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第3章 数据采集与处理系统

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数据采集与处理技术PPT课件

数据采集与处理技术PPT课件

技术创新
新型的数据采集技术如基于区块链的 数据验证、基于人工智能的数据预测 等，将为数据采集带来更多的可能性 。
02
数据预处理技术
数据清洗
数据去重
异常值处理
去除重复和冗余的数据， 确保数据集的唯一性。
识别并处理异常值，如 离群点或极端值，以避 免对分析结果的干扰。
缺失值处理
根据数据分布和业务逻 辑，对缺失值进行填充
案例二：实时数据处理系统设计
总结词
实时数据流处理、数据质量监控
详细描述
介绍实时数据处理系统的关键技术，如数据流处理框架、实时计算引擎等。同时，结合具体案例，讲解如何设计 一个高效、可靠的实时数据处理系统，并实现数据质量监控和异常检测功能。
案例三：数据挖掘在商业智能中的应用
总结词
数据挖掘算法、商业智能应用场景
数据采集的方法与分类
方法
数据采集的方法包括传感器采集、网络爬虫、日志采集、数据库导入等。
分类
数据采集可以根据数据来源、采集方式、数据类型等进行分类，如物联网数据、 社交媒体数据、交易数据等。
数据采集技术的发展趋势
发展趋势
随着物联网、人工智能等技术的不断 发展，数据采集技术正朝着自动化、 智能化、高效化的方向发展。
特点
应用场景
适用于需要复杂查询和事务处理的场 景，如金融、电商等。
数据结构化、完整性约束、事务处理 能力、支持ACID特性。
NoSQL数据库
定义
NoSQL数据库是指非关系型的数 据库，它不使用固定的数据结构，
而是根据实际需要灵活地组织数 据。
特点
可扩展性、灵活性、高性能、面向 文档或键值存储。
应用场景
分析。
数据转换
《数据采集与处理》课件

《数据采集与处理》课件

《数据采集与处理 》PPT课件
contents
目录
• 数据采集 • 数据处理 • 数据应用 • 数据安全 • 案例分析
01
数据采集
数据来源
用户生成内容
例如社交媒体上的帖子、评论，博客文章等。
企业数据库
如销售数据、库存数据、客户数据等。
政府机构发布的数据
如人口普查数据、经济统计数据等。
公开的APIs
数据格式化
将数据转换为统一、规范化的格式，便于后续处 理和分析。
数据转换
数据类型转换
特征工程
将数据从一种类型转换为另一种类型，如 将文本转换为数字或将日期转换为统一格 式。
通过变换或组合原始特征，生成新的特征 ，以丰富数据的表达力。
数据归一化
数据降维
将数据缩放到特定范围，如[0,1]或[-1,1]， 以提高算法的收敛速度和模型的稳定性。
电商数据采集主要包括用户行为数据、交 易数据、商品信息等，通过数据清洗、整 合、分析等处理方式，可以挖掘出用户偏 好、购买力、市场趋势等信息，为电商企 业提供精准营销、个性化推荐、库存管理 等方面的决策支持。
金融数据采集与处理
总结词
金融数据采集与处理是金融机构进行风险控制、投资决策、 客户关系管理的重要依据，通过对股票、债券、期货等金融 市场数据的采集和处理，可以获取市场动态和预测未来走势 。
许多企业和组织提供API接口，可以获取其数据。
数据采集方法
网络爬虫
用于从网站上抓取数据。
数据库查询
直接从数据库中查询数据。
API调用
通过API接口获取数据。
传感器数据采集
用于采集物理世界的数据。
数据采集工具
Python（如Scrapy、BeautifulSoup）：用于网络爬 虫。
第三章：数据采集与处理系统

