地面磁日变仪数据的自动收录装置的制作方法

本发明涉及计算机软件和电子技术领域，尤其涉及一种地面磁日变仪数据自动收录装置。

背景技术：

目前，普遍使用的地面磁日变仪是直流脉冲极化式煤油质子旋进磁力仪，它的极化过程要用手动按键进行激化，测量结果通过电子数码管显示在仪器显示面板上，再通过人工手工笔录到纸介质上，要求每次间隔1-5分钟激化、记录数据一次，每次要记录八位数字(xxxxx.xxx)精确到小数点后第三位，同时还要记录数据采集时间一次(xx：xx：xx)六位数字精确到秒。记录的数据在后续的数据处理过程中还要人工键盘输入到数据处理计算机里。所以要求在地面磁日变数据采集过程中人员注意力要高度集中，劳动强度较大，一般一个工作站要求配备两人以上。

上述现有技术中的人工采集地面磁日变数据的方法的缺点为：

1、人工完成以上记录人员容易疲劳，注意力会下降，容易出错。要求每个日变站至少要有两个人。

2、人工记录数据密度、效率都比较低，所以精度也比较低。如果记录密度加大，人工记录速度势必来不及，而且也不可能做到10秒钟记录一个点。

3、在数据处理过程中，人工键盘数据录入劳动强度也较大、效率低、准确率低。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种地面磁日变仪数据自动收录装置，以克服现有技术的问题。

一种地面磁日变仪数据自动收录装置，包括：数据采集设备、数据存储设备和处理器；

所述的数据采集设备，用于每间隔一秒钟采集一个点的数据，将每个点上采集的数据和采集时间传输给所述处理器和所述数据存储设备；

所述的处理器，用于判断所述数据采集设备采集的每两个相邻点的数据的值之间的差值是否大于设定阈值，如果是，则将这两个相邻点的数据删除；否则，保留这两个相邻点的数据。计算出保留的每连续10个点的数据的平均值，将该平均值作为1个数据点传输给数据存储设备；

所述的数据存储设备，用于利用盒式磁带对数据采集设备采集的数据和采集时间，以及处理器得到的数据点进行存储。

进一步地，所述的处理器为pc-1500处理器，该pc-1500处理器的正常内存区的5800-6fff的6k区域和8000-9fff的8k区域进行了扩展，把meo信号引至在pc-1500的14脚作为正常区内存扩展的扩展选通信号。

进一步地，所述的数据采集设备，用于每间隔一秒钟通过74hc244驱动器把一个点的磁日变仪数据的万位、千位、百位、个位、x0.1位、x0.01位和x0.001位的采集下来，将采集的数据和采集时间传输给处理器。

进一步地，所述的处理器包括：

数据输入输出电路，用于通过输入接口接收所述数据采集设备传输过来的各个点的磁日变仪数据的万位、千位、百位、个位、x0.1位、x0.01位和x0.001位，并将接收到的数据存入缓冲区；通过输出接口将存储器中的数据传输到外部设备。

进一步地，所述的处理器还包括：

驱动电路，该驱动电路的电源取自pc-1500自身，包括74hc244驱动芯片和74hc245驱动芯片，所述74hc244位驱动芯片是单向缓冲驱动芯片，用于进行数据输入，所述74hc245驱动芯片用于实现数据总线的双向异步通信。

进一步地，所述的处理器还包括：

译码电路，用于包括74hc138和74hc139，该译码电路利用所述驱动电路通过cs片选选中缓冲区中的各个点的磁日变仪数据的万位、千位、百位、个位、x0.1位、x0.01位和x0.001位，将选中的各个位的数据分别存入扩展的正常内存区中。

进一步地，所述的处理器还包括：

运算寄存器，用于把每个点的磁日变仪数据的万位、千位、百位、个位、x0.1位、x0.01位和x0.001位作为一组数据，把正常内存区中存储的第一组数据存入到运算寄存器x地址7a00-7a007，再把第二组数据存入到运算寄存器y地址7a10-7a17，运算寄存器x与运算寄存器y进行减法运算，判断得到的差值是否大于设定存储器，若大于，则删去运算寄存器x和运算寄存器y中的数据，否则，运算寄存器x与运算寄存器y进行加法运算，将得到的和值存入到运算寄存器x地址7a00-7a07；

