毕业设计（论文）题目：基于MATALB的数据采集器设计
学生姓名：
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指导教师：
2010 年6 月
基于MATALB的数据采集器设计
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完成日期: 2010年6月
一、毕业设计（论文）任务
课题内容
课题的主要内容：
1、MATLAB的国内外应用现状；
2、MATLAB数据采集工具箱；
3、基于MATLAB的数据采集器（系统）总体设计。
4、编程实现。
5、完成本科毕业论文一篇。
课题任务要求
MATLAB所处理的数据必须是现成的，因此，不能直接对硬件端口进行读写操作，不能直接实现对数据的实时采集。在传统的工程检测中，需要将采集到的数据存储起来，经过一系列的处理和转换，才能利用MATLAB进行分析和处理，从而影响了它在测控系统开发上的应用范围。但MA TLAB提供了应用程序接口API(Application Program Interface)，通过该接口，利用MEX 文件和编译器(Compiler)，用户可以在MA TLAB环境中调用C语言或FORTRAN程序、输入或输出数据，方便地完成MATLAB 与外部环境（数据和程序）的交互，与其他软件程序建立客户/服务器关系。
本课题要求学生首先了解数据采集的基本理论、数据采集的过程、不同的数据采样方式（实时采样、等效时间采样等）、MA TLAB软件的特点。然后，对比分析已有的基于MATLAB的数据采集系统的特点，提出自己的数据采集器总体设计方案，包括系统构成、接口方案、编程语言等等。可以利用MA TLAB和C（或C++）语言交互，设计基于MA TLAB的数据采集器。也可以利用集成于MATLAB中的数据采集工具箱，通过调用其中的命令和函数,直接控制各种与PC 机兼容的数据采集硬件设备的数据采集和通讯,并完成对所采集数据的实时分析或离线处理。最后，完成毕业论文撰写工作。通过本课题的工作，可以巩固和加深学生对数字信号处理技术的掌握，开阔视野，并提高学生主动发现、分析并解决问题的能力，通过毕业论文的训练，使其具备科研论文写作的基本功。
课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸）
1、总体设计方案；
2、相关的设计和仿真图表及程序源码；
3、完整的毕业论文一篇。
主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定）
1] 王海龙, 陈珊杰, 李茜等. 基于MATLAB的数据采集系统的研究[J]. 中国农学通讯，2007, 23(1):381-384.
[2] 邱选兵. 基于USB数据采集的虚拟仪器设计[D]. 太原理工大学硕士学位论文，2006.
[3] 法林，陈文辉，董大群.MATLAB的数据采集工具箱[J].石油仪器学报，2001，15（1）：56-58.
[4] 夏文芳，吴鸿修，李享元. 基于USB的实时数据采集系统及其在MA TLAB中的应用[J]. 电子技术应用, 2003, (2):15-17.
[5] 马海潮. 超高速数据采集技术发展现状[J]. 测试技术学报, 2003，17(4):287－292.
[6] J. Ludvig, J. Mcarthy, S. Meuendorffer etc. Reprogrammable Platforms for High-Speed Data Acquisition [J]. Design Automation for Embedded Systems，2002(7)，pp.341-364.
[7] 陈德娟.基于MATLAB的数据采集系统设计[J].应用科技，2003，30（4）：23-24.
[8] 付俊庆，李凤玲.MATLAB环境下的实时数据采集方法[J].测控技术学报，2004,32(1):30-32.
[9] 初秀琴，何蕾，李玉山.MATLAB外部接口的研究与实现[J].计算机仿真学报，2002，19（1）：107-109.
[10] H.Mülle, A.Bogaerts , J.Buytaert etc. First Experience with the Scalable Coherent Interface[Z].
[11] 徐国政，陈勇.基于Matlab/xPCTarget的数据采集系统.微计算机信息期刊，2005，21（1）：63-64.
[12] 赵祚喜，罗锡文，马瑞峻.基于MA TLAB的计算机数据采集系统设计[J].农业机械学报，2003，34（2）：146-148.
[13] 张红，赵培杰.用VB和MATLAB软件开发数据采集分析系统[J].工业控制计算机学报,2005,18(9):27-28.
[14] 余新平，张弦.基于MATLAB的实时数据采集与分析系统的实现[J].长江大学学报,2006,3(4):80-83.
[15] Vincenzo Gattulli, Marco Lepidi and Francesco Potenza. Seismic protection of frame structures via semi-active control:modeling and implementation issues[J]. EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING VIBRA TION,2009(8)627-645.
外文翻译文件：
Muller etc. First Experience with the Scalable Coherent Interface. 1993.
同组设计者
无
注：1. 此任务书由指导教师填写。如不够填写，可另加页。
2. 此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。
3. 此任务书可从教务处网页表格下载区下载
四、学生毕业设计（论文）装袋要求：
1. 毕业设计（论文）按以下排列顺序印刷与装订成一本（撰写规范见教务处网页）。
(1) 封面(2) 扉页
(3) 毕业设计（论文）任务书(4) 中文摘要
(5) 英文摘要(6) 目录
(7) 正文(8) 参考文献
(9) 致谢(10) 附录（公式的推演、图表、程序等）(11) 附件1：开题报告（文献综述）(12) 附件2：译文及原文影印件
2. 需单独装订的图纸（设计类）按顺序装订成一本。
3. 修改稿（经、管、文法类专业）按顺序装订成一本。
4.《毕业设计(论文)成绩评定册》一份。
5．论文电子文档[由各学院收集保存]。
学生送交全部文件日期
学生（签名）
指导教师验收（签名）
基于MATLAB的数据采集器设计
摘要
在计算机广泛应用的今天，数据采集是计算机与外部物理世界连接的桥梁。随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统也迅速地得到应用。在生产过程中，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集，监视和记录，为提高产品质量，降低成本提供信息和手段。在科学研究中，应用数据采集系统可获得大量的动态信息，是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获取科学奥秘的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益也越高。本论文针对语音信号的采集和处理设计了基于MATLAB的数据采集器，提出了系统构成、设计方案、开发过程。
本设计采用计算机作为数据采集系统的核心，系统分为传感器模块、信号调整模块、A/D转换模块、计算机等几部分。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。系统首先由传感器将信号测量并传送到信号调整模块进行放大或滤波，再经过声卡对信号的A/D转换（采集、量化、编码处理）后，存入计算机或进行信号处理。
硬件部分引用了传声器作为声音信号的传感器，AD620作为信号调整模块的放大器，用软件控制声卡作为信号的A/D转换模块，计算机用作信号的存储和处理。软件用MATLAB，主要用到MATLAB的数据采集工具箱。通过软件先对声卡初始化，创建设备对象，然后对采集中的各个参数进行设定。最后给出了采集数据的波形，从中可以看出，开发的数据采集经过实际的测试，基本上满足技术要求。
关键词：数据采集；A/D转换；传感器；声卡
DATA ACQUISITION DESIGN BASED ON MATLAB
Abstract
Nowadays,as computers is widely used , Data Acquisition is a bridge between computer and the external physical world. Data Acquisition Systems is quickly applied with the rapid development and the popularity of computer technology. In order to improving product quality and reducing costs,this system is used to collect, monitor and record the production process parameters In the production process. applying data acquisition systems will gather a lot of dynamic information In scientific research, which is the powerful tool to study the Instantaneous physical process and one of important means of access to the mysteries of science. In short, more timely data acquire and process regardless of where applications, higher efficiency and higher economic efficiency will achieve.This thesis focuses on the collection and processing of voice signals of Data Acquisition design based on MATLAB, system structure, design and development process.
The core of Data Acquisition System is a computer, the system is divided into sensor module, signal conditioning module, A / D converter module, and computer parts.Based on this general scheme was put forward, and finally every module is testde and verified by the hardware and software. firstly, signals will be measured and transmitted to the signal adjustment module to zoom in or filter from the sensors. Secondly, the A / D conversion(collect, quantitative, coding process) of signal through the sound card.At last putting it stored into the computer or processed.