第三章：数据采集与处理系统


第3章 数据采集系统设计
显然双端口 RAM技术可以大大提高多字节 数据采集速率，也可提高CPU的利用率。这 类双端口RAM可以用一个同步触发信号实 现数据交换。当采用高速A/D为外设时，只 要将 A/D转换结束脉冲作为同步触发信号， 就能把数据存入双端口 RAM。当存储器响 应时间小于A/D转换时间(如采用MK4116为 双端口RAM，响应时间为3us），数据采集 速率主要决定于A/D等采样部件的响应速度。
第3章 数据采集系统设计
(1)由于数字滤波是用程序实现的，因而不需要增
加硬件设备，很容易实现。同时，多个输入通道还可 以共用一个滤波程序。
(2)由于数字滤波不需要硬件设备，因而可靠性高,
稳定性好，各回路之间不存在阻抗匹配等问题。 (3)数字滤波可以对频率很低的信号实现滤波，克 服了模拟滤波器的缺陷。 (4)通过改写数字滤波程序，可以实现不同的滤波
方法或调整滤波参数，它比改变模拟滤波器的硬件方
便得多。
第3章 数据采集系统设计
1.程序判断滤波
当采样信号由于随机干扰、误检或者变送器不稳 定等原因引起严重失真时，可以采用程序判断滤波。 程序判断滤波的方法是，根据经验确定出两次采样输 入信号可能出现的最大偏差ΔY，若相邻两次采样信号 的差值大于ΔY，则表明该采样信号是干扰信号，应该 去掉；若小于ΔY，则表明没有受到干扰，可将该信号 作为本次采样值。
第3章 数据采集系统设计
1.采用DMA技术的高速数据采集系 统 图3-4是在DMA控制器管理下 将A/D转换的数据直接存人RAM的 原理图。有关DMA控制器的原理， 已在“微型计算机原理或计算机接 口技术”课程中作过介绍，这里仅 就DMA控制下的A/D数据采方式的 原理作一简述。
第3章 数据采集系统设计
《数据采集与处理》课件

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数据脱敏技术
01
静态数据脱敏
对敏感数据进行处理，使其在数 据仓库或数据湖中不再包含真实 的敏感信息。
02
动态数据脱敏
03
数据去标识化
在数据传输和使用过程中，对敏 感数据进行实时脱敏处理，确保 数据的安全性。
将个人数据从原始数据集中移除 或更改，使其无法识别特定个体 的身份。Байду номын сангаас
THANK YOU
关联规则挖掘
关联规则
发现数据集中项之间的有趣关系，生成关联规则。
关联规则挖掘算法
常见关联规则挖掘算法包括Apriori、FP-Growth等。
序列模式挖掘
序列模式
发现数据集中项之间的有序关系。
序列模式挖掘算法
常见序列模式挖掘算法包括GSP、SPADE等。
05
大数据处理与云计算
大数据处理技术
01
02
Microsoft Azure：微软的云服务平台，提供IaaS、 PaaS和SaaS服务。
03
Google Cloud Platform (GCP)：谷歌的云服务平 台，提供基础设施和应用服务。
大数据与云计算的结合应用
实时数据处理
利用云计算的弹性可扩展性，处理大规模实 时数据流。
数据安全保障
云计算的安全机制可以保护大数据免受未经 授权的访问和泄露。
《数据采集与处理》PPT课件
• 数据采集概述 • 数据预处理 • 数据存储与数据库 • 数据挖掘与分析 • 大数据处理与云计算 • 数据安全与隐私保护
01
数据采集概述
数据采集的定义
定义
数据采集是指从各种来源获取、识别 、转换和存储原始数据的过程，以便 进行后续的数据处理和分析。
第三章数据采集与处理文档全文免费阅读、在线看

