第21卷 第2期韶关大学学报(自然科学版)Vol121 No12 2000年4月Journal of Shaoguan University(Natural Science)Apr12000
多路数据采集与处理
陆 英, 郝宁生
(韶关大学机电系,广东韶关 512003)
摘要:本文介绍了基于8031单片机的多路数据采集和处理系统,以及在大棚温度、湿度控制管理系统中
的应用。给出了部分系统硬件框图和部分主要的软件流程图。
关键词:单片机;温度;湿度;数据采集
中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1007-5348(2000)02-0066-05
随着现代农业的发展,在农业生产中利用大棚种植农作物已比较普遍,对大棚的自动化管理已是现代农业的发展趋势。在大棚生产中,需要根据当时的温度和湿度来决定是否需要进行喷灌、遮阴、通风等管理。然而在传统生产中存在以下问题:(1)在农作物播种和移载期不能满足对温度和湿度进行严格控制的要求,导致出苗不齐、生长缓慢,严重时甚至会造成死亡。(2)只能根据经验来管理生产,不利于农作物的生长。因此,迫切需要一种适合大棚生产要求的自动控制装置。作者针对这一问题,设计了一套单片机数据采集与处理系统。
1 微机控制系统的硬件设计
在生产管理中,不仅要求根据不同的作物作不同的控制,而且还需要根据各种作物的不同生长期所需的温度、湿度设置不同的控制参数,同时要能显示设定值和实际测量值,以便核对和更改。当控制系统工作正常而机构出现故障时,就有可能造成实测参数超出设定值的范围而无法进行有效控制。此时,必须要报警。根据这一设计思想,设计了图1所示的计算机控制系统。
该系统采用了8031单片机作为控制、计算核心,2764作为程序存贮器,扩展一片8155作输出,同时扩展6264作为数据存贮器,A/D转换选用0809,键盘和显示部分用Intel公司为8位微处理器设计的通用键盘/显示器接口芯片8279,设计有20个键可供使用,8位数码管进行显示。
2 数据采集系统
本系统对8路模拟量进行采集,其中四路为温度,另四路为湿度。主要考虑到:(1)当大棚比较大时,增加测量点,减少测量误差;(2)为以后大棚向种植、养禽、孵化多用大棚发展打下基础。8路温度、湿度经变送放大后,送0809进行A/D转换。我们采用的数据采集方式:依次对每一路的数据采样8次,然后进行平均值滤波,以消除随机干扰造
收稿日期:1998-07-07
作者简介:陆英(1965-),女,江苏海门人,韶关大学机电系副教授,主要从事电子技术和单片机的开发研究。
郝宁生(1963-),男,黑龙江牡丹江人,韶关大学机电系工程师,主要从事电子技术和单片机的开发研究。
图1 硬件电路设计框图
成的误差,提高采样的准确度。再将结果送数据存贮器6264保存。每次采样的间隔时间为20ms 。
温度测量控制的前置放大电路的设计:
传感器采用T -X 系列线性PTC 热敏电阻,它是由硅的化合物组成,其工作温度范围为-55℃～+300℃。它的线性度和互换性都比较好,调整十分方便。用这种热敏电阻构成的测量电路如图2,R 1是热敏电阻,D 1为齐纳二极管,调节R 5使电压跟随器A 1输出215V 的工作电压。由R 6、R 7、R t 及R 8组成测量电桥,其输出接A 2差动放大器,经放大后输出。该电路的输出电压为0～5V ,输出灵
图2 温度前置放大电路
敏度为50mV/℃,直接与计算机A/D 接口。
湿度测量:采用MC -2型电容式湿度传感器,见图3所示。它由二个时基电路组成。?
76?第2期陆 英,郝宁生:多路数据采集与处理
第一个时基电路IC1组成多谐振荡器,由R 1、R 2、C 1提供20ms 的脉冲来触发第二个时基电路。第二个时基电路是一个可变脉宽发生器,其脉宽取决于湿敏元件的电容值的大小。电源电压取215V 是为了保证MC -2工作电压不超过1V ,脉冲宽度信号由9脚输出,我们用的是经R 5、C 3滤波后的直流电压。它的测量范围为5～95%RH ,灵敏度为图3 湿度转换变送电路2mV/%RH 。
3 系统软件的设计
由于温度和湿度的变化是很慢的,因此系
统软件采用扫描方式编程,主程序包括系统的
初始化、数据的采集与处理、输出的控制等。
由于篇幅有限,在此只给出主程序的流程图
(见图4)。对于键盘的管理,我们采用调用键
盘扫描和键盘处理子程序实现。
键盘处理子程序:我们使用了可编程接口
芯片8279,它能通过编程完成键盘输入和显
示控制两种功能。其键盘部分提供一种扫描工
作方式,可与64个按键的矩阵键盘连接,能
对键盘不断扫描,自动消除抖动,自动识别按
下的键并给出键值,把键值存贮在先入先出(FIFO )RAM 内,能对双键或N 键同时按下实行保护,其显示部分为发光二极管、荧光管等,可显示多达16个字符或数字。8279的初始化程序如下:
MOV
DPTR ,#7FFFH ;指向8279命令口
MOV
A ,#0DFH MOVX
@DPTR ,A ;清除FIFORAM 和显示RAM MOV
A ,#00H MOVX
@DPTR ,A ;左端输入,编码扫描,2键连锁MOV
A ,#40H MOVX
@DPTR ,A ;读FIFO RAM MOV
A ,#0A0H MOVX @DPTR ,A ;允许写显示RAM 本系统键盘处理与显示子程度设计思想:能设定各路的最大和最小值。设定最大值时,先按下最大值显示功能键和通道号,显示该路的最大值,再根据需要决定是否更改原来的值,若要更改则按更改功能键,然后输入新的设定值。用同样的方法,可设定最小值。也可以只显示最大和最小值,要查看下一通道或上一通道的值,只须按通道号加一或减一功能键即可。系统平时只显示某一路的实际测量值,当工作人员想要了解其它各路的实测数据时,按下实测值功能键和通道号即可查阅,同样的也可以查看下一通道或上一通道的实测数据。程序流程图见图5。
?86?韶关大学学报(自然科学版)2000年
图4 主程序流程图
系统的输出:系统的输出为开关量,8031的P1口作8路数据超出最大值报警;8155的B 口作8路数据超出最小值报警。用声光发出报警信号。8155的A 口输出控制信号,经过MC1413驱动执行机构。
?