Hardware reference to the microphone as a sound signal sensor, AD620 as a signal amplifier in signal conditioning module, a sound card with software control as a A / D converter module of signal, the computer used to signal storage and processing.Software
components with MATLAB, mainly used in MATLAB's Data Acquisition Toolbox. Firstly, initialized by the software on the sound card to create device object, then all the parameters collected in the set.Finally, there is a graph sbout data acquisition waveform, from which shows, Data Acquisition after the actual test, almost meet the technical requirements.
Key words：Data Acquisition; A / D conversion; Sensor; Sound card
目录
1 绪论 (1)
1.1 课题背景及意义 (1)
1.2 数据采集器的研究状况 (2)
1.3 论文的主要内容 (3)
2 数据采集系统分析 (4)
2.1 数据采集系统构成 (5)
2.2 基于MATLAB的数据采集系统原理 (7)
2.3本章小结 (9)
3 基于MATLAB和声卡的数据采集器设计 (10)
3.1方案选取 (10)
3.2 传声器的选择 (12)
3.3 信号放大电路 (13)
3.4 声卡在A/D转换中的应用 (15)
3.4.1 声卡在A/D转换中的原理 (15)
3.4.2 声卡的驱动软件 (16)
3.4.3 采样参数设置 (16)
3.5本章小结 (19)
4 软件设计 (20)
4.1 基于MATLAB和声卡的软件流程 (20)
4.2 系统调试 (25)
4.3 本章小结 (26)
5 结论 (27)
致谢 (28)
参考文献 (29)
1 绪论
1.1 课题背景及意义
随着计算机技术的发展与普及，数字设备正越来越多地取代模拟设备，在生产过程控制和科学研究等广泛的领域中，计算机测控技术正发挥越来越重要的作用。外部世界的大部分信息是以连续变化的物理量形式出现的，例如温度、压力、位移、速度等。要将这些信息送入计算机进行处理，就必须先将这些连续的物理量离散化，并进行量化、编码，从而变成数字量，这个过程就是数据采集。它是计算机在监测、管理和控制这个系统的过程中，取得原始数据的主要手段。
数据采集系统是计算机与外部世界联系的桥梁，是获取信息的重要途径。数据采集技术是信息科学的重要组成部分，已广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域，并且随着科学技术的发展，尤其是计算机技术的发展与普及，数据采集技术将有广阔的发展前景。
MATLAB是美国MathWorks公司推出的一种科学计算软件，被广泛地使用于从个人计算机到超级计算机范围内的各种计算机上。现在已发展成为能够同时进行数学运算,数据采集,信号分析,模型建立和可视化解释等的强大综合功能的科学软件。将数据采集器设计在MATLAB的基础上，能充分利用MATLAB的各方面长处，对数据的分析和处理将更方便。MATLAB使用方便,输入简洁,运算效率高,内容丰富,可由用户自行扩展,是当今世界上发达国家中的科学研究必不可少的工具，同时MATLAB又有强大的数值分析与处理功能、丰富的仿真功能、方便的编程接口而深受广大用户的喜爱，但若要对大量的实验数据利用MATLAB的数据分析处理功能进行处理，则首先要将实验数据转换成MATLAB的数据格式，因此，不能直接对硬件端口进行读写操作，不能直接实现对数据的实时采集。在传统的工程检测中，需要将采集到的数据存储起来，经过一系列的处理和转换，才能利用MATLAB进行分析和处理，这无疑是一件十分繁杂的任务，同时影响了它在测控系统开发上的应用范围和实践中对数据的处理速度。若能直接从MATLAB环境下采集实验数据,无疑对与实验分析和数据处理都是有益的。
MATLAB(Version 6.1)的数据采集箱(Data Acquisition Toolbox Vesion 2. 1)为此提供一个实现直接数据采集的平台。利用该工具箱配以适当的数据采集卡不仅可以进行实时数据采集,而且还可以进行实时控制,由此还可以组建成为自动测试分析系统。利用计算机的通用声卡和MATLAB的图形用户接口软件构造了一个廉价动态信号分析仪。这足以说明,在MATLAB环境下进行直接数据采集不仅切实可行,而且方便实用。
在当今的国际化的环境中，全球内的竞争日益激烈，实时的信息处理、高效的工作水平、尽可能地减少成本是每个国家每个企业所追求的，实现基于MATLAB的数据采集器是非常有用的，它将会实现数据处理的实时性，使得工程中数据能快速的被处理，在很大程度上提高了管理水平和工作效率，它对于提高企业的经济效益，促进企业的发展和社会的发展具有较强的现实意义。
1.2 数据采集器的研究状况
目前，比较常见的数据采集系统设计方案主要有以下几种：
⑴使用RS232串行通信将采集模块采集到的数据传输到PC机。
采集模块采集到的数据通过RS232串行通信传输到PC机，借助MATLAB中的仪器控制工具箱封装的串口对象，可以像操作文件一样控制串行端口与外设进行通信。先使用serial函数创建串口对象，再设置波特率、数据位、停止位等属性，使PC机和数据采集模块间具有相同的通信模式。传输数据时, 用fopen函数打开串口，再用fwrite函数和fread函数以二进制或ASCII码格式对进行读写操作。数据通信过程中，通过读串口对象属性可以实时了解串口的工作状态。数据传输结束后用fclose函数关闭串口。用智能数据采集模块采集系统的输入激励信号和输出响应，将采集到的数据通过串行通信传输到MATLAB。
⑵用AT89C51单片机(MCS51系列)与美国TI(Texas Instruments)公司的A/D芯片TLC2543制作数据采集卡。
该采集系统具有较好的可移动性并降低成本,它利用AT89C51单片机(MCS51系列)与美国TI(Texas Instruments)公司的A/D芯片TLC2543制作了一块数据采集卡, 具体的数据采集任务由单片机完成,采得的数据实时传送到计算机进行分析处理。数据采集卡设计成外置式结构,模拟信号经A/D转换成数字信号后通过串行口传至较远距离之外的计算机。TLC2543是带串行控制和11个输入
端的12位模数转换芯片,内置采样保持器,最长转换时间不超过10Ls,内置S/H及多路选择开关,单5V供电,0～5V模拟输入,需外接参考电压输入。单片机振荡频率选用2211184MHz,这样AT89C51与PC通信波特率可精确地达到115200bps,确保高速采集的数据能实时传送给计算机。模拟信号输入用TLC2274高速低噪声运放缓冲,它的输出是满幅度的(即rail-to-rail) ,采用单5V供电时,可产生0～5V 输出,用在这里是很合适的。电压源芯片AD586产生+5V精密基准电压作为TLC2543参考电压。采集设置由PC传送,采得的数据经过串行口实时传送给计算机。
（3）应用USB总线的数据采集器。
USB总线具有速度快，易扩展，能够采用总线供电，使用灵活等优点。在MATLAB中直接对USB总线进行控制实现实时数据的采集。但是MATLAB自身并不能实现对USB的控制功能。众所周知，在C语言环境中，可以非常方便地实现对USB的驱动开发和控制。如果使用C语言对USB的数据采集部分进行驱动和控制，编译成MEX文件，然后MATLAB中调用即可。
USB码（USBD）为客户提供两组工具命令：命令工具和通道工具。命令工具允许客户在配置和控制USBD操作的同时配置并控制USB设备，它提供了对设备标准通道的所有访问；通道工具允许USBD客户管理特定设备的数据，控制数据的传输，它不允许客户直接访问设备的标准通道。USBD客户可以直接命令设备或从通道直接输入和输出数据流。USBD提供了供操作系统组件特别是设备驱动程序访问设备的一组接口。这些操作系统组件只能通过USBD来访问USB。一个USBD可以访问一个或多个HCD，而一个HCD可能与一个或多个主机控制器相连。某些操作系统可能允许对USBD进行初始化设置。从客户来看，与其进行通信的USBD管理着所有连接着的USB设备。这种方案是采用普通单片机加上专用USB通信芯片。