第三组数据存入到运算寄存器y地址7a10-7a17，运算寄存器x与运算寄存器y进行减法运算，判断得到的差值是否大于设定存储器，若大于，则删去运算寄存器x和运算寄存器y中的数据，否则，运算寄存器x与运算寄存器y进行加法运算，将得到的和值存入到运算寄存器x地址7a00-7a07，

重复执行上述处理过程，直到将10组数据的和值存入到运算寄存器x地址7a00-7a07，再把7a00-7a07的内容放入到存储器中，完成一个数据采集周期。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的地面磁日变仪数据自动收录装置可以实现自动激发地面磁日变仪、自动采集地面磁日变仪数据，每一秒钟可激发、采集数据各一次，并且每采集十次取一个平均值，同时记录数据采集时间，把数据自动录入磁带机。后期数据处理通过磁带机把地面磁日变数据及采集时间输入到数据处理计算机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供了一种地面磁日变仪数据自动收录装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种驱动电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种译码电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种数据采集电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种pc-1500计算机的内存分布图；

图6为本发明实施例提供的一种运算寄存器的运算过程示意图。

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例提供了一种地面磁日变仪数据自动收录装置的结构示意图如图1所示，包括：数据采集设备、数据存储设备和处理器。其中，处理器可以为pc-1500，处理器包括：驱动电路、译码电路、存储器、运算寄存器和数据输入输出电路，数据存储设备可以为盒式磁带。

所述的数据采集设备，用于每间隔一秒钟采集一个点的数据，将每个点上采集的数据和采集时间传输给所述处理器和所述数据存储设备；

所述的处理器，用于判断所述数据采集设备采集的每两个相邻点的数据的值之间的差值是否大于设定阈值，如果是，则确定这两个相邻点的数据是干扰数据，将这两个相邻点的数据删除；否则，保留这两个相邻点的数据。计算出保留的每连续10个点的数据的平均值，将该平均值作为1个数据点传输给数据存储设备；上述设定阈值可以为0.5γ。

所述的数据存储设备，用于利用盒式磁带对数据采集设备采集的数据和采集时间，以及处理器得到的数据点进行存储。

所述的处理器为pc-1500处理器，该pc-1500处理器的正常内存区的5800-6fff的6k区域和8000-9fff的8k区域进行了扩展，把meo信号引至在pc-1500的14脚作为正常区内存扩展的扩展选通信号。

所述的数据采集设备，用于每间隔一秒钟通过74hc244驱动器把一个点的磁日变仪数据的万位、千位、百位、个位、x0.1位、x0.01位和x0.001位的采集下来，将采集的数据和采集时间传输给处理器。

所述的处理器中的数据输入输出电路，用于通过输入接口接收所述数据采集设备传输过来的各个点的磁日变仪数据的万位、千位、百位、个位、x0.1位、x0.01位和x0.001位，并将接收到的数据存入缓冲区；通过输出接口将存储器中的数据传输到外部设备。

所述的处理器中的驱动电路，该驱动电路的电源取自pc-1500自身，地址线是以74hc244位驱动芯片，单向驱动，而数据线是以74hc245为驱动芯片为双向驱动。

通常说计算机有地址、数据和控制三总线，由于总线上需要连接的负载很多，且cpu等主控芯片都是大规模集成电路，不具备功率驱动能力，为了保护脆弱的cpu和主控芯片，通常在主控芯片与外部受控设备之间添加缓冲器/驱动电路，驱动电路的作用就是提供它们之间的功率驱动，已达到它们之间的信息互动。第二个原因是：cpu总线是公用的，经常是分时复用，就是说在不同的时段，管脚上出现的信号功能不同，需要锁存器(缓冲器)来存储并分离信号，总线驱动电路也起到起锁存器的作用。