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其中，τ=RC是滤波器的滤波时间常数。τ越大，则滤
波器的截止频率越低，滤出的电压纹波较小。
由于大的时间常数及高精度的RC电路不易制作，所以硬 件RC 滤波器不可能对极低频率的信号进行滤波。为此可 以模仿硬件RC滤波器的特性参数，用软件做成低通数字 滤波器，从而实现一阶惯性的数字滤波。
离散化可得：
整理得：
——1 线性标度转换
线性标度变换是最常用的标度变换方式，其前提条 件是传感器的输出信号与被测参数之间呈线性关系。
线性标度变换
数字量Nx对应的工程量Ax的线性标度变换公式为：
式中： A0——一次测量仪表的下限（测量范围最小值）； Am——一次测量仪表的上限（测量范围最大值）； Ax——实际测量值(工程量)； N0——仪表下限所对应的数字量； Nm——仪表上限所对应的数字量； Nx——实际测量值所对应的数字量。
上式为线性标度变换的通用公式，其中A0，Am，N0， Nm对某一个具体的被测参数与输入通道来说都是常数， 不同的参数有着不同的值。为使程序设计简单，一般 把一次测量仪表的下限A0所对应的A/D转换值置为0， 即N0=0。这样上式可写成：
在很多测量系统中，仪表下限值A0=0，此时进一步简 化为：
在控制系统的模拟量输入通道中，一般存在传感器温度 漂移、放大器等器件的零点偏移的现象，这些都会造成 误差，从而影响测量数据的准确性，这些误差称为系统 误差。 特点：在一定的测量条件下，其变化规律是可以掌握的 产生误差的原因一般也是知道的。因此，原则上讲，系 统误差是可以通过适当的技术途径来确定并加以校正的 方法：一般采用软件程序进行处理，对系统误差进行自 动校准。
常用的数据采集与处理技术方法包括：误差校 正、数字滤波、标度变换，越限报警等。
数据处理一般包括三方面内容：
数据采集与处理技术第3版(上册)课后习题解答-马明建

数据采集与处理技术第3版(上册)课后习题解答-马明建


LSB 2
第5章 习题与思考题
③ 输入信号的最大变化率为
dU i •
dtmax
f
•Um
则 由③有
diU 3 .1 4 1 13 0 1 0 3.4 1 13 （0 V） d tmax
由②有
第5章 习题与思考题
1LSB 2
dU
•
dt
tCO
NV
( 1 1 0 0 0 . 0 % 0 2 1 6 1 ) 0 1 0 6
则最高信号频率
fmax
1
2n1(tAP
12tAP)
1
3.702kHz
2121 3.14(101)109
2
第5章 习题与思考题
5-7. 一个数据采集系统的孔径时间tAP=2ns， 试问一个10kHz信号在其变化率最大点
被采样时所能达到的分辨率是多少？
解：∵
fmax
1
2ntAP
∴ 2n 1
fmaxtAP
T d 0.00001
第3章 习题与思考题
⑵ 选择多路开关
∵ 由表3.5可知，CD4051的ton和toff 都为0.8μs
则 CD4051开关的切换时间为1.6μs
开关的切换速率
1 6250 60 2 k0 5 H 1.61 0 6
∴ 多路开关选择 CD4051。
第4章 习题与思考题
4-2. 设一数据采集系统有测量放大器，已知 R1=R2=5kΩ，RG=100Ω，R4=10kΩ ， R5=20kΩ，若R4和R5的精度为0.1%， 试求此放大器的增益及CMRR。
则
tA C 1 1 1 0 3 0 t CO 1 N 1 1 0 3 V 1 0 1 0 6 0 9 1 5 s 0
工业自动化系统操作规程