(4) 基于ARM和GPRS的嵌入式多路数据采集系统。
该系统运行于32位微处理器和嵌入式Linux操作系统的架构上，与传统的解决方案相比，在可靠性、速度、数据处理能力、功能扩展等方面有了显著改进，并且有向其它场合下的行业应用扩展的前景。
1.3 论文的主要内容
数据采集就是将被测对象（外部世界、现场）的各种参数（可以是物理量，也可以是化学量、生物量等）通过各种传感元件做适当转换后，再经信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤。最后送到控制器进行数据处理或存储记录的过程。控制器一般均由计算机承担，所以说计算机是数据采集系统的核心，它对整个系统进行控制，并对采集数据进行加工处理。
由于声卡具有对信号滤波、放大及采样保持、A/D和D/A转换等功能，这些功能与数据采集卡相当，所以，基于MATLAB数据采集器用声卡来担当数据采集器的核心。本论文主要包括以下内容：
第一章阐述了本课题背景及意义、数据采集器的研究状况和论文的主要内容。
第二章对数据采集系统进行了分析，首先介绍了数据采集系统的构成，它包括传感器，信号调整，数据采集，并对各个模块的原理进行了介绍。然后介绍了基于MATLAB的数据采集工具箱的数据采集系统原理和设备对象。
第三章首先讨论和分析了数据采集器现行的几种方案，探讨和确认了基于声卡和MATLAB的数据采集器设计方案。然后对各个模块的器件进行了分析和确认，传感器用的是驻极体式EM一9767麦克风，信号的放大用AD620,基于MATLAB 的数据采集卡用WDM类型的Realtek High Definition Audio声卡。
第四章首先确定了该系统的软件模块，然后确定了基于MATLAB和声卡的程序运用面向对象的方法实现MATLAB直接对物理接口的信号采集，编出了程序，最后进行了调试。
第五章对论文进行了总结，介绍了本论文的方案，并分析了该方案的优缺点和数据采集器的展望。
2 数据采集系统分析
2.1 数据采集系统构成
由于微电子技术与数字信号处理技术的飞速发展，这使得进行数字信号处理非常容易、方便，因此，我们采用数字信号处理技术来处理各类信号。在进行信号处理之前就必须完成数据采集。
数据采集技术是信息科学的一个重要分支，它研究信息数据的采集、存储、处理以及控制等方面的问题，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、传输与控制问题，将外部世界存在的温度、压力、流量、位移以及角度等模拟量转化为数字信号，再收集到计算机中并进一步予以显示、处理、传输与记录的过程，被称为数据采集。相应的系统称为数据采集系统。数据采集系统的系统框图如图2.1所示：
图2.1 数据采集系统的系统框图
传感器是能够感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常有敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件的输出转换为适于传输或测量的电信号部分，转换元件是传感器中能直接感受或响应被测量的部分。传感器在某些领域又被称为变换器、检测器或探测器。随着传感器集成技术的发展，传感器的组成如图2.2所示。
传感器的作用是把非电的物理量转变成模拟电量（电压、电流或频率，例如使用热电偶、热电阻可以使得随温度变化的电压；转速传感器常把转速转换为电脉冲等。通常把传感器输出到A/D 转换器输出的这一段信号通道称为模拟通道。 模拟
信号 传感器 信号
调整 ADC 计算机
图2.2 传感器的组成
信号调整一般是对从传感器输出的信号进行放大滤波，用放大器来放大和缓冲输入信号。由于传感器输出的信号较小，因此需要放大，以满足大多数A/D 转换器的满量程输入5~10V 的要求。此外，某些传感器内阻比较大，输出功率较小。这样放大器还起到了阻抗变换器的作用来缓冲输入信号。
A/D 转换器实现数据采样/量化/编码，并在逻辑电路的控制之下把转换后的数字信息存储在缓存之中，等待微控制器的读取。对模拟信号的转换是由A/D 转换器完成，随着超大规模集成电路的发展，为满足各种不同的检测和控制任务的需要，大量结构不同、性能各异的A/D 转换电路应运而生。有传统的并行型、逐次逼近型、积分型，也有近年来新发展起来的∑一△型和流水线型等，在选取A/D 转换器的时候要根据不同的应用场合和性能指标的要求选取不同类型A/D 转换器。低功率、高速度、高分辨率是新型的ADC 的发展方向，同时ADC 的这一发展方向将适应现代数字电子技术的发展。
数据采样原理：假设现在对一个模拟信号x(t)每隔Δt 时间采样一次。时间间隔Δt 被称为采样间隔或者采样周期。它的倒数1/Δt 被称为采样频率，单位是采样数/每秒。 t=0, Δt,2Δt,3Δt …… 等等，x(t)的数值就被称为采样值。所有x(0),xΔt),x(2Δt )都是采样值。下图显示了一个模拟信号和它采样后的采样值。采样间隔是Δt ，注意，采样点在时域上是分散的。根据采样定理，最低采样频率必须是信号频率的两倍。反过来说，如果给定了采样频率，那么能够正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做恩奎斯特频率，它是采样频率的一半。如果信号中包含频率高于奈奎斯特频率的成分，信号将在直流和恩奎斯特频率之间畸变。采样率过低的结果是还原的信号的频率看上去与原始信号不同。这种信号畸变叫做混叠(alias)。出现的混频偏差(alias frequency)是输入信号的频率和最靠近的采样率整数倍的差的绝对值。理论上设置采样频率为被采集信号最高频率成分的2被测
信号 敏感 元件 传感元件 辅助电源
信号调理电路
倍就够了，实际上工程中选用5～10倍，有时为了较好地还原波形，甚至更高一些。
量化分为非线性量化和线性量化，采用均匀间隔量化级进行量化的方法称为均匀量化或线性量化。这种量化方式会造成大信号时信噪比有余而小信号时信噪比不足的缺点。如果较小信号时量化级间度小些，而大信号时景化级间宽度大些，就可以使小信号时和大信号时的信噪比趋于—致。这种非均匀量化级的安排称为非均匀量化或非线性量化。非线性量化的目的是为了更好的反应小尺度内细微变化，避免因线性量化造成的信息丢失。数字电视信号大多数采用非均匀量化方式，这是由于模拟视频信号要经过伽玛校正，而伽玛校正类似非线性量化特性，可减轻小信号时误差的影响。当前的音/视频设备做A/D转换时多采用非线性量化。
编码的基本原理：将从模拟信号抽样、量化的信号变化从二进制或四进制等基本过程，叫做编码。
2.2 基于MATLAB的数据采集系统原理
MATLAB使用方便,输入简洁,运算效率高,内容丰富,可由用户自行扩展,能够同时进行数学运算,数据采集,信号分析,模型建立和可视化解释等的强大综合功能的科学软件。它有许多强有力的命令，例如：MATLAB能够用一个单一的命令求解线性系统，能完成大量的高级矩阵处理。MATLAB有强有力的二维、三维图形工具。MATLAB能与其他程序一起使用，例如：MATLAB的图形功能，可以在一个FORTRAN程序中完成可视化计算。MATLAB的25个不同工具箱可应用于特殊的应用领域。MATLAB在以下的领域里解决各种问题是一个十分有效的工具：工业研究与开发，数学教学，特别是线性代数，所有基本概念都能涉及，在数值分析和科学计算方面的教学与研究，能够详细地研究和比较各种算法。在诸如电子学、控制理论和物理学等工程和科学学科方面的教学与研究。在诸如经济学、化学和生物学等有计算问题的所有其他领域中的教学与研究。以上列出了MATLAB的诸多优点，MATLAB以其编程简单，操作容易，处理数据迅速等优点，并向着自动化、专业化的方向发展，深受广大科研人员的好评。在MATLAB 中创建的组是矩阵，MATLAB的名字取自矩阵实验室( MATrix ABoratory)。在国际学术界，MATLAB已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软件。在许多国际一流学术刊物上，（尤其是信息科学刊物），都可以看到MATLAB的应用。在
设计研究单位和工业部门，MATLAB 被认作进行高效研究、开发的首选软件工具。如美国National Instruments 公司信号测量、分析软件LabVIEW ，Cadence 公司信号和通信分析设计软件SPW 等，或者直接建筑在MATLAB 之上，或者以MATLAB 为主要支撑。又如HP 公司的VXI 硬件，TM 公司的DSP ，Gage 公司的各种硬卡、仪器等都接受MATLAB 的支持。