再说缓冲器：缓冲寄存器又称缓冲器，它分输入缓冲器和输出缓冲器两种。输入缓冲器的作用是将外设送来的数据暂时存放，以便cpu将它取走处理；输出缓冲器的作用是用来暂时存放cpu送往外设的数据。有了数控缓冲器，就可以使高速工作的cpu与慢速工作的外设起协调和缓冲作用，实现数据传送的同步。由于缓冲器接在数据总线上，故必须具有三态输出功能。

74hc244是八位元三态输出非反相缓冲器/驱动芯片，它是单向缓冲驱动芯片，在本案中起到数据输入的作用。

74hc245是方向可控的八路缓冲器/驱动芯片，主要用于实现数据总线的双向异步通信。当主控芯片与受控设备之间需要实现双向异步通信时，自然就得选用双向的八路缓冲器了。

所述的处理器中的译码电路，用于包括74hc138和74hc139，该译码电路利用所述驱动电路通过cs片选选中缓冲区中的各个点的磁日变仪数据的万位、千位、百位、个位、x0.1位、x0.01位和x0.001位，将选中的各个位的数据分别存入扩展的正常内存区中。

所述的处理器中的运算寄存器，用于把每个点的磁日变仪数据的万位、千位、百位、个位、x0.1位、x0.01位和x0.001位作为一组数据，把正常内存区中存储的第一组数据存入到运算寄存器x地址7a00-7a007，再把第二组数据存入到运算寄存器y地址7a10-7a17，运算寄存器x与运算寄存器y进行减法运算，判断得到的差值是否大于设定存储器，若大于，则删去运算寄存器x和运算寄存器y中的数据，否则，运算寄存器x与运算寄存器y进行加法运算，将得到的和值存入到运算寄存器x地址7a00-7a07；

第三组数据存入到运算寄存器y地址7a10-7a17，运算寄存器x与运算寄存器y进行减法运算，判断得到的差值是否大于设定存储器，若大于，则删去运算寄存器x和运算寄存器y中的数据，否则，运算寄存器x与运算寄存器y进行加法运算，将得到的和值存入到运算寄存器x地址7a00-7a07。

重复执行上述处理过程，直到将10组数据的和值存入到运算寄存器x地址7a00-7a07，再把7a00-7a07的内容放入到存储器中，完成一个数据采集周期。

1、驱动电路

一种驱动电路的结构图如图2所示，电源取自pc-1500自身，地址线是以74hc244位驱动芯片，单向驱动，而数据线是以74hc245为驱动芯片为双向驱动。其他信号均可直接连接使用。

扩展电路中的总线驱动器、译码电路、储存器等电子器件电源均使用vcc电源，译码器的使能端g要使用bfo信号，以确保pc-1500关断电源以后扩展电路中的存储器数据不会丢失。

2、采集、存储区译码电路

一种译码电路的结构示意图如图3所示，该译码电路是由74hc138和74hc139组成，对于pc-1500而言我们要扩展的是正常区的5800-6fff这6k区域和8000-9fff的8k区域。通过74hc138和74hc139的译码电路把要存储数据的区域通过片选选中。数据即可存入此区域内。

上述片选表示当这个信号为低电平时，此芯片被选中。

3、数据采集电路

这里要说明的是：设计的是数据采集接口电路，而数据输出并不通过此接口电路，所以数据线驱动电路采用的是74hc244单向驱动电路，总线的负载能力是有限的，一般总线在数据传输过程中是要加驱动器的。一种数据采集电路的结构示意图如图4所示。

此电路的工作原理是通过74hc244驱动器同时把磁日变仪数据的万位、千位、百位、个位、x0.1位、x0.01位和x0.001位采集下来，再通过74hc244的缓冲性和驱动器以及74hc138和74hc139组成的译码电路分别选通万位、千位、百位、个位、x0.1位、x0.01位和x0.001位同时把各个位的数据分别存入扩展的内存中，再通过数据磁带机把数据输出到数据磁带上带回基地对数据进行处理。或者可以通过打印机把数字信号转成模拟信号打印成曲线图展示出来，可以对数据进行预处理检查。