96?第2期陆 英,郝宁生:
多路数据采集与处理
图5 键盘程序流程图
5 结论
本系统主要是针对我校生物系实验室大棚
的控制进行设计的,测量温度在0～100℃之
间。湿度在5～95%RH 之间。实际上,由于
系统A/D 转换采用0809芯片,8031又有多个
备用I/O 口。因此,只要在软件上稍作修改,
可以实现一台控制器对多个大棚的群控,或者
对于种植与养禽两用大棚,可以同时实现大棚
养禽及孵化机的单片机自动控制。
参考文献:
[1]张友德,赵志英等1单片微型机[M ]1上海:复旦大
学出版社,1992.
[2]方佩敏1新编传感器原理、应用、电路详解[M ]1北
京:电子工业出版社,1994.
[3]范赣军1单片微型计算机控制技术[M ]1
大连:大连
海事大学出版社,1996.
Acquisition and Process of Multipass Data
L U Ying , HAO Ning -sheng
(Department of Mechanical and Electric Engineering ,Shaoguan University ,Shaoguan 512003)Abstract :The paper introduces multipass data acquisition and process system by single chip microcomputer 8031,its application in temperature and humidity control system 1The hard 2ware and software diagrams of control system are given out 1
K ey w ords :single chip microcomputer ;temperature ;humidity ;data acquisition 1
?07?韶关大学学报(自然科学版)2000年
大数据处理流程的主要环节 大数据处理流程主要包括数据收集、数据预处理、数据存储、数据处理与分析、数据展示/数据可视化、数据应用等环节，其中数据质量贯穿于整个大数据流程，每一个数据处理环节都会对大数据质量产生影响作用。通常，一个好的大数据产品要有大量的数据规模、快速的数据处理、精确的数据分析与预测、优秀的可视化图表以及简练易懂的结果解释，本节将基于以上环节分别分析不同阶段对大数据质量的影响及其关键影响因素。 一、数据收集 在数据收集过程中，数据源会影响大数据质量的真实性、完整性数据收集、一致性、准确性和安全性。对于Web数据，多采用网络爬虫方式进行收集，这需要对爬虫软件进行时间设置以保障收集到的数据时效性质量。比如可以利用八爪鱼爬虫软件的增值API设置，灵活控制采集任务的启动和停止。 二、数据预处理 大数据采集过程中通常有一个或多个数据源，这些数据源包括同构或异构的数据库、文件系统、服务接口等，易受到噪声数据、数据值缺失、数据冲突等影响，因此需首先对收集到的
大数据集合进行预处理，以保证大数据分析与预测结果的准确性与价值性。 大数据的预处理环节主要包括数据清理、数据集成、数据归约与数据转换等内容，可以大大提高大数据的总体质量，是大数据过程质量的体现。数据清理技术包括对数据的不一致检测、噪声数据的识别、数据过滤与修正等方面，有利于提高大数据的一致性、准确性、真实性和可用性等方面的质量; 数据集成则是将多个数据源的数据进行集成，从而形成集中、统一的数据库、数据立方体等，这一过程有利于提高大数据的完整性、一致性、安全性和可用性等方面质量; 数据归约是在不损害分析结果准确性的前提下降低数据集规模，使之简化，包括维归约、数据归约、数据抽样等技术，这一过程有利于提高大数据的价值密度，即提高大数据存储的价值性。 数据转换处理包括基于规则或元数据的转换、基于模型与学习的转换等技术，可通过转换实现数据统一，这一过程有利于提高大数据的一致性和可用性。 总之，数据预处理环节有利于提高大数据的一致性、准确性、真实性、可用性、完整性、安全性和价值性等方面质量，而大数据预处理中的相关技术是影响大数据过程质量的关键因素
湖南工业大学科技学院 毕业设计（论文）开题报告 （2012届） 教学部：机电信息工程教学部 专业：电子信息工程 学生姓名：肖红杰 班级： 0801 学号 0812140106 指导教师姓名：杨韬仪职称讲师 2011年12 月10 日
题目：基于单片机的数据采集系统的控制器设计 1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述。 近年来，数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注，数据采集系统在各行各业也迅速的得到应用。如在冶金、化工、医学、和电器性能测试等许多场合需要同时对多通道的模拟信号进行采集、预处理、暂存和向上位机传送、再由上位机进行数据分析和处理，信号波形显示、自动报表生成等处理，这些都需要数据采集系统来完成。但很多数据采集系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂、并且对操作环境要求高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统，基于单片机的数据采集系统具有实现处理功能强大、处理速度快、显示直观，性价比高、应用广泛等特点，可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化，智能家居等诸多领域。总之，无论在那个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就超高，取得的经济效益就越大。 数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的信号，并送入计算机，然后将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监测，其中一些数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统的市场需求量大，特别是随着技术的发展，可用数据器为核心构成一个小系统,而目前国内生产的主要是数据采集卡，存在无显示功能、无记忆存储功能等问题，其应用有很大的局限性，所以开发高性能的，具有存储功能的数据采集产品具有很大的市场前景。 随着电子技术的迅速发展，，一些高性能的电子芯片不断推出，为我们进行电子系统设计提供的更多的选择和更多的方便，单片机具有体积小、低功耗、使用方便、处理精度高、性价比高等优点，这些都使得越来越广泛的选用单片机作为数据采集系统的核心处理器。一些高性能的A/D转换芯片的出现也为数据采集系统的设计提供了更多的方便，无论是采集精度还是采样速度都比以前有了较大的提高。其中一些知名的大公司如MAXIM公司、TI公司、ADI公司都有推出性能比效突出的 A/D转换芯片，这些芯片普通具有低功耗、小尺寸的特点，有些芯片还具有多通道的同步转换功能。这些芯片的出现，不仅因为芯片价格便宜，能够降低系统设计的成本，而且可以取代以前繁琐的设计方法，提高系统的集成度。 数据采集器是目前工业控制中应用较多的一类产品，数据采集器的研制已经相当成熟，而且数据采集器的各类不断增多，性能越来越好，功能也越来越强大。 在国外，数据采集器已发展的相当成熟，无论是在工业领域，还是在生活中的应用，比如美国FLUKE公司的262XA系列数据采集器是一种小型、便携、操作简单、使用灵活的数据采集器，它既可单独使用又可和计算机连接使用，它具有多种测量