基于MATLAB 的数据采集系统的简图如图2.3所示，主要部件是数据采集工具箱，它提供了硬件驱动程序和MATLAB 环境之间“对话”所需的硬件驱动程序适配器、数据采集引擎和M-文件函数。
图2.3 基于MA TLAB 的数据采集系统简图 硬件驱动适配器在硬件驱动程序和数据采集引擎之间交换属性数值、数据和事件；数据采集引擎用来存储各个设备对象，以及每个设备对象的属性值；对采集到的数据进行存储并且使不同事件同步；M-文件用来创建设备对象、采集或输出数据、配置属性值和检测数据采集状态和数据采集设备。要访问硬件设备,就要使用工具箱提供的设备对象.设备对象提供了访问硬件设备功能的途径,使用设备对象可以控制数据采集应用程序.每一个设备对象对应着一个特定的硬件数据采集工具箱
M 件函数
数据采集引擎
硬件驱动程序适配器
交互命令和数
据 MATLAB
磁盘文件
属性数值、数据和事件
硬件驱动程序 属性数值、数据和事件
硬件
传感器
执行器
子系统,见图2.4。
MATLAB 数据采集工具箱提供的设备对象有模拟输入设备对象(AI)、模拟输出设备对象(AO )和数字输入/输出设备对象(DIO).在进行采样之前,要创建合适的设备对象。
图2.4 设备对象和硬件子系统
2.3 本章小结
本章介绍了数据采集系统的构成，对数据采样原理、A/D 转换器、传感器等进行了分析，然后，详细介绍了基于MATLAB 的数据采集系统的采集原理。 AI 子系AO 子系DIO 子系
AI 对DIO 对AO 对设备对
硬件子系
3 基于MATLAB和声卡的数据采集器设计
3.1 方案选取
当今在推进信息化建设的实践中，数据采集技术是不可缺少的重要环节，对设施的影响尤为深远。目前，比较常见的数据采集系统设计方案主要有以下几种：（1）使用RS232串行通信将采集模块采集到的数据传输到PC机RS232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口，RS232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯，同时又有通信距离短、速率低的缺点。
（2）用AT89C51单片机(MCS51系列)与美国TI(Texas Instruments)公司的A/ D 芯片TLC2543制作数据采集卡
该采集系统具有较好的可移动性并降低成本, 但AT89C51的精确度不高。（3）应用USB总线的数据采集器。
该方案有速度快、易扩展、能够采用总线供电、设备安装和配置容易和使用灵活等优点，但是设计和调试比较麻烦，成本相对较高。
（4）基于ARM和GPRS的嵌入式多路数据采集系统。
该系统运行于32位微处理器和嵌入式Linux操作系统的架构上，与传统的解决方案相比，在可靠性、速度、数据处理能力、功能扩展等方面有了显著改进，并且有向其它场合下的行业应用扩展的前景。
信号采集工程是工程中信号分析和处理的前提，基于MATLAB的数据采集器是为了实现MATLAB与外部环境的交互，达到直接对硬件端口进行读写操作，实现这个目的，要利用MATLAB的数据采集工具箱。数据采集工具箱是MATLAB 计算环境中M文件函数、MEX文件和MEX -file动态链接库的集合。硬件驱动接口是数据采集工具箱和硬件驱动程序之间的界面或接口。主要目的是在MATLAB和硬件设备(通过硬件驱动程序)之间传递信息。数据采集工具箱并不提供硬件驱动,硬件驱动一般由设备供应商提供。那么系统中就应该安装合适版本的NIDAQ驱动,它可从硬件的驱动程序实现接收数据的采集,并送入
Agilent34970A 数据采集仪基本操作实验 一、实验目的 1．了解Agilent34970A数据采集仪的基本结构和功能。 2．了解Agilent34901A测量模块的基本功能和工作原理。 3．学习Agilent34970A数据采集仪使用面板进行数据采集的方法。 二、实验要求 1．根据Agilent34970A数据采集仪用户手册，掌握各开关、按钮的功能与作用。 2．通过Agilent34901A测量模块，分别对J型热电偶、Pt100、502AT热敏电组、直流电压、直流电流进行测量。 三、实验内容与步骤 1．实验准备 Agilent34970A数据采集仪的基本功能与性能。Agilent 34970A数据采集仪是一种精度为6位半的带通讯接口和程序控制的多功能数据采集装置，外形结构如图1、图2所示：
其性能指标和功能如下： 1．仪器支持热电偶、热电阻和热敏电阻的直接测量，具体包括如下类型： 热电偶：B、E、J、K、N、R|T型，并可进行外部或固定参考温度冷端补偿。 热电阻：R0=49?至?,α=(NID/IEC751)或α=的所有热电阻。 热敏电阻：k?、5 k?、10 k?型。
2．仪器支持直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、二线电阻、四线电阻、频率、周期等11种信号的测量。 3．可对测量信号进行增益和偏移(Mx+B)的设置。 4．具有数字量输入/输出、定时和计数功能。 5．能进行度量单位、量程、分辨率和积分周期的自由设置。 6．具有报警设置和输出功能。 7．热电偶测量基本准确度：℃，温度系数：℃。 8．热电阻测量基本准确度：℃，温度系数：℃。 9．热敏电阻测量基本准确度：℃，温度系数：℃。 10．直流电压测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)。 11．直流电流测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)。 12．电阻测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)。 13．交流电压测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)（10Hz～20kHz 时）。 14．交流电流测量基本准确度：+(读数的℅+量程的℅)（10Hz～5kHz 时）。 15．频率、周期测量基本准确度：(读数的℅)（40Hz～300kHz时）。16．具有系统状态、校准设置和数据存储等功能。 Agilent34970A 数据采集仪的面板按钮功能与作用。 1． 在所显示的通道上配置测量参数：
《算法与程序设计》试题 学校：_____________ 班级：____________ 学号：____________ 姓名：____________ 一、单选题（每小题3分，20小题，共60分） 1、用计算机解决问题时，首先应该确定程序“做什么？”，然后再确定程序“如何做？”请问“如何做？”是属于用计算机解决问题的哪一个步骤？（） A、分析问题 B、设计算法 C、编写程序 D、调试程序 2、在调试程序过程中，下列哪一种错误是计算机检查不出来的？（） A、编译错误 B、执行错误 C、逻辑错误 D、任何错误计算机都能检查出来 3、下列关于算法的叙述中，错误的是（） A、一个算法至少有一个输入和一个输出 B、算法的每一个步骤必须确切地定义 C、一个算法在执行有穷步之后必须结束 D、算法中有待执行的运算和操作必须是相当基本的。 4、流程图中表示判断的是（）。 Ａ、矩形框Ｂ、菱形框Ｃ、圆形框Ｄ、椭圆形框 5、任何复杂的算法都可以用三种基本结构组成，下列不属于基本结构的是（） A、顺序结构 B、选择结构 C、层次结构 D、循环结构 6、能够被计算机直接识别的语言是（） A、伪代码 B、高级语言 C、机器语言 D、汇编语言 7、在VB语言中，下列数据中合法的长整型常量是（） A、08A B、2380836E C、88.12345 D、1.2345E6 8、求Mid(“ABCDEFG”,3,2)的结果是（） A、“ABC” B、“CD” C、“ABCDEF” D、“BCD” 9、表达式 A+B+C
1104322035 公开 TP241 代号 分类号 学号 密级 10701 题（中、英文）目 数据采集系统的软件设计 Software Design of Data Acquisition System 作者姓名 张瑜 朱荣明 教授 工学 提交论文日期 二○一四年三月 控制理论与控制工程 指导教师姓名、职称 学科门类 学科、专业
