第一章數(shù)據(jù)采集與處理

1、教材：教材：數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)作者：馬明建作者：馬明建參考：數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù)參考：數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù)作者：周林、殷俠等作者：周林、殷俠等前言前言各章主要內(nèi)容各章主要內(nèi)容第章：第章：緒論緒論主要介紹數(shù)據(jù)采集的意義和任務(wù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能、主要介紹數(shù)據(jù)采集的意義和任務(wù)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能、 結(jié)構(gòu)形式、數(shù)據(jù)采集軟件的功能，還介紹了數(shù)據(jù)處理的類型和結(jié)構(gòu)形式、數(shù)據(jù)采集軟件的功能，還介紹了數(shù)據(jù)處理的類型和 任務(wù)。任務(wù)。第章：第章：模擬信號(hào)的數(shù)字化處理模擬信號(hào)的數(shù)字化處理重點(diǎn)介紹模擬信號(hào)數(shù)字化處理中的基本理論、方法，包括采樣重點(diǎn)介紹模擬信號(hào)數(shù)字化處理中的基本理論、方法，包括采樣

2、 過(guò)程、采樣定理、量化與量化誤差、編碼，還討論了幾種采樣過(guò)程、采樣定理、量化與量化誤差、編碼，還討論了幾種采樣 技術(shù)的應(yīng)用、頻率混淆的原因及消除頻率混淆的措施。技術(shù)的應(yīng)用、頻率混淆的原因及消除頻率混淆的措施。第章：第章：模擬多路開(kāi)關(guān)模擬多路開(kāi)關(guān)介紹模擬多路開(kāi)關(guān)的工作原理和主要技術(shù)指標(biāo)，常用集成多路介紹模擬多路開(kāi)關(guān)的工作原理和主要技術(shù)指標(biāo)，常用集成多路 開(kāi)關(guān)芯片、多路開(kāi)關(guān)的電路特性和多路開(kāi)關(guān)的使用。開(kāi)關(guān)芯片、多路開(kāi)關(guān)的電路特性和多路開(kāi)關(guān)的使用。第章：第章：測(cè)量放大器測(cè)量放大器介紹測(cè)量放大器的電路原理、主要技術(shù)指標(biāo)，集成芯片和測(cè)量介紹測(cè)量放大器的電路原理、主要技術(shù)指標(biāo)，集成芯片和測(cè)量 放大器的使用

3、，還介紹了隔離放大器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。放大器的使用，還介紹了隔離放大器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。第章：第章：采樣保持器采樣保持器介紹采樣保持器的工作原理、類型、主要性能參數(shù)和集成芯介紹采樣保持器的工作原理、類型、主要性能參數(shù)和集成芯 片，還討論了系統(tǒng)采集速率與采樣保持器的關(guān)系，以及采樣片，還討論了系統(tǒng)采集速率與采樣保持器的關(guān)系，以及采樣/ 保持器使用中應(yīng)注意的問(wèn)題。保持器使用中應(yīng)注意的問(wèn)題。返回返回第、章：第、章：模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器介紹介紹 和和 轉(zhuǎn)換器的分類，主要技術(shù)指標(biāo)、工轉(zhuǎn)換器的分類，主要技術(shù)指標(biāo)、工 作原理。在詳細(xì)介紹幾種位、位和作原理。在詳細(xì)介紹幾種位、位和 轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上，給出了與單

4、片機(jī)、機(jī)的硬件接口電轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上，給出了與單片機(jī)、機(jī)的硬件接口電 路及調(diào)試方法和步驟路及調(diào)試方法和步驟#并介紹了在實(shí)際工作中如何選用并介紹了在實(shí)際工作中如何選用 轉(zhuǎn)換器芯片的方法。轉(zhuǎn)換器芯片的方法。第第11章：章：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)介紹數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)常見(jiàn)的干擾，并討論了抑制干擾的措施，還介紹數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)常見(jiàn)的干擾，并討論了抑制干擾的措施，還討論了在編程中容易忽視的軟件干擾問(wèn)題及軟件抗干擾措施。討論了在編程中容易忽視的軟件干擾問(wèn)題及軟件抗干擾措施。第第12章：章：采樣數(shù)據(jù)的預(yù)處理采樣數(shù)據(jù)的預(yù)處理介紹采樣數(shù)據(jù)由無(wú)工程單位數(shù)字量變換為有工程單位數(shù)字量時(shí)介紹采樣數(shù)據(jù)由無(wú)工

5、程單位數(shù)字量變換為有工程單位數(shù)字量時(shí) 的標(biāo)度變換，還介紹采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波的標(biāo)度變換，還介紹采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波!采樣數(shù)據(jù)中奇異項(xiàng)采樣數(shù)據(jù)中奇異項(xiàng) 的剔除及采樣數(shù)據(jù)的平滑處理。的剔除及采樣數(shù)據(jù)的平滑處理。第第13章：章：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)步驟、系統(tǒng)介紹數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)步驟、系統(tǒng) A/D通道的確通道的確 定及微型計(jì)算機(jī)的選擇，還介紹系統(tǒng)誤差的分配及估算。定及微型計(jì)算機(jī)的選擇，還介紹系統(tǒng)誤差的分配及估算。返回返回第一章第一章 緒論緒論主要章節(jié)主要章節(jié): :1.1 數(shù)據(jù)采集的意義、任務(wù)及基本概念1.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能1.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)