数据信息采集与处理
基本内容：基于FFT的功率谱分析程序设计与应用 1.基本要求 1)对一个人为产生的信号进行采用FFT变换方法进行功率谱分析。 已知信号x(n)=80.0*COS(2*3.14*SF*n/FS) 式中： n=0,1,2 ……N-1 SF---信号频率 FS---采样频率 其FFT变换结果X(k)可用下面提供的FFT子程序求出，计算功率谱的公式为： W（k）=2(XR(k)2 +XI(k)2)/N 式中：k=0,1,2 ……N/2-1 XR(k)--- X(k)的实部 XI(k)--- X(k)的虚部 请用VB，VC或C++Builder编译器编程，或采用MATLAB计算，或采用高级语言调用MATLAB计算。处理结果为采用窗口显示时域波形和频域波形。 此信号的时域谱、频域谱、功率谱如下面图1~图3所示： 图1
图2 图3 其MATLAB代码为： FS=200; SF=10;
N=1024; n=0:N-1; t=n/FS; x=80.0*cos(2*3.14*SF*t); figure; plot(t，x); xlabel('t'); ylabel('y'); title('x=80.0*cos(2*3.14*SF*t)时域波形'); grid; y=fft(x,N); mag=abs(y); f=(0:length(y)-1)*FS/length(y);%进行对应的频率转换 figure; plot(f(1:N/2),mag(1:N/2));%做频谱图 xlabel('频率(Hz)'); ylabel('幅值'); title('x=80.0*cos(2*3.14*SF*t)幅频谱图N=1024'); grid; Py =2*(y.*conj(y))/N; %计算功率谱密度Py figure; plot(f(1:N/2),Py(1:N/2)); xlabel('频率(Hz)'); ylabel('功率谱密度'); title('x=80.0*cos(2*3.14*sf*t)功率谱密度'); grid; 2)对实验所采集的转子振动信号进行频谱分析
基于EP2C5T144C8的高速多路数据采集系统 王剑 （长江大学计算机学院，荆州，434023） 摘要：针对传统工业测控领域里的主控制器的不足，提出一种基于FPGA芯片EP2C5T144C8的高速多路数据采集系统。该系统采集主频高，功耗低，全部控 制逻辑由硬件完成，可同时采集处理扩展64通道数据。 关键词：FPGA 多路数据采集 VHDL 数据采集在测控领域里有广泛的应用 ,它已成为计算机测控系统的一个重要的环节 ,尤其在设备故障监测系统中 ,由于各种设备的结构复杂 ,运动形式多种多样 ,发生故障的可能部位很难确定 ,因此我们需要从设备的各个部位来提取大量的、连续的数据作为设备状态的信息 ,以此来分析、判断设备是否存在故障 ,这就需要高速、高性能的数据采集系统来保证采集到的数据的实时性；同时 ,我们需要对同一设备的不同位置的信号进行同步采集 ,并借助一些手段来提取特征 (例如绘制轴心轨迹图 )以判断设备的运行状态。传统的数据采集系统设计中 ,通常采用单片机或 DSP作为主控制器来控制 ADC、存储器及其他相关的外围电路来工作[1]。 但是这些传统的设计中都存在着一些不足,单片机的时钟频率较低且通过软件编程来实现数据采集 ,难以实现高速、高性能、多通道数据采集系统的要求；DSP虽然速度快 ,但是它更擅长处理复杂的数学运算 ,对于数采系统要求的简单高速的读写操作来说 ,是一种资源的浪费。而 FPGA(现场可编程门阵列 )在高速数据采集上具有更大的优点 ,FPGA体积小、功耗低、时钟频率高、内部延时小、全部控制逻辑由硬件完成 ,另外编程配置灵活、开发周期短、利用硬件描述语言来编程,可实现程序的并行执行、这将会大大提高系统的性能[2]。 1 系统工作原理 采集系统上电后，由静态存储器 EPC1将固化在其中的数字逻辑电路映射到 FPGA器件EP2C5T144C8中，从而使 FPGA器件EP2C5T144C8成为真正意义上的控制核心。然后FPGA 控制模拟选择开关进行通道选择，并控制 8位高速模数转换器 TLC549进行模拟电压的采集，将采集到的实时数据存储到外置RAM中，然后将实时数据读取出来，通过串口传送给上位机，数据也能通过数码管实时显示。图1是系统总体结构框图。 基金项目：湖北省教育厅重点项目（D2*******），湖北省教育厅指导性项目（B20121203） 作者简介：王剑，男，硕士，讲师，主要从事嵌入式系统和信号采集处理方面的教学和研究。 通信地址：湖北省荆州市南环路1号长江大学计算机学院434023
青岛农业大学 大学生创新教育立项方案 项目名称高精度高自动化电压数据采集系统 申请人陈昌栋 专业班级通信工程09级2班 指导教师李言照李吉忠 申请日期 2011 年 10 月 28 日
一、人员结构： 项目人员情况 项目主持人 姓名 性 别 年 龄 学院专业班级专长、发表文章及奖励承担的工作陈昌栋男22 理学与信 息科学学 院 通信工程 09级2班 曾获得全国大学生 电子设计大赛山东赛区 一等奖、第五届电子设 计大赛一等奖、网页设 计大赛三等奖、电脑知 识竞赛三等奖。精通电 子系统设计，精通C语 言编程、模拟电子设计 和单片机系统设计。 系统整体设 计整合，软 件部分编 程，电路设 计,软件部 分编程。 项目组主要成员 姓名 性 别 年 龄 学院专业班级专长、发表文章及奖励承担的工作丁胜朋男22 理学与信 息科学学 院 通信工程 09级2班 曾获得全国大学生 电子设计大赛一等奖、 第五届电子设计大赛一 等奖。精通C语言编程、 模拟电子设计和单片机 系统设计。 软件部分编 程，系统组 装实现。 指导教师情况 姓名性别年龄学历学位职称学院研究方向 李言照男52 硕士教授 理学与信息科 学学院主要从事计算机应用方面的教学与科研工作 李吉忠男41 博士副教授 理学与信息科 学学院主要从事通信算法应用方面的教学与科研工作