西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名：日期 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 （保密的论文在解密后遵守此规定） 本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。 本人签名：日期 导师签名：日期
摘 要 随着工业技术需求的不断加深，计算机技术在电子仪器测试领域得到了广泛的应用，新的测试平台虚拟仪器成为了当前测试领域的发展主流。虚拟仪器不仅极大的提高了测试手段，而且具有实现容易、扩展性强，在信号调理、数据存储、数据分析、数据显示等多个方面与传统的测试仪器相比，具有十分突出的优点，使得人类的测试技术跨入了一个新的时期。 本文运用虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI设计了一个数据采集系统软件。软件可以对飞行控制系统测试的模拟信号、离散信号和网络数字信号进行采集、显示、存储和回放。本文先介绍了虚拟仪器、软件开发平台LabWindows/CVI和多线程技术的相关知识，然后对数据采集系统软件的需求进行了分析，提出了数据采集系统的概要设计。根据系统的概要设计，结合人机工程学相关理论，开发了简单、友好、方便、一致的人机交互界面。同时，对软件的数据采集和记录、通道配置、通道监控和数据回放功能，在LabWindows/CVI软件开发环境下进行编程实现。经过测试表明：软件的界面显示直观、操作简便；程序设计思路正确、性能良好，满足设计要求。 关键词：虚拟仪器 LabWindows/CVI 数据采集 人机界面
程序设计基础试题及答案二
《程序设计基础》考试试卷二 1.1966年，Bohra和Jacopini提出的三种基本程序设 计结构是：________ A．if、while和for； B. switch、do-while和for； C.while、do-while和for； D.顺序结构、分支结构 和循环结构。 2.算法的特征不包括：______。 A．有穷性 B.可行性 C.确定性 D.有1 个或者多个输入。 3.C语言源程序的基本组成单位是______。 A．函数 B. 语句 C. 声明和语句 D. 文件 4.下列标识符中，只有______是合法的。 A．if B. 3ab C. Int D. A-4 5.下列常量中，只有______是合法的。 A．3e-0.3 B. ‘abc’ C. 02a1 D. ‘\377’ 6.下列说法中正确的是：______。 A．C语言中的for语句的三个表达式都可以省 2
略，而且分号也可以省略。 B．宏替换比函数调用的执行速度慢。 C．实质上，C语言中的指针就是一个变量的地 址。 D．C语言中的任何函数都可以由程序员命名。 7.C语言中，运算对象必须是整型的运算符是 _______。 A．/ B. % C. + D. - 8.以下叙述中错误的是_______。 A．C语句必须以分号结束 B．复合语句在语法上被看作一条语句 C．空语句出现在任何位置都不会影响程序运行D．赋值表达式末尾加分号就构成赋值语句 9.以下叙述中正确的是_______。 A．调用printf函数时，必须要有输出项 B．使用putchar函数时，必须在之前包含头文件stdio.h C．在C语言中，整数可以以十二进制、八进制或十六进制的形式输出 3
PLC对模拟量数据的计算方法 可编程控制器(简称PLC) 是专为在工业环境中应用而设计的一种工业控制用计算机, 具有抗干扰能力强、可靠性高、体积小等优点, 是实现机电一体化的理想装置, 在各种工业设备上得到了广泛的应用, 在机床的电气控制中应用也比较普遍, 这些应用中常见的是将PLC 用于开关量的输入和输出控制。 随着PLC技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。本文将谈论利用PLC处理模拟量的方法, 以对机床液压系统工作压力的检测处理为例, 详细介绍PLC处理模拟量的各重要环节, 特别是相关软件的设计。为利用PLC全面地实现对机床系统工作参数的检测打下技术基础; 为机床故障的判断、故障的预防提供重要的数据来源。 1 PLC采集、处理模拟量的一般过程 在PLC组成的自动控制系统中, 对物理量(如温度、压力、速度、振动等) 的采集是利用传感器(或变送器) 将过程控制中的物理信号转换成模拟信号后, 通过PLC提供的专用模块, 将模拟信号再转换成PLC可以接受的数字信号, 然后输入到PLC中。由于PLC保存数据时多采用BCD码的形式, 所以经过A /D专用模块的转换后, 输入到PLC的数据存储单元的数据应该是一个BCD 码。整个数据传送过程如图1所示。 图1 PLC采集数据的过程图 PLC对模拟量数据的采集, 基本上都采用专用的A /D模块和专用的功能指令相配合, 可以让设计者很方便地实现外部模拟量数据的实时采集, 并把采集的数据自动存放到指定的数据单元中。经过采集转换后存入到数据单元中的BCD码数字, 与物理量的大小之间有一定的函数关系, 但这个数字并不与物理量的大小相等, 所以, 采集到PLC中的数据首先就需 要进行整定处理, 确定二者的函数关系, 获得物理量的实际大小。通过整定后的数据, 才是实时采集的物理量的实际大小, 然后才可以进行后序的相关处理, 并可根据需要显示输出数据, 整个程序设计的流程图如图2所示。
数据采集软件使用说明 一．软件安装 点击数据采集系统的安装文件，按照指示安装 二．驱动程序安装 如果是购买的数据线是USB接口的，请先安装驱动程序，在“USB驱动程序”目录下，点击“CH341SER”文件，安装指示安装 三．界面说明 四．操作说明 1.连接 打开软件后，点击【打开设备】按钮，软件自动搜寻设备，当前值窗口将有数据显示，【打开设备】按键变为【关闭设备】。 如果弹出 则表示设备连接失败，请按照说明书所附的故障处理来检查原因。 2.参数设定 在设备连接和断开的状态下都可以设置系统参数，点击【参数设置】按钮，参数设置窗口数据变成绿色（见下图），表示可以修改，数据修改完成后，再点击此按钮，参数保存，窗口恢复原样。
参数说明 1）标准尺寸 表示零件的名义尺寸 2）上公差 允许与标准尺寸的上偏差值 3）下公差 允许与标准尺寸的下偏差值 4）采集间隔 数据自动采集保存的间隔时间 5）测量单位 采集数据的单位由用户自己定义，可以是毫米、英寸和度 6）提示音 在数据保存时选择是否需要提示音 7）工件名称 工件名称用户可自己命名 8）操作员 操作员名称用户可自己命名 3.数据保存 数据保存可以是手动保存和自动保存，点击【手动采集】按钮，数据可以保存一条记录，点击【自动采集】按钮，可以按照参数设定中自动采集的时间来自动记录数据，记录过程中再点击该按钮可以停止采集。 点击【清除记录】按钮，可清除当前记录的数据 点击【保存导出】按钮，可把数据保存成EXCEL格式文件，做进一步处理。 五．故障处理 如果点击【打开设备】，显示找不到可用串口，请按下面的提示检测问题 1）检测设备是否打开 2）检测数据线是否连接正常 3）检测数据线是否被电脑识别 a.如果是USB数据接口请检测驱动程序是否安装，并在WINDOW的设备管理器中 找到已安装的设备 b.设备管理器的检测方式： 选择“我的电脑”，点击鼠标右键，在菜单中点击“属性”，弹出下面窗口 然后再点击“硬件”这一栏
高二信息技术（算法与程序设计）试题卷 一、单项选择题（每小题2.5分共50分将正确答案填到答题卷相应题号下） 1、一同学想通过程序设计解决“鸡兔同笼”的问题，他制定的如下工作过程中，更恰当的是（）。 A、提出问题、设计算法、编写程序、得到答案 B、提出问题、编写程序、运行程序、得到答案 C、编写程序、设计算法、调试程序、得到答案 D、设计程序、提出问题、编写程序、运行程序 2、下列常量说明中，符合语法的是（）。 A、CONST color=red B、CONST const=10*5 C、CONST xl：=3.9； D、CONST color=”abcd” 3、下列代数式的Visual Basic表达式是( )。 A、(x^5-cos(29*3.14))/(sqr(exp(x)+log(y))) B、(x^5-cos(29))/(sqr(exp(x)+ln(y))+5) C、(x^5-cos(29*3.14/)/(sqr(exp(x)+ln(y))+5) D、(x^5-cos(0.506))/(sqr(exp(x)+log(y))+5) 4、下列变量名写法错误的是（）。 A、abc B、abc123 C、abc_123 D、123abc 5、visual basic程序设计语言是一种（）。 A、高级语言 B、汇编语言 C、机器语言 D、数据库语言 6、下列给出的赋值语句中正确的是（）。 