6、構(gòu)形式1.3.1 微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 1.3.2 集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件1.5 數(shù)據(jù)處理的類型和任務(wù)1.5.1 數(shù)據(jù)處理的類型 1.5.2數(shù)據(jù)處理的任務(wù)1.1 數(shù)據(jù)采集的意義、任務(wù)及基本概念數(shù)據(jù)采集的意義、任務(wù)及基本概念數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集：指將溫度、壓力、流量、位移等模擬量采集轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示或打印的過(guò)程。相應(yīng)的系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集的意義：數(shù)據(jù)采集的意義：在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)用這一系統(tǒng)可對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝參數(shù)進(jìn)行采集、監(jiān)視和記錄，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本提供信息和手段。在科學(xué)研究中，應(yīng)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可獲得大量的動(dòng)態(tài)信息，是研究瞬間物理過(guò)

7、程的有力工具。總之，不論在哪個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)的采集與處理越及時(shí)，工作效率就越高，取得的經(jīng)濟(jì)效益就越大。數(shù)據(jù)采集的任務(wù)：數(shù)據(jù)采集的任務(wù)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)，具體地說(shuō)，就是采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，然后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示或打印，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視，其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)還將被生產(chǎn)過(guò)程中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用來(lái)控制某些物理量。數(shù)據(jù)采集（Data Acquistion）:將要獲取的信息通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為信號(hào)，并經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理、采樣、量化、編碼和傳輸?shù)炔襟E，最后送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行處理、分析、存儲(chǔ)和顯示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

8、追求的2個(gè)目標(biāo):精度和速度現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點(diǎn)：1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能1.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式1.3.1 微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由傳感器、模擬多路開(kāi)關(guān)、程控放微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由傳感器、模擬多路開(kāi)關(guān)、程控放大器、采樣保持器、轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)及外設(shè)等部分大器、采樣保持器、轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)及外設(shè)等部分組成組成1.3.2 集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)物，它由若干個(gè)集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)物，它由若干個(gè)“數(shù)據(jù)采集站數(shù)據(jù)采集站”和一臺(tái)上位機(jī)

9、及通信接口、通信線路組成。和一臺(tái)上位機(jī)及通信接口、通信線路組成。1.3.1 微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系統(tǒng)：若干個(gè)相互作用和相互依賴的事物組合而成的具體特定功能的整體。系統(tǒng)系統(tǒng)輸入信號(hào)：激勵(lì)輸入信號(hào)：激勵(lì)輸出信號(hào)：響應(yīng)輸出信號(hào)：響應(yīng)系統(tǒng)組成簡(jiǎn)易圖：計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件軟件模擬部分?jǐn)?shù)字部分傳感器傳感器前置前置放大器放大器濾波器濾波器多多路路模模擬擬開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)S/HA/D計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)傳感器傳感器前置前置放大器放大器濾波器濾波器傳感器傳感器前置前置放大器放大器濾波器濾波器123計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件基本框圖計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

10、的硬件基本框圖1.3.2 集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集站一般是由單片機(jī)數(shù)據(jù)采集裝置組成，位于生產(chǎn)設(shè)數(shù)據(jù)采集站一般是由單片機(jī)數(shù)據(jù)采集裝置組成，位于生產(chǎn)設(shè)備附近，獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理任務(wù)，并將數(shù)據(jù)以數(shù)字備附近，獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理任務(wù)，并將數(shù)據(jù)以數(shù)字信號(hào)的形式傳送給上位機(jī)。信號(hào)的形式傳送給上位機(jī)。上位機(jī)一般為計(jì)算機(jī)，配置有打印機(jī)和繪圖機(jī)。上位機(jī)上位機(jī)一般為計(jì)算機(jī)，配置有打印機(jī)和繪圖機(jī)。上位機(jī)用來(lái)將各個(gè)數(shù)據(jù)采集站傳送來(lái)的數(shù)據(jù)，集中顯示在顯示器上用來(lái)將各個(gè)數(shù)據(jù)采集站傳送來(lái)的數(shù)據(jù)，集中顯示在顯示器上或用打印機(jī)打印成各種報(bào)表，或以文件形式儲(chǔ)存在磁盤上?；蛴么蛴C(jī)打印成各種報(bào)表，或以

11、文件形式儲(chǔ)存在磁盤上。此外，還可以將系統(tǒng)的控制參數(shù)發(fā)送給各個(gè)數(shù)據(jù)采集站，以此外，還可以將系統(tǒng)的控制參數(shù)發(fā)送給各個(gè)數(shù)據(jù)采集站，以調(diào)整數(shù)據(jù)采集站的工作狀態(tài)。調(diào)整數(shù)據(jù)采集站的工作狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集站與上位機(jī)之間通常采用異步串行傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集站與上位機(jī)之間通常采用異步串行傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信通常采用主從方式，由上位機(jī)確定與哪一個(gè)數(shù)據(jù)采集站通信通常采用主從方式，由上位機(jī)確定與哪一個(gè)數(shù)據(jù)采集站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)特點(diǎn)1.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件1.5數(shù)據(jù)處理的類型和任務(wù)數(shù)據(jù)處理的類型和任務(wù)1.5.1數(shù)據(jù)處理的類型數(shù)據(jù)處理的類型1.5.2數(shù)據(jù)處理的任務(wù)數(shù)據(jù)處理的任務(wù)補(bǔ)充： 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1 系統(tǒng)分辨率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以分辨的輸入信號(hào)的最小變化量。 當(dāng)系統(tǒng)工作在額定采集速率下，整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所能達(dá)到的轉(zhuǎn)換精度。 系統(tǒng)精度是系統(tǒng)的實(shí)際輸出值和理論輸出值之差，它是系統(tǒng)各種誤差的總和，通常表示為滿度值的百分?jǐn)?shù)。 在滿足系統(tǒng)精度指標(biāo)的前提