指导教师情况简介（包括专长、曾发表文章、奖励情况、指导学生情况等）： 李言照，1960年6月出生，大连理工大学硕士研究生毕业，中共党员，教授。中国计算机学会会员，青岛市计算机学会副秘书长。青岛市计算机学会教育分会委员，嵌入式分会委员。青岛农业大学理信学院总支书记，多次被评为“优秀教师”、“优秀共产党员”、“六和奖教金”等荣誉称号。 主要从事计算机应用方面的教学与科研工作，主持国家科技部项目1项，参加国家自然基金项目1项，主持或参加省级科研及教学课题8项，青岛市科研项目4项，目前在研课题经费80余万元。主编全国高等农林院校十五规划教材1部，“十一五”规划教材2部。获国家专利1项，软件著作权一项，农业部优秀教材2部，山东省优秀教学成果二等奖1项，山东省计算机应用优秀成果二等奖1项。山东省教育厅优秀科研成果三等奖 1项，08年主持山东省科技攻关计划“县域土壤养分管理和施肥信息系统的开发与应用”鉴定达到国内领先水平。发表论文40余篇。 参加工作以来，主讲过《微机原理及应用》、《微机接口原理及应用》、《计算机应用基础》、《PASCAL 程序设计》、《C语言程序设计》、《VB 程序设计》、《单片机原理》等课程。 李吉忠，1970年5月出生，北京邮电大学博士研究生毕业，副教授。青岛农业大学理信学院通信工程教研室主任。 1.指导老师参加的科研项目 1）参加了与GPSign公司合作项目“GSM-GPS混合定位系统的研究与开发”，负责研究定位算法，利用最优化理论中的Gauss-Newton法解算终端位置。 2）参加了与企业合作项目“移动通信系统中用户混合定位设备与系统研发”，整个混合定位系统采用AGPS（Assisted GPS）原理，负责其中定 位算法仿真、测试与分析。 3）参加了863项目“时空混沌密码系统及其在通信中的应用（2001AA144130）”，负责采用语音编码与混沌加密结合。
基于LabVIEW的数据采集与处理系统设计 摘要：虚拟仪器作为一种基于图形化编程的新型概念仪器，以计算机作为运行媒介，节省了大量的显示、控制硬件，越来越显示出它独有的优势。基于LabVIEW的数据采集与处理系统，整体采用了循环结构与顺序结构相结合的形式，实现了模拟信号的采集与实时动态显示，并且仿真出了对数据的采集和报警功能，并且能够存储数据，进行各种自定义设置，显示效果良好，对现实中的数据采集与处理系统具有很大的借鉴作用。 关键词：虚拟仪器；数据采集；数据处理；LabVIEW
The Design of Data Acquisition and Processing System Based on LabVIEW Abstract:As a kind of virtual instrument based on graphical programming the new concept of instruments, run at the computer as a medium, save a large amount of display, control hardware, more and more shows its unique advantages. Data acquisition and processing system based on LabVIEW, and the overall adopted loop structure and order structure, in the form of the combination of the dynamic analog signal acquisition and real-time display, and the simulation of the data collection and alarm function, and the ability to store data, for a variety of Settings, display effect is good, the reality of the data acquisition and processing system has a great reference. Keywords：Virtual Instrument;Data Collection;Data Processing;LabVIEW;
数据采集与处理技术 参考书目： 1．数据采集与处理技术马明建周长城西安交通大学出版社 2．数据采集技术沈兰荪中国科学技术大学出版社 3．高速数据采集系统的原理与应用沈兰荪人民邮电出版社 第一章绪论 数据采集技术(Data Acquisition)是信息科学的一个重要分支,它研究信息数据的采集、存贮、处理以及控制等作业。在智能仪器、信号处理以及工业自动控制等领域，都存在着数据的测量与控制问题。将外部世界存在的温度、压力、流量、位移以及角度等模拟量（Analog Signal）转换为数字信号（Digital Signal）, 在收集到计算机并进一步予以显示、处理、传输与记录这一过程，即称为“数据采集”。相应的系统即为数据采集系统（Data Acquisition System,简称DAS）数据采集技术以在雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、震动工程、无损检测、语声处理、智能仪器、工业自动控制以及生物医学工程等领域有着广泛的应用。 1．1 数据采集的意义和任务 数据采集是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集、转换为数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的系统称为数据采集系统。 数据采集系统的任务：采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机，根据不同的需要由计算机进行相应的计算和处理，得出所需的数据。与此同时，将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统的好坏，主要取决于精度和速度。 1．2 数据采集系统的基本功能 1.数据采集：采样周期
