块和所述的内部存储器模块与所述的存储器操作控制模块连接，所述的存储器操作控制模块和所述的内部存储器模块与所述的中央处理器连接，所述的模数转换电路通过所述的数据锁存器模块与所述的存储器操作控制模块连接，所述的模数转换电路与所述的模数同步模块连接，所述的总控制器模块接收所述的中央处理器的指令信号并分别向所述的存储器操作控制模块、所述的数据锁存器模块、所述的地址发生器模块、所述的模数同步模块输出控制信号。
2.如权利要求1所述的一种频率分布直方图统计实现装置，其特征在于所述的可编程器件是FPGA可编程芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种频率分布直方图统计实现装置，包括信号处理电路、模数转换电路和可编程器件，可编程器件连接有中央处理器，中央处理器上连接有显示装置，特点是可编程器件内设置有具有相应连接关系的总控制器模块、存储器操作控制模块、数据锁存器模块、地址发生器模块、模数同步模块、加一单元模块和内部存储器模块，优点在于采用了基于可编程器件架构的设计方案来实现频率分布直方图的统计，极大的简化了硬件结构，把大量的计算等复杂逻辑功能甚至数据存储都由一片小体积的可编程芯片完成，结构简单，集成度高，较传统方法实现了体积小，功耗低，速度快，成本低等特点。
文档编号G01D1/00GK2924646SQ20062010550
公开日2007年7月18日 申请日期2006年7月10日 优先权日2006年7月10日
发明者李宏, 文雯, 万淼 申请人:宁波大学