A、4 = M B、-M =M C、B=A－3 D、x + y = 0 7、下列Visual Basic中，下列（）的表达式的值不等于4。 A、int(4.1) B、fix(4.9) C、Abs(int(-3.9)) D、Abs(int(-4.5)) 8、下面程序运行后的输出S结果为（）。 i=1 do WHILE i<8 i=i+2:s=2*i+3 loop PRINT s A、17 B、19 C、21 D、23 9、下列Visual Basic中，下列（）类型属于字符串型。 A、Integer B、Single C、String D、Boolean 10、在VB中表达式11\3+11 mod 3 的运算结果值是（）。 A、3 B、4 C、5 D、6 11、下列程序执行后，整型变量n的值为( )。 n=0: for I=1 to 100: if I mod 4=0 then n=n+1: next I A、5050 B、25 C、26 D、33 12、以下选项中，不是Visual Basic控件的是( )。 A、文本框 B、定时器 C、窗体 D、命令按钮 13、使用Visual Basic编程,我们把工具箱在的工具称为( )。 A、事件 B、工具 C、控件 D、窗体 14、结构化程序设计由三种基本结构组成，下面哪个不属于这三种基本结构（）。 A、顺序结构 B、输入、输出结构 C、选择结构 D、循环结构 15、语句if 3*4>=10 then a=1 else a=2 执行后，a的值为（）。 A、12 B、10 C、1 D、2 16、下列结果为True的逻辑表达式是( )。 A、Not (3<8) B、(3<9) And (5>10) C、(3<8) And (5<10) D、(3>8) Or (5>10) 17、要交换变量X和Y之值，应使用的语句组是( )。 A、X=Y；Y=Z；Z=X B、C=X；X=Y；Y=C C、X=Y；Y=X D、Z=Y；Y=X；Y=Z 18、以下程序中的循环体执行的次数是（）。
简易数据采集系统设计 题目：二选一 1． 设计一个单片机控制的数据采集系统，要求A/D 精度12位，采样频率最高100KHz,输 入8路信号，分时复用A/D 芯片，将采集到的波形进行4K 的SRAM 存储，然后通过串行口发送给计算机 2． 设计一波形发生电路，计算机通过串行口向板卡发送波形电路，波形存储到板卡上的 SRAM 中，然后进行计算机控制的D/A 波形产生，板卡上用单片机进行控制 要求： 1． 选择器件，确定具体型号。 2． 画原理图。 3． 根据器件封装画PCB 图。 4． 写出相应的单片机和微机控制程序。 5． 写出详细的原理分析报告。 器件选择： TI 公司生产的8位逐次逼近式模数转换器ADC0809，8051，MAX232 原理图如下： 原理报告原理报告：： 采集多路模拟信号时，一般用多路模拟开关巡回检测的方式，即一种数据采集的方式。利用多路开关（MUX ）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是多通道数据采集系统的实质。当采集高速信号时，A/D 转换器前端还需加采样/保持(S/H)电路。 待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波等
环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D 转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。 通常希望输入到A/D 转换器的信号能接近A/D 转换器的满量程以保证转换精度，因此在直流电流电源输出端与A/D 转换器之间应接入放大器以满足要求。 本题要求中的被测量为0～5V 直流信号，由于输出电压比较大，满足A/D 转换输入的要求，故可省去放大器，而将电源输出直接连接至A/D 转换器输入端。 关于A/D 转换器的选取： 1.转换时间的选择 转换速度是指完成一次A/D 转换所需时间的倒数，是一个很重要的指标。A/D 转换器型号不同，转换速度差别很大。通常，8位逐次比较式ADC 的转换时间为100us 左右。由于本系统的控制时间允许，可选8位逐次比较式A/D 转换器。 2.ADC 位数的选择 A/D 转换器的位数决定着信号采集的精度和分辨率。 要求精度为0.5%。对于该8个通道的输入信号，8位A/D 转换器，其精度为 8 0.39%2 ?= 输入为0～5V 时，分辨率为 8 50.019611 22Fs N V v ==?? Fs v —A/D 转换器的满量程值 N —ADC 的二进制位数 量化误差为 8 50.0098(1)2 (1)2 22Fs N Q V v = = =?×?× ADC0809是8位逐次逼近式模数转换器，包括一个8位的逼近型的ADC 部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑，为模拟通道的设计提供了很大的方便。
试题 1、数学黑洞（程序文件名maths.c/maths.cpp） 【问题描述】 任给一个4位正整数，其各位数位上的数字不全相同，将数字重新组合成一个最大的数与最小的数相减，重复这个过程，最多7步，必得6174。对任给的4位正整数（各位数位上的数字不全相同），编程输出掉进黑洞的步数。 【输入】 一行，一个4位正整数n（1000< n<9999） 【输出】 掉进黑洞的步数 输入 1234 输出 3 2、进制转换（程序文件名conver.c/conver.cpp） 【问题描述】 任给一个十进制整数n,及正整数m(m<=16且m≠10), 将n转换成m进制并输出。 【输入】 一行，两个整数n，m（0 ≤ n ≤ 500000，2 ≤ m ≤ 16，且m≠10），中间用一个空格隔开，其中n 表示十进制数。 【输出】 转换后的数 【输入输出样例】 输入 255 8 输出 377 3、分数线划定（程序文件名score.c/score.cpp） 【问题描述】 公务员选拔工作正在 A 市如火如荼的进行。为了选拔优秀人才，A 市对所有报名的选手进行了笔试，笔试分数达到面试分数线的选手方可进入面试。面试分数线根据计划录取人数的150%划定，即如果计划录取m名公务员，则面试分数线为排名第m*150%（向下取整）名的选手的分数，而最终进入面试的选手为笔试成绩不低于面试分数线的所有选手。现在就请你编写程序划定面试分数线，并输出所有进入面试的选手的报名号和笔试成绩。 【输入】 第一行，两个整数n，m（5 ≤ n ≤ 5000，3 ≤ m ≤ n），中间用一个空格隔开，其中n 表示报名参加笔试的选手总数，m 表示计划录取的人数。输入数据保证m*150%向下取整后小于等于n。 第二行到第 n+1 行，每行包括两个整数，中间用一个空格隔开，分别是选手的报名号k（1000 ≤ k ≤ 9999）和该选手的笔试成绩s（1 ≤ s ≤ 100）。数据保证选手的报名号各不相同。 【输出】 第一行，有两个整数，用一个空格隔开，第一个整数表示面试分数线；第二个整数为进入面试的选手的实际人数。 从第二行开始，每行包含两个整数，中间用一个空格隔开，分别表示进入面试的选手的报名号和笔试成绩，按照笔试成绩从高到低输出，如果成绩相同，则按报名号由小到大的顺序输出。 【输入输出样例】 输入 6 3 1000 90 3239 88 2390 95 7231 84 1005 95 1001 88
C2000 MDV8为通道隔离增强型智能模拟量数字量采集器，8路24位高精度电压型模拟量输入（量程为-10V~10V），采用通道隔离、全差分输入、插补输出设计，确保设备适用于更加复杂的环境。2路数字量（干接点）输入，RS485接口光电隔离和电源隔离技术，有效抑制闪电，雷击，ESD和共地干扰。且支持用户标定，满足了几乎所有情况对精度的要求。为系统集成商、工程商集成了标准的Modbus RTU协议。通过RS-485即可实现对远程模拟量和开/关设备的数据采集和控制。下层设备通常有接近开关、机械开关、按钮、光传感器、LED以及光电开关等数字量开关设备及PH、电导计、温度计、湿度计、压力计、流量计、启动器和阀门等模拟量设备。 特点： →8路模拟量（电压量）输入； →2路数字量干接点输入； →I/O与系统完全隔离； →AI分辨率：24位； →AI输入通道采取全差分输入，支持标定，插补输出； →模拟量输入通道之间完全隔离，隔离度350VDC； →AI输入测量范围：-10V~10 V ； →采用Modbus RTU通信协议； →RS485通信接口提供光电隔离及每线600W浪涌保护； →电源具有过流过压保护和防反接功能； →安装方便。 1.2 技术参数 模拟量接口AI 8路差分输入 AI分辨率24bit AI量程-10V~10 V（可标定）AI通道隔离度350V DC AI输入阻抗1MΩ 数字量输入接口 DI 2路干接点输入 DI保护过压小于240V ，过流小于80mA 串口通讯参数接口类型RS-485 波特率1200~115200bps 数据位8