高精度数据采集放大器AD522及其应用 摘要：AD522是AD公司推出的高精度数据采集放大器，利用它可在恶劣工作环境下获得高精度数据。文中介绍了其主要特点，给出了AD522的典型应用电路，并对AD522在特殊应用情况下漂移、增益、共模拟制比的调整方法作了说明，最后还指出了AD522的误差形成原理及调整方法。 关键词：数据采集放大器共模抑制比漂移 AD522 1 概述 AD522集成数据采集放大器可以在环境恶劣的工作条件下进行高精度的数据采集。它线性好，并具有高共模抑制比、低电压漂移和低噪声的优点，适用于大多数12位数据采集系统。AD522通常用于电阻传感器（电热调节器、应变仪等）构成的桥式传感器放大器以及过程控制、仪器仪表、信息处理和医疗仪器等方面。 AD522具有如下特性： ●低漂移：2.0μV/℃(AD522B)； ●非线性低：0.005%（G=100）； ●高共模抑制比：>110dB(G=1000)； ●低噪声：1.5μVp-p(0.1～100Hz)； ●单电阻可编程增益：1≤G≤1000； ●具有输出参考端及远程补偿端； ●可进行内部补偿； ●除增益电阻外，不需其它外围器件； ●可调整偏移、增益和共模抑制比。 AD511采用14脚DIP封装，其结构外形和常用的AD521相似。图1给出了AD522的引脚排列。表1是各引脚的功能说明。 表1 引脚功能说明
2 AD522的主要特性 AD522可以提供高精度的信号调理，它的输出失调电压漂移小于1V/℃，输入失调电压漂移低于 2.0μV/℃,共模抑制比高于80dB(在G=1000时为110dB)，G=1时的最大非线性增益为0.001%，典型输入阻抗为10 9Ω。 AD522使用了自动激光调整的薄膜电阻，因而公差小、损耗低、体积小、性能可靠。同时，AD522还具有单片电路和标准组件放大器的最好特性，是一种高性价比的放大器。 为适应不同的精确度要求和工作温度范围，AD522提供有三种级别。其中“A”和“B”为工业级，可用于-25～+85℃。“S”为军事级，用于-55～+125℃。AD522可以提供四种漂移选择。输出失调电压的最大漂移随着增益的增加而增加。失调电流漂移所引起的电压误差等于失调电流漂移和不对称源电阻的乘积。另外，AD522的非线性增益将随关闭环增益的降低而增加。 AD522放大器的共模抑制比的测量环境条件为±10V,使用阻值为1kΩ的不对称电阻。在低增益情况下，共模抑制比主要取决于薄膜电阻的稳定性，但由于增益带宽的影响，AD522在60Hz以下频率时相对比较恒定。但在有限的带宽中，AD522的相移将随着直流共模抑制比的升高而增加。 在动态性能方面，AD522的稳定时间、单位增益带宽和增益成正比。 3 应用 3.1 典型应用 图2是AD522应用于桥型放大电路时的典型电路图。该电路可在低电压、高阻抗、大噪声的环境中获得最佳性能。当然，这需要正确的屏蔽和接地。在图2电路中，信号地和AD522直接连接，从而形成了输入放大器的偏置电流回路。用户在设计时，可以像图2所给电路那样直接连接，也可以通过小于1MΩ的电阻间接连接。 为了降低噪音，输入管脚和增益电阻应被屏蔽。利用自举电路可实现无源数据的保护以改善交流共模抑制比。这种方法可减小差分相移，同时也可抑制系统带宽下降。 利用图2这种平衡设计不需使用外部旁路电容就可以获得较理想的性能。但如果信号源被置于远处（10英尺或更远）或者携带超过几千毫伏的噪声时，就需要使用旁路电容来获得更好的性能。
多路高精度数据采集系统 无线电技术的快速发展，A/D 和D/A 向射频端靠近，对ADC、DAC的性能有了更高的要求：需要实现高速度、大的带宽、需要较大的动态范围，ADC技术是系统设计的难点，数据采集系统是数字信号处理系统的输入端，系统的模拟输入带宽、采样速率和动态范围等系统性能指标对电子系统的方案设计起着极其重要的影响，现在，越来越多的工程应用中，不只是单路采集系统要求高性能，多路采集系统也提出了更高的要求。 1研制背景及意义当今时代，微电子技术的快速发展，随着时间发展，数据采集及其应用越来越受到人们的广泛关注，数据采集系统得以迅速发展，它被广泛的应用于各个领域。在工厂及实验室等应用中的高精度数据采集装置在信号进行转换之前会有单级或多级的放大装置，放大装置的作用是把传感器检测到的微弱的模拟信号放大到进行将模拟信号转换为数字信号的要求，但数据采集系统的前置放大装置容易引起干扰，导致数据采集系统采集到的数据存在一定范围的误差，影响了采集系统采集信号的精度，对系统后面的运行有较大的不利影响，通常信号的采集是用多路模拟开关来对需要检测的信号进行分类选择，另外。采集系统的主要控制芯片用来模拟采样开关并控制A/D 转换芯片，造成了系统采集的误差，对系统性能产生了不利影响。选用单片机AT89S51为主要控制芯片大大减少了数据采集系统的成本，并且不需要外置的前置放大装置，避免了使用前置放大装
置使系统抵抗外界扰动的作用大大提高，使用单片机AT89S51使数据采集系统变的构造更加简单，并且使系统控制精度变的更高，系统的工作也更加稳定，便于维护、维修，大大提高改善了以往的数据采集系统的弊端。 2系统设计原理 多路高多路高精度数据采集系统的设计必须考虑以下问题： ①输入模拟信号特征。 ②输出的数字信号需求。 ③电路的抗干扰问题。 ④高速数字电路部分的信号完整性分析。输入模拟信号的特征 包括模拟信号的带宽和频段等性能特 征，这些系统性能的特征参数决定了A/D 转换器及外围电路的选取，输出数字信号的特定需求决定采样数据处理的方式，前置放大电路易引起扰动。 本设计中以单片机AT89S51为系统的控制核心，该系统从机负责数据采集并应答主机的命令。8路被测电压通过模数转换器ADC0809进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过串行口MAX232专输到上位机， 由上位机负责数据的接受、处理和显示，并用LED数码显示器来显示所采集的结果。软件部分应用VC++编写控制软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。系统采集段可分为十六个不同的部分，每个部分有检测系统数据参数的传
1数据的采集与处理 1.1数据的采集 施工监控中需对影响施工及控制精度的数据进行收集，主要包括环境参数和结构参数，前者又主要是指风速风向数据；后者主要指结构容重、弹模等数据。施工监控需进行收集的数据如表1-1所示。 1.1.2数据采集方法 基于港珠澳大桥特殊的地理位置，采用远程数据采集系统，与传统的数据采集系统相比，具有不受地理环境、气候、时间的影响等优势。而借助无线传输手段的远程数据采集系统，更具有工程造价和人力资源成本低，传输数据不受地域的影响，可靠性高，免维护等优点。远程无线数据采集系统的整体结构如图1-2所示。 1-2 远程无线数据采集系统组成结构图