1、要求：

设备要方便携带。

2、选用收录设备和接口电路设计

pc-1500计算机便于携带，用汇编语言直接调用其中的一些子程序能够完成每10个采集点取平均值这样的大数据量运算的工作。

图5为本发明实施例提供的一种pc-1500计算机的内存分布图，pc-1500计算机共有128k内存地址，正常区64k，井区64k。正常区的64k由meo(请提供英文全称和中文)信号选通，井区的64k由mei(请提供英文全称和中文)信号选通。这128k内存是pc-1500a的型号，使用了一部分，没有使用的部分均可进行扩展。

通常情况下不使用ce-158(打印机)的，因此正常区可以扩展14k-5800-6fff(6k)、8000-9ffff(8k)；井区可以扩展56k-0000-afff(44k)、c000-efff(12k)。扩展的正常区可以用来固化机器码程序以及basic程序。而井区则可用作为大数据量采集系统的数据区。

3)pc-1500打印机接口信号介绍

在pc-1500打印机上有60芯的插口，各芯的信号见下表：

在pc-1500的接口上，第13、14脚为空脚，可以设计为任何信号输入、输出线。由于要对正常区进行扩展，而接口上又没有这个扩展信号输出线，因此需要把微处理器mpu芯片lh5801上的meo信号引至14脚作为正常区扩展的扩展选通信号。

在进行内存扩展时需要32组信号线，主要包括a0-a15、d0-d7、vcc、gnd、meo、bfo、vcc等信号线。bfo和vcc是当扩展电路使用pc-1500自身电源时使用。

3、软件设计方案

1)时间采集方法

把时间函数time赋值给变量，再从变量所在地址中把时间数据提取出来存入时间扩展内存中，就可完成时间采集过程。

2)数据采集及子程序调用

图6为本发明实施例提供的一种运算寄存器的运算过程示意图，具体处理过程包括：把从接口采集的第一组数据存入到运算寄存器“x”地址7a00-7a007，再把第二次采集的数据，存入到运算寄存器“y”地址7a10-7a17，然后输入加法运算子程序(入口地址efba)，运算的结果，系统会自动将其存入到时7a00-7a07里；第三次采集到的数据放入“y”寄存器相加后还存到7a00-7a07中，这样反复10次，采样完成。把采集次数也放到“y”寄存器内，然后在除法运算子程序(入口地址f084)，得到的结果放入a700-a701，时，再把7a00-7a07的内容送存，完成一个数据采集周期。

3)相邻两个采集数偏差超出0.5γ的去除方法：

x与y进行减法运算(十进制)把7a02的内容(为50)调出与某一存储器比较，若大于则删去，若小于则再进行x+y运算。

4)数值在运算寄存器“x”地址7a00-7a07中的变化，对采集数据的影响分析：

根据寄存器地址的规律，第一位是指数位，第二位是尾数部分，一般情况数据在指数位有可能发生变化，分析过程略。分析结果是：指数位发生变化，而数值是不变的。

5)部分存储区的功能说明

51b0：每次存放数据和存入时间的地址。

51b1：每次存入数据需要四个存储单元、存储时间需要三个存储单元，共七个单元。

51b2：送数循环用的计数器，每次使用后清零，用i表示。

51b3：采集次数的计数器，每十次为一个循环采集，每秒采集一次，用v表示。

51b4：采集有用次数计数器，用w表示

51b6：存放虑波值的尾数位，即连续两次采集数据的差不能大于这个数，否则被视为无效采集处理。

51b8-51bf：“结果”的存储区，即有效采集数据的和存放区。

51c0-51cf：“暂存”存储区，每次有效采集的数据放置区。

51c8-51cf：“采集”存储区每次采集的数据未经过检验是否有效前，暂放区。

7a00-7a07：运算寄存器x

7a10-7a17：运算寄存器y

4、软件设计

1)总体流程图

2)汇编程序、数据采集处理程序及详细说明

一：预备程序

二：数据采集处理程序

三：时间采集程序

五：子程序部分

六：数据存放的最后地址放入固定字符变量y$中的程序

七：制表程序(basic)