奇偶校验 None 停止位 1 流量控制 None 通信协议 Modbus RTU 串口保护 串口ESD 保护 1.5KV 串口防雷 600W 串口过流，过压 小于240V ，小于80mA 电源参数 电源规格 9-24VDC (推荐12VDC) 电流 100mA@12VDC 浪涌保护 1.5kW 电源过压，过流 60V ，500mA 工作环境 工作温度、湿度 -25~85℃，5~95%RH ，不凝露 储存温度、湿度 -60~125℃，5~95%RH ，不凝露 其他 尺寸 72.1*121.5*33.6mm 保修 5年质保 MDV8外观
便携式红外通信数据采集器使用说明1）数据采集器简介 便携式红外通信数据采集器以下简称数据采集器，是采用微电脑芯片工作的红外遥控取数装置，主要用于不能有线传输的 野外偏远工作区，可以同时为12台监测仪提供服务，存储容量为 256K，可以存储10000组数据，掉电数据不丢失，LCD点阵式液晶 显示器，轻触式键盘操作，全日立实时显示，红外数据通讯功能，2400bps传输速率。具体使用如下： 仪器图示： 数据采集器面板 2）功能键操作说明 按下“ON”键开机LCD显示提示菜单如下： 0:FJ 1:QS 2:TX 0: FJ表示按键“0”设定监测仪编号和测量时间间隔 1：QS表示按键“1”从监测仪取数 2：TX表示按键“2”与计算机通信 3：QD表示按键“3”启动监测仪并校正监测仪时钟 4：SJ表示按键“4”显示内存数据 5：QC表示按键“5”清除数据采集器内存数据 6：SZ表示按键“6”显示或调整时钟 7: JD表示设定压力基点（范围） a)设定监测仪号、测量时间间隔
将数据采集器挂到监测仪上，在开机初始状态下按下数字“0”键，屏幕显示 FJH No.00 此时仪器进入监测仪号设定和定时间隔设定状态，上面一行为监测仪 号设定，设定范围为00～12；下面一行为测量时间间隔设定，设定范围为00：01～23：59， b) 取数 将数据采集器挂到监测仪上，在开机初始状态下按下数字“1”键，屏幕显示 GET DATA 仪器进入从监测仪读取数据状态，此时再按下压力监测仪的“启动”键，数据采集器开始从监测仪读取数据，此时数据采集器依次显示“GET DATE BEGIN”; “GET DATA No(监测仪号)”；“GET DATE END” GET DATA 以上状态表示取数成功，三秒钟后自动将监测仪内数据清除并校正监测仪时钟，此时数据采集器依次显示“START BEGIN”;“START END”（注意：采集数据前必须清除内存数据） 如果读取不到数据，屏幕一直处于上述状态，按下ESC键，屏幕显示 GET DATA 再次按下ESC键，仪器返回开机初始状态。 c) 通信 将数据采集器面板朝上平放到红外数据计算机通信适配器左上方，在
（算法与程序设计模块） 试卷说明：试卷满分100分，考试时间60分钟 一、选择题（本大题共25个小题，每题2分，共50分） 1．计算机解决问题的三个步骤中不包括下面哪一步骤……………………………………( ) （A）需求分析（B）问题反思（C）算法分析（D）用计算机编写程序 2．对于一个完整的算法的流程图，下列说法不正确的是…………………………………( ) （A）有而且只有一对框（B）不一定有框 （C）不一定有框（D）分支结构中一定有框 3．下列算法展示了一台自动售货机一次售货的工作流程： 步骤1：提示“请投币” 步骤2：若硬币面值不是0.1元、0.5元、1元，退回硬币，并跳回步骤1 步骤3：若投入货款达1.5元或以上，执行步骤4，否则执行步骤1 步骤4：售出一个口香糖 步骤5：从接收货款中减去1.5元 步骤6：退回余额 下列关于这个算法说法正确的是……………………………………………………………（） （A）上述算法采用伪代码表示（B）这台自动售货机在任何情况下也不会售出口香糖 （C）上述算法包含有顺序结构（D）这台自动售货机只会在接受硬币达2元时才放出口香糖 4．下列关于类、对象、属性、事件的描述中，错误 ．．的是……………………………………( ) （A）同一类对象具有同一类属性，但同一个属性可以有不同的属性值 （B）“Private Sub Command_Click()”中的“Click”属于事件 （C）VB编程界面中，双击窗体中某对象，出现的是代码窗口 （D）对象的属性值在程序运行过程中不可修改 5．VB语句Text1.Text="Text"用于在文本框中显示字符串，该语句中的“Text1”是……（） （A）属性值（B）对象名（C）属性名（D）类名 6．小张用VB做了一个小游戏，他想把自己做的程序放在因特网上供他人下载使用，他应该将自己做的程序保存为什么格式供他人下载………………………………………………( ) （A）Frm （B）Exe （C）Swf （D）Vbp 7．下列变量命名正确的是 （A）IsTrue （B）Next （C）A-3 （D）3Str 8．一个摸球游戏的流程图如右图所示(红球总数和绿球总数均大于0)。游戏结束时，S位所代表的是………………………………………………………………………………………( ) （A）摸到的绿球数（B）摸到的红球数（C）未摸到的绿球数（D）未摸到的红球数
智能数据采集器设计及应用 1 传统数据采集器与智能数据采集器的区别 就目前而言，我国用得最多的计量仪器仪表有气表、水表、热表、电表等，普遍应用的还有IC卡预付费智能表，这类智能表或者是有线远传表，以及无线远传表。除此以外，因为成本等因素限制，仍旧有非常多的地区在使用传统机械计量仪表，依然采用入户查表的方式进行收费。可随着我国社会经济和城市建设的高速发展，人们日常生活标准以及居住环境都发生很大的改变，传统数据采集器具的缺点开始逐渐显露出来，其性能与智能数据采集器的性能存在着非常明显的差别。 过去传统收费模式：入户查表方式。这种模式，最大的问题是入户。因为入户需要选在人们休息在家的时间，但现在人们生活节奏快，生活压力大。在人们进入休息时，对于上门查表的行为通常是很反感的，而且也会存在一定的抵触情绪。而这种收费模式对于查表工作者来说，工作时间不定，强度大，效率又不高。并且，进行入户查表工作一定要有非常多的查表工作者，这将会使能源企业产生很大一笔人工成本支出。同时查表入户模式还需要对用户信息进行记录工作，而我国人员流动性非常大，重复进行用户信息录入工作，出现信息记录错误几率也将非常高。 关于智能计量仪表所使用的收费模式：对于智能计量仪表来说，它的收费方法非常多，例如，IC卡预付费表，无线远传表，或者有线远传表等，这些付费方法全部都借由电子传感设备执行数据信息的采集工作，随后把采集起来的数据上传给各能源企业的能源数据管理平台，最后再由平台执行统计、分析、查询等相关操作。 虽然我国IC卡表以及有线远传表的应用技术相对成熟，可靠性也很高，不过仍具有一些问题。例如：IC卡表的客户信息需要在客户购气时进行采集，这会经常引发客户信息更新慢的问题，除此以外，
C 语言程序设计 笔试试题 题号 一 二 三 四 五 六 笔试(70%) 综 合 (30%) 总分 分数 试卷说明： 1. 笔试卷面总分100分，取卷面成绩的70%计入总分； 2. 综合成绩为平时成绩(10%)和实验成绩(20%)之和，占总分的30%； 3. 答题时禁止拆开试卷钉，试卷背面即为草稿纸； 4. 答题时间120分钟。 一、单项选择题。将正确答案填入下面框中。 （本题16分，每小题1分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 题号 9 10 11 12 13 14 15 16 答案 1. 有以下程序 main() {int a=1,b=0; if(!a) b++; else if(a==0) if(a) b+=2; else b+=3; printf(“%d\n ”,b); }则程序输出( A )。 A) 0 B) 1 C) 2 D) 3 2. 有以下定义：int a; long b; double x,y;则下列正确的是( A )。 A) a%(int)(x-y) B) a=x!=y C) (a*y)%b D) y=x+y=x 3. 若有定义 int (*p)[3];则下列说法正确的是( C )。 A) 定义了基类型为int 的三个指针变量 B) 定义了一个名为 *pt 、具有三个元素的整型数值 号 学 名 姓 注意行为规范 遵守考试纪律