1.2数据的处理与评估 在数据分析之前, 数据处理要能有效地从监测数据中寻找出异常值, 必须对监测数据进行可靠性检验, 剔除粗差的影响, 以保证监测数据的准确、可靠。我们拟采用的是最常用的μ检验法来判别系统误差; 用“3σ准则”剔除粗差; 采用了“五点二次中心平滑”法对观测数据进行平滑修正。同时, 在数据处理之后, 采用关联分析技术寻找某一测点的最佳关联点, (为保证系统评判的可靠性, 某一测点的关联点宜选用2 个以上)。我们选用3 个关联测点, 如果异常测值的关联测点有2 个以上发生异常, 且异常方向一致, 则认为测值异常是由结构变化引起, 否则, 认为异常是由监测系统异常引起。出现异常时, 经过判定, 自动提醒用户检查监测系统或者相应的结构(根据测点所在位置), 及时查明情况, 并采取一些必要的应急措施, 同时对测值做标注, 形成报表, 进行评估。 1.2.1系统误差的判别 判别原则: 异常值检验方法是建立在随机样本观测值遵从正态分布和小概率原理的基础之上的。根据观测值的正态分布特征性, 出现大偏差观测值的概率是很小的。当测值较少时, 在正常情况下, 根据小概率原理, 它们是不会出现的, 一旦出现则表明有异常值。依统计学原理: 偏差处于2 倍标准差或3 倍标准差范围内的数据为正常值, 之外的则判定为异常。事实上标准差σ多数情况下是求知的, 通常用样本值计算的标准差S 来替代。桥梁健康监测资料的数据量特别大, 一般都为大样本, 所以我们用μ检验。在分析中, 我们将所得的数据分成两组Y1 、Y2,并设()1211,1Y N u δ, ()2222,2Y N u δ择统计量为 : 'y y U -= (1) 式中12y y 、—两组样本的平均值: 21n 、n —两组样本的子样数: 21S S 、 —两组样本的方差。若 '2 a U U ≥ (2) 则存在系统误差。否则, 不存在系统误差。 1.2.2 粗差点的剔除 在观测次数充分多的前提下, 其测值的跳动特征描述如下式: ()112j j j j d y y y +-=-+ (3) 式中j y (j=1,2,3,4,……,n- 1)是一系列观测值。
一、绪论 （一）、1、“数据采集”是指什么? 将温度、压力、流量、位移等模拟量经测量转换电路输出电量后再采集转换成数字量后，再由PC 机进行存储、处理、显示或打印的过程。 2、数据采集系统的组成? 由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。 3、数据采集系统性能的好坏的参数? 取决于它的精度和速度。 4、数据采集系统具有的功能是什么? （1）、数据采集，（2）、信号调理，（3）、二次数据计算，（4）、屏幕显示，（5）、数据存储，（6）、打印输出，（7）、人机联系。 5、数据处理系统的分类? 分为预处理和二次处理两种；即为实时（在线）处理和事后（脱机）处理。 6、集散式控制系统的典型的三级结构? 一种是一般的微型计算机数据采集系统，一种是直接数字控制型计算机数据采集系统，还有一种是集散型数据采集系统。 7、控制网络与数据网络的结合的优点? 实现信号的远程传送与异地远程自动控制。 （二）、问答题： 1、数据采集的任务是什么？ 数据采集系统的任务：就是传感器输出信号转换为数字信号，送入工业控制机机处理，得出所需的数据。同时显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，还将被生产过程中的PC机控制系统用来控制某些物理量。 2、微型计算机数据采集系统的特点是 （1）、系统结构简单；（2）、微型计算机对环境要求不高；（3）、微型计算机的价格低廉，降低了数据采集系统的成本；（4）、微型计算机数据采集系统可作为集散型数据采集系统的一个基本组成部分；（5）、微型计算机的各种I/O模板及软件齐全，易构成系统，便于使用和维修； 3、简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点？ （1）、一般微型计算机数据采集与处理系统是由传感器、模拟多路开关、程控放大器、采样/保持器、A/D转换器、计算机及外设等部分组成。 （2）、直接数字控制型数据采集与处理系统（DDC）是既可对生产过程中的各个参数进行巡回检测，还可根据检测结果，按照一定的算法，计算出执行器应该的状态（继电器的通断、阀门的位置、电机的转速等），完成自动控制的任务。系统的I/O通道除了AI和DI外，还有模拟量输出（AO）通道和开关量输出（FDO）通道。 （3）、集散式控制系统也称为分布式控制系统，总体思想是分散控制，集中管理，即用几台计算机分别控制若干个回路，再用监督控制计算机进行集中管理。 （三）、分析题： 1、如图所示，分析集散型数据采集与处理系统的组成原理，系统有那些特点？ 集散式控制系统也称为分布式控制系统，总体思想是分散控制，集中管理，即用几台DDC计算机分
数据处理地一般过程 数据处理一般包括收集数据、、和分析数据等过程.数据处理可以帮助我们更好地了解周围世界，对未知事物作出合理地推断和预测.文档来自于网络搜索 全面调查和是收集数据地两种方式，全面调查通过调查来收集数据，抽样调查通过调查来收集数据.文档来自于网络搜索 实际调查中常采用抽样调查地方法获取数据.用样本估计是统计地基本思想. 抽样调查具有花费少、省时地特点，还适用一些不宜使用全面调查地情况.采用抽样调查需要注意：①样本容量要适中，一般为总体地～；②抽取时要尽量使每一个个体都有相等地机会被抽到.这样抽取地样本才具有代表性和广泛性.才能使样本较好地反映总体地情况.文档来自于网络搜索 要考察地全体对象称为，组成总体地每一个考察对象称为，被抽取地那些个体组成一个，样本中个体地数目称为.文档来自于网络搜索 利用统计图表描述数据是统计分析地重要环节.四种统计图地各自特点： （）条形统计图：能清楚地表示出每个项目地具体数目； （）扇形统计图：能清楚地表示出各部分在全体中所占地百分比； （）折线统计图：能清楚地反映事物地变化情况； （）直方图：能清楚地表示出每组频数地大小. 扇形统计图表明地是部分在总体中所占地百分比，一般不能直接从图中得到具体数量，用圆代表地是总体，圆地大小与具体数量大小没有关系. 扇形圆心角该部分百分比×°文档来自于网络搜索 画扇形统计图地步骤：先调查收集数据，根据数据计算百分比，圆心角，画出扇形，标出百分比. 画直方图地一般步骤：⑴计算最大值与最小值地差⑵决定组距和组数⑶列频数分布表⑷画频数分布直方图(或频数折线图).文档来自于网络搜索 注意对以下概念地理解： ⑴组距：把所有数据分成若干组，每个小组地两个端点之间地距离（组内数据地取值范围）称为组距.⑵频数：对落在各个小组内地数据进行累计，得到各个小组内数据地个数叫做频数.⑶频数分布直方图⑷频数折线图文档来自于网络搜索 频数分布直方图是以小长方形地来反映数据落在各个小组内地频数地大小.小长方形地高是频数与地比值.在等距分组时，各小长方表地面积（频数）与高地比是常数（组距）.文档来自于网络搜索 熟悉以下各题： 调查收集数据地方式通常有和两种.当总体中个体数目较少时用地方式获得数据较好，当总体中个体数目较多时用地方式获得数据较好.但关于电视机寿命、火柴质量等具有破坏性地调查不宜采用，国家人口普查采用.文档来自于网络搜索