003：csize2

005：lprint“magneticdailychangecurve”

007：lprinttime

010：graph

020：m＝5，p＝10，n＝1，s＝1

030：fori＝0to40

040：a＝m-i，r＝p-i

050：ifa＝0then90

060：ifr＝0then130

070：lin((5*i，5)-(5*i，0)，0，0

080：nexti

090：n＝n+1

100：m＝(5*(2*n-1))

110：line(5*i，7)-(5*i，0)，0，0

120：nexti

130：s＝s+1

140：p＝(5*2*s)

150：line(5*i，10)-(5*i，0)，0，0

160：nexti

170：line(215，0)-(0，0)，0，0

180：z＝5，x＝10，b＝1，u＝1

190：forl＝0to100

200：k＝z-l，h＝x-l

210：ifk＝0then250

220：ifh＝0then290

230：line(0，-5*l)-(5，-5*l)，0，0

240：nextl

250：b＝b+1

260：z＝(5*(2*b-1))

270：line(0，-5*l)-(7，-5*l)，0，0

280：nextl

290：u＝u+1

300：x＝(5*2*u)

310：line(0，-5*l)-(10，-5*l)，0，0

320：nextl

330：line(0，-510)-(0，0)，0，0

340：text

350：end

八：数据采集处理中的(basic)程序

九：最后各参数值的打印

十：航迹坐标以数组形式送入pc-1500的basic程序

020：n＝0，s＝0，i＝0

030：dimz(100)，x(100)，y(100)，s(100)，t(100)，u(100)，d(100)，l(10)，m(10)

032：input“line＝？”；l，“tpi＝？”；m

033：l(i)＝l，m(i)＝m

037：i＝i+1，g＝0，s＝0

038：printg；n

040：input“z”；z(n)，“x”；x(n)，“y”；y(n)

045：n＝n+1，g＝g+1

047：printg；n

050：input“z”；z(n)，“x”；x(n)，“y”；y(n)

060：s(n)＝√((x(n)-x(n-1))^2+(y(n)-y(n-1))^2)/1000

070：t(n)＝0.735*(z(n)-z(n-1))/3600

080：u(n)＝s(n)/t(n)

090：s＝s+s(n)

110：ifg＜m-1then45

120：t＝0.735*z(n)/3600

130：u＝s/t

135：csize1

140：lprint“line”；l；“pit”；m

145：lprint“nojxhxynos”

150：n＝n-m+1，0＝1

160：d(n)＝u-u(n+1)

170：lprint0；tab(3)；z(n)；tab(7)；x(n)；tab(4)；y(n)；tab

(22)；d(n)；n

175：n+＝n+1.0＝0+1

180：if0<m+1then160

190：stop200：input“k”：k

210：onkgoto220，32，308

220：n＝0.s＝0

225：n＝n+1

230：s(n)＝√((x(n)-x(n-1))^2+(y(n)-y(n-1))^2)/1000

240：t(n)＝0.735*(z(n)-z(n-1))/3600

250：u(n)＝s(n)/t(n)

260：s＝s+s(n)

270：ifn(m-1)then225

280：goto120

290：input“linenumbr”；i

300：print#i，z(*)，x(*)，y(*)

310：end

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的设备中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的设备中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个设备中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

综上所述，本发明实施例通过使用地面磁日变仪数据自动收录系统可以达到如下的有益效果：

自动激发地面磁日变仪、自动采集地面磁日变仪数据，每一秒钟可激发、采集数据各一次，并且每采集十次取一个平均值，同时记录数据采集时间，把数据自动录入磁带机。

后期数据处理通过磁带机把地面磁日变数据及采集时间输入到数据处理计算机。

减少地面站人员数量，降低人工劳动强度提高数据采集精度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。