C) 定义了一个名为pt的指针变量，它可以指向每行有三个整数元素的二维数组D) 定义了基类型为int的具 有三个元素的整型数组 4. 有以下程序段 main() { int x=10; while(x--); printf("x=%d\n",x);} 则最后的输出结果是：( B)。 A) x=0 B) x= -1 C) x=1 D)while构成无限循环 5. 有以下程序： int fun() {static int x=1; x *= 2; return x;} main( ) { int i,s=1 ; for(i=1 ;i<=2 ;i++) s=fun() ; printf(“%d\n ”，s) ;} 执行后的输出结果为( D)。 A) 0 B) 1 C) 8 D) 4 6. void main( ){ int k=011; printf("%d\n",k++); } }程序输出结果是( D ) A)12 B) 11 C) 10 D) 9 7. 以下C语言标识符中，不合法的是( C)。 A) _2 B) a_b C) a--b D) AaBc 8. C语言允许函数类型默认定义，此时该函数值隐含的类型是( B)。 A) float B) int C) long D) double 9. 以下程序段运行结果是( B)。 enum weekday{aa,bb=2,cc,dd,ee}week=ee; printf(“%d\n“,week); A) 4 B) 5 C) ee D) 0 10. 以下对C语言函数的描述中，不正确的是( B )。 A) 不同函数中可以使用相同名字变量B) 函数可以嵌套定义 C) 函数可以没有返回值D) 程序由函数组成 11. 若有定义语句：double x[5]={1.0,2.0,3.0,4.0,5.0},*p=x;则错误引用x数组元素的是( D )。 A) *p B) *x C) *(p+1) D) x[5]
数据采集器用户手册 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-MG129]
支持环境监测数据的接入、存储、分析和业务流程，服务于各级环保主管机构和监测中心、监测站，提高环保监测、执法效率和效能； 2．发展方向 随着社会经济的高速发展，重视人类生存环境逐渐成为人们意识、行动的重要的指导思想。根据国家环保总局的要求，要逐步在一些大中城市建立区域性的环境质量和污染源监测的自动化网络系统。 全国重点工业污染源企业分期逐步实施全天候污染源自动监测系统.主要针对企业治污设施的运行状况和排污口水质、流量进行持续全自动监测，将整个运行数据记录下来，以便随时抽调，为各级环保部门的监督管理提供准确依据。 在环境监测、环境信息方面，要开展区域环境质量地面自动监测、预报与预警技术研究。研究常规环境质量自动监测网络技术，研制基于激光遥感技术的区域空气质量监测、预报、预警及决策支持的技术体系，开展重点流域地表水监测预警系统技术研究和重点生态区与海洋环境预警监视系统建立的研究，研究农村源污染控制地面监测技术。 研究环境信息应用和综合决策技术方法，提高我国环境管理的统一规划与综合决策能力。开展环境信息数据库技术研究，研制环境信息传输系统，研究基于地理信息系统的环境信息查询、服务及基于因特网的环境信息技术，建立环境综合决策模型。 三、分类 1．JLWZ-YX-300-II数据采集器提供两种工作方式： 单机运行方式：作为本地的排污单位的监测仪器单独使用。
组网运行方式：采集器根据本地或中心站远程设置的采集周期采集 各通道数据、存储，通过GPRS上传给中心站。从而构成环境污染在 线监测系统。设备地址设置为1-14个ASCII字符，由中心站统一分 配。 2．JLWZ-YX-300-II数据采集器按数据链路不同，可以分为: ●GPRS方式（以下针对GPRS方式进行说明）； ●PSTN方式； ●ADSL方式； ●SMS方式。 四、组网方式 环境污染在线监测系统组网方式如图1所示： 图1 环境污染在线监测系统组网方式 五、功能简介 1.JLWZ-YX-300-II数据采集器主要由8个子模块组成： 模拟量采集子模块 数字量采集子模块 开关量检测子模块 反控子模块 微处理器子模块 远程通讯子模块 人机界面子模块
高一第二学期《算法与程序设计》学分认定试题 学校：_____________ 班级：____________ 学号：____________ 姓名：____________ 一、单选题（每小题3分，20小题，共60分） 1、用计算机解决问题时，首先应该确定程序“做什么”，然后再确定程序“如何做”请问“如何做”是属于用计算机解决问题的哪一个步骤（） A、分析问题 B、设计算法 C、编写程序 D、调试程序 2、在调试程序过程中，下列哪一种错误是计算机检查不出来的（） A、编译错误 B、执行错误 C、逻辑错误 D、任何错误计算机都能检查出来 3、下列关于算法的叙述中，错误的是（） A、一个算法至少有一个输入和一个输出 B、算法的每一个步骤必须确切地定义 C、一个算法在执行有穷步之后必须结束 D、算法中有待执行的运算和操作必须是相当基本的。 4、流程图中表示判断的是（）。 Ａ、矩形框Ｂ、菱形框Ｃ、圆形框Ｄ、椭圆形框 5、任何复杂的算法都可以用三种基本结构组成，下列不属于基本结构的是（） A、顺序结构 B、选择结构 C、层次结构 D、循环结构 6、能够被计算机直接识别的语言是（） A、伪代码 B、高级语言 C、机器语言 D、汇编语言 7、在VB语言中，下列数据中合法的长整型常量是（） A、08A B、2380836E C、 D、 8、求Mid(“ABCDEFG”,3,2)的结果是（） A、“ABC” B、“CD” C、“ABCDEF” D、“BCD” 9、表达式A+B+C
多路数据采集器设计 1.设计要求 所设计的数据采集器，共有16路信号输入，每路信号都是直流0~20mV信号，每秒钟采集一遍，将其数据传给上位PC计算机。本采集器地址为50H。要求多路模拟开关用4067，A/D转换用ADC0809，运算放大器用OP07，单片机用89C51，通信用RS232接口，通信芯片用MAX232。 与PC机的RS232串口进行通信。 设计采集器的电原理图，用C51语言编制采集器的工作程序。 2.方案设计 按要求，设计数据采集器方案如下所示： 数据采集器采用AT89C51单片机作为微控制器，模拟开关4067的地址A、B、C、D分别与P1.0~P1.3连接，通过控制P1口输出来选择输入信号，将直流信号依次输入ADC0809的模拟信号输入端，ADC0809共有8路输入通道，在使用模拟开关时，仅将模拟开关的输出端连接到ADC0809的1路输入通道即可，本方案中使用0通道。ADC0809的转换结果通过P0口传给单片机，单片机将采集结果通过串行通信RS232接口上传给上位PC机，实现数据的采集。 数据采集器方案示意图
3.电路原理图 a)AT89C51单片机电路 本实验中选取8位单片机AT89C51作为微控制器，需要片外11.0592MHz的振荡器，4K字节EPROM，128字节RAM，与51单片机有很好的兼容性。在本此实验中程序及数据不多，故无需另加外部程序存储器。单片机部分的电路如下所示： AT89C51单片机电路 b)数据输入部分
数据输入部分由模拟开关4067实现多路信号的切换。CD4067是单16路（单刀16位）模拟开关，各开关由外部输入二进制的地址码A、B、C、D来切换。其中脚10、11、14和13是地址码A（LSB）、B、C、D（MSB）的输入端；脚2~9和16~23是开关的输入/输出端（开关位）；脚1是开关的输出/输入公共端（开关刀）；脚15为控制端，低电平有效（选通），高电平禁止（开关开路）。 输入脚A、B、C、D分别与单片机P1.0~P1.3相连，改变P1输出即可切换输入通道，控制脚与P2.4相连。输出脚1后接电压放大电路。 c)电压调理放大电路 电压调理电路 由于输入信号均为0~20mV的微弱电压信号，而模数转换器ADC0809的输入量要求为0~5V 直流电压，所以必须后接电压放大电路。放大器选用OP07，将0~20mV电压放大到0~5V，其放大倍数为250倍，一般情况下，放大器的放大倍数最好小于200倍，安全起见，选用两个OP07进行两级放大，前级放大25倍，后级放大10倍，放大电路如上图所示。 d)模数转换部分 ADC0809数模转换电路 模数转换元件选用ADC0809，其主要特性有： 8路8位A/D转换器，即分辨率8位；