现如今，很多人都听说过大数据，这是一个新兴的技术，渐渐地改变了我们的生活，正是由 于这个原因，越来越多的人都开始关注大数据。在这篇文章中我们将会为大家介绍两种大数 据技术，分别是大数据采集技术和大数据预处理技术，有兴趣的小伙伴快快学起来吧。 首先我们给大家介绍一下大数据的采集技术，一般来说，数据是指通过RFID射频数据、传 感器数据、社交网络交互数据及移动互联网数据等方式获得的各种类型的结构化、半结构化 及非结构化的海量数据，是大数据知识服务模型的根本。重点突破高速数据解析、转换与装 载等大数据整合技术设计质量评估模型，开发数据质量技术。当然，还需要突破分布式高速 高可靠数据爬取或采集、高速数据全映像等大数据收集技术。这就是大数据采集的来源。 通常来说，大数据的采集一般分为两种，第一就是大数据智能感知层，在这一层中，主要包 括数据传感体系、网络通信体系、传感适配体系、智能识别体系及软硬件资源接入系统，实 现对结构化、半结构化、非结构化的海量数据的智能化识别、定位、跟踪、接入、传输、信 号转换、监控、初步处理和管理等。必须着重攻克针对大数据源的智能识别、感知、适配、 传输、接入等技术。第二就是基础支撑层。在这一层中提供大数据服务平台所需的虚拟服务器，结构化、半结构化及非结构化数据的数据库及物联网络资源等基础支撑环境。重点攻克 分布式虚拟存储技术，大数据获取、存储、组织、分析和决策操作的可视化接口技术，大数 据的网络传输与压缩技术，大数据隐私保护技术等。 下面我们给大家介绍一下大数据预处理技术。大数据预处理技术就是完成对已接收数据的辨析、抽取、清洗等操作。其中抽取就是因获取的数据可能具有多种结构和类型，数据抽取过 程可以帮助我们将这些复杂的数据转化为单一的或者便于处理的构型，以达到快速分析处理 的目的。而清洗则是由于对于大数并不全是有价值的，有些数据并不是我们所关心的内容， 而另一些数据则是完全错误的干扰项，因此要对数据通过过滤去除噪声从而提取出有效数据。在这篇文章中我们给大家介绍了关于大数据的采集技术和预处理技术，相信大家看了这篇文 章以后已经知道了大数据的相关知识，希望这篇文章能够更好地帮助大家。
压力传感器的高精度数据采集 压力传感器的高精度数据采集 一、引言 在石油、化工、冶金、电力、纺织、轻工、水利等工业及科研领域中，都必须进行相关的压力检测与分析。通常压力值的变化速度较缓慢，但在测量压力值并把它由非电量转变成电量这一过程中，要求精度非常高，本文介绍了一种通用的高精度压力数据采集系 统。系统的压力传感器选用Motorola公司的高精度X型硅压力传感器MPX2100，转换精度高、灵敏度高，具有极好的线性度，在高性能单片机AT89S52的控制下，放大调理后的模拟电量通过高精度、高性能芯片ICL7135进行A/D转换，可以保证系统具有很高的数据采集精度和很强的抗干扰能力，使用寿命长。系统采用液晶显示及PS/2键盘接口，实现了良好的人机交换。PLD技术的应用，节省了硬件电路的开销。 二、系统的硬件组成及工作原理 高精度压力数据采集系统框图。压力传感器输出的模拟信号被放大调理后经模/数转换 模块转换为数字量，传送给单片机，经过标定、运算及零点补偿等处理，在液晶显示模块上显示出来，同时可经串行接口传送到上位机，实现良好的人机交换，键盘提供人机交互的手段。 1、压力数据采集及信号调理电路 压力传感器是一种将压力转换成电流/电压的器件，可用于测量压力、位移等物理量。 压力传感器的种类很多，其中硅半导体传感器因其体积小、重量轻、成本低、性能好、易集成等优点得到广泛的应用。硅压阻式传感器属于其中的一种，它是在硅片上用扩散或离子注入法形成四个阻值相等的电阻条，并将它们接成一个惠斯登电桥。当没有外加压力时，电桥处于平衡状态，电桥输出为零。当有外加压力时，电桥失去平衡而产生输出电压，该电压大小与压力有关，通过检测电压，即可得到相应的压力值。但这种传感器由于四个桥臂电阻不完全匹配而引起测量误差，零点偏移较大，不易调整。Motorola公司生产的X型硅压力传感器则可以克服上述缺点。，与惠斯登电桥不同， Motorola专利技术采用单个X型电阻元件，而不是电桥结构，其压敏电阻元件呈X型，因而称为X型压力传感器。该X型电阻是利用离子注入工艺光刻在硅膜片上，并采用计算机控制的激光修正技术，温度补偿技术，使Motorola硅MPX系列压力传感器的精
大数据分析与处理方法解读 【文章摘要】要知道，大数据已不再是数据大，最重要的现实就是对大数据进行分析，只有通过分析才能获取很多智能的，深入的，有价值的信息。 越来越多的应用涉及到大数据，这些大数据的属性，包括数量，速度，多样性等等都是呈现了大数据不断增长的复杂性，所以，大数据的分析方法在大数据领域就显得尤为重要，可以说是决定最终信息是否有价值的决定性因素。基于此，大数据分析的方法理论有哪些呢？ 大数据分析的五个基本方面 PredictiveAnalyticCapabilities（预测性分析能力） 数据挖掘可以让分析员更好的理解数据，而预测性分析可以让分析员根据可视化分析和数据挖掘的结果做出一些预测性的判断。 DataQualityandMasterDataManagement（数据质量和数据管理） 数据质量和数据管理是一些管理方面的最佳实践。通过标准化的流程和工具对数据进行处理可以保证一个预先定义好的高质量的分析结果。 AnalyticVisualizations（可视化分析） 不管是对数据分析专家还是普通用户，数据可视化是数据分析工具最基本的要求。可视化可以直观的展示数据，让数据自己说话，让观众听到结果。 SemanticEngines（语义引擎） 我们知道由于非结构化数据的多样性带来了数据分析的新的挑战，我们需要一系列的工具去解析，提取，分析数据。语义引擎需要被设计成能够从“文档”中智能提取信息。 DataMiningAlgorithms（数据挖掘算法） 可视化是给人看的，数据挖掘就是给机器看的。集群、分割、孤立点分析还有其他的算法让我们深入数据内部，挖掘价值。这些算法不仅要处理大数据的量，也要处理大数据的速度。 假如大数据真的是下一个重要的技术革新的话，我们最好把精力关注在大数据能给我们带来的好处，而不仅仅是挑战。 大数据处理
第9卷第3期北华大学学报(自然科学版)Vol.9No.3 2008年6月JOURNAL OF BE I HUA UN I V ERSI TY(Natural Science)Jun.2008 文章编号:100924822(2008)0320274203 高精度压力数据采集系统设计 庄 严1,伊 凤2 (1.北华大学电气信息工程学院,吉林吉林 132021; 2.中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司研究院,吉林吉林 132021) 摘要:介绍了一种高精度压力数据采集系统的设计方法.以高性能MSC1211Y5微处理器为核心,采用高精度硅压式压力传感器采集数据,配以信号处理,同时利用RS2485接口构成总线型通信网络,形成一个高精度数据采集系统. 关键词:数据采集;压力;传感器;微处理器 中图分类号:TP274.2 文献标识码:A Desi gn of Hi gh Accuracy Pressure Dat a Acquisiti on Syste m ZHUANG Yan1,YI Feng2 (1.E lectric Infor m ation Engineering College of B eihua U niversity,J ilin132021,China; 2.China Petroleum J ilin Petro2che m Research Institute,J ilin132021,China) Abstract:A design method of high accuracy p ressure data acquisiti on syste m is intr oduced.MSC1211Y5with high2perf or mance m icr op r ocess ors is the core,using high accuracy silicon p ressure sens or collects data,coup led with signal p r ocessing,using RS2485interface constituted bus2communicati on net w orks s o that a high accuracy data acquisiti on system is for med. Key words:Data acquisiti on;Pressure;Sens or;M icr op r ocess or 作为常见的工程量之一,对压力的数据采集技术研究很多.微电子技术的一系列成就以及微型计算机的广泛应用[1],不仅为数据采集系统的应用开拓了广阔的前景,也对压力数据采集系统的发展产生了深刻的影响. 在石油、化工、冶金等工业及科研领域中,都必须进行相关的压力检测与分析.通常,描述过程参量的压力值变化速度较慢,但在压力信号的采集过程中,要求非电2电的转换精度非常高.所以,高精度是压力数据采集技术研究与发展的一个主要方向. 1 设计方案 高精度压力数据采集系统应具有精度高、稳定性优良、误差小、灵敏度高等优良特性[2],并结合具体应用全面考虑设计技术指标所提出的各项要求,在实现功能、保证精度的前提下力求实现小型化、低成本和低功耗. 本文设计的高精度压力数据采集系统提供了一种精确测量压力的系统方法,它将三种技术融为一体:收稿日期:2007212211 作者简介:庄严(1968-),女,副教授,硕士,主要从事智能检测与自动化装置设计研究.
基于FPGA多路A/D自动采集采集系统设计 摘要：在以往AD采集中，通过微控制器控制A/D芯片复杂的逻辑，不仅增加了微控制器干预，从而影响处理器运行速度，同时由于微控制器不断介入A/D控制会影响程序正常运行。本文概述了基于FPGA的多路数据自动采集系统的设计和实现过程。该系统采用高速A/D转换器将多路模拟信号转换成数字信号，以FPGA为控制核心产生各种控制时序，控制A/D和模拟量开关切换，并对转换结果进行数据读取保存在双口RAM中，通过试验验证表明该系统工作稳定，能够实现对多路采集信号实时采集处理，检测效果良好。 关键词：FPGA A/D转换自动采集 Design of automatic acquisition and acquisition system based on FPGA multi A/D Abstract: In the past， A/D acquisition through the micro controller to control the complexity of the A/D chip logic. That not only increased the micro controller intervention, so that affecting the operating speed of the processor, but also affected the normal operation of the program when the micro controller continuous intervention the A/D conversion. This paper Summary the design and implementation of high speed multi channel data acquisition system based on FPGA, The system uses high speed A/D converter to convert multiple analog signals into digital signals. The FPGA is used as control core to generate various control timing, which is used to control A/D and analog switch, at the same time, the data that is converted is stored in dual port RAM. Through the experiment, the system is proved to can stably real-time process for multi-channel signal acquired system, and the examination effect is good. Key words: A/D FPGA Automatic Acquisition 1 引言 在高速多路数据采集系统中，通常采用数字信号处理器DSP或单片机作为微控制器，控制模数转换器AD及其他外围设备的工作。但是基于微控制器的高速多路数据采集系统都有一定的不足。由于微控制器基于顺序语言的，各种功能都要靠软件的运行来实现，因此随着程序量的增加，如果程序的健壮性不好，会出现“程序跑飞”和“复位”现象。在A/D转换过程中，通过微控制器控制A/D芯片复杂的逻辑，不仅增加了微控制器干预，从而影响处理器运行速