工业自动化系统操作规程

工业自动化系统操作规程第一章工业自动化系统概述 (2)1.1 系统简介 (2)第二章系统安装与调试 (4)1.1.1 安装前准备 (4)1.1.2 安装流程 (4)1.1.3 注意事项 (4)1.1.4 调试前准备 (4)1.1.5 调试流程 (4)1.1.6 注意事项 (5)第三章系统操作准备 (5)1.1.7 培训目的 (5)1.1.8 培训内容 (5)1.1.9 培训方式 (5)1.1.10 培训周期 (5)1.1.11 培训要求 (5)1.1.12 设备检查目的 (6)1.1.13 设备检查内容 (6)1.1.14 设备检查周期 (6)1.1.15 设备检查要求 (6)第四章设备操作规程 (6)1.1.16 启动前准备 (6)1.1.17 启动操作 (7)1.1.18 启动注意事项 (7)1.1.19 运行监控 (7)1.1.20 运行维护 (7)1.1.21 运行注意事项 (7)1.1.22 停机操作 (7)1.1.23 停机检查 (8)1.1.24 停机注意事项 (8)第五章系统监控与维护 (8)1.1.25 监控系统概述 (8)1.1.26 监控系统构成 (8)1.1.27 监控系统操作规程 (8)1.1.28 维护保养目的 (9)1.1.29 维护保养内容 (9)1.1.30 维护保养操作规程 (9)第六章故障处理与排除 (9)1.1.31 概述 (9)1.1.32 故障分类 (9)1.1.33 故障发觉与报告 (10)1.1.34 故障诊断 (10)1.1.35 故障处理 (10)1.1.36 故障原因分析 (10)1.1.37 故障预防与改进 (11)1.1.38 故障记录与反馈 (11)第七章安全生产 (11)1.1.39 操作前准备 (11)1.1.40 操作流程 (11)1.1.41 操作注意事项 (11)1.1.42 设备故障应急处理 (11)1.1.43 人员伤害应急处理 (12)1.1.44 火灾应急处理 (12)1.1.45 其他突发事件应急处理 (12)第八章质量控制 (12)1.1.46 质量标准概述 (12)1.1.47 质量标准内容 (12)1.1.48 质量标准制定原则 (13)1.1.49 质量检测概述 (13)1.1.50 质量检测方法 (13)1.1.51 质量检测流程 (13)1.1.52 质量检测要求 (13)第九章系统升级与改造 (14)1.1.53 系统升级目的 (14)1.1.54 升级前的准备工作 (14)1.1.55 升级流程 (14)1.1.56 升级过程中的注意事项 (14)1.1.57 改造背景 (14)1.1.58 改造目标 (14)1.1.59 改造方案 (15)第十章系统管理 (15)1.1.60 目的与意义 (15)1.1.61 适用范围 (15)1.1.62 组织架构 (15)1.1.63 管理制度 (15)1.1.64 运行管理措施 (16)1.1.65 安全管理措施 (16)1.1.66 维护管理措施 (16)1.1.67 人员管理措施 (16)第一章工业自动化系统概述1.1 系统简介工业自动化系统是指在工业生产过程中，利用计算机、通信、控制等技术，对生产过程进行自动检测、自动控制、自动调节和自动管理的系统。

数据采集与处理 ppt课件

数据采集与处理 ppt课件

采样过程如图2.2所示。
数据采集与处理
7
UEST
C
x(t)
2.2 采样过程
xS(nTS )
δTs(t)
图2.2中：
x(t)
xS(nTS )
t
K
τ
TS 2TS 3TS …
t
TS
图2.2 采样过程
xs(nTs ) — 采样信号; 0, TS, 2 TS — 采样时刻
τ — 采样时； TS — 采样周期。
有舍有入
1. ″只舍不入″的量化 如图2.12所示。
数据采集与处理
34
UEST C
xS(nTS)
2.7 量化与量化误差
xq(nTS)
.
.
.
.
.
.
3q 2q q 0 TS 2TS 3TS …
(a)
3q
2q q
t
0 TS 2TS 3TS …
t
(b)
图2.12 “只舍不入”量化过程
将信号幅值轴分成若干层，各层之间的间 隔均等于量化单位q。
⑴无条件采样
特点：运行采样程序，立即采集数据，直 到将一段时间内的模拟信号的采样 点数据全部采完为止。
优点：为无约束采样。
数据采集与处理
23
UEST
2.6 模拟信号的采样控制方式
C
缺点：不管信号是否准备好都采样，可能

容易出错。
①定时采样：采样周期不变 方法
②变步长采样：采样周期变化
⑵ 条件采样
①查询方式 方法
讨论：
当φ = 0， xs(nTs ) = 0，即采样值为零， 无法恢复原来的模拟信号x(t) 。
数据采集与处理
15
计算机控制系统数据采集与处理技术全解

计算机控制系统数据采集与处理技术全解

计算机控制系统数据采集与处理技术全解1. 引言计算机控制系统在现代工业自动化领域起着至关重要的作用。

在计算机控制系统中，数据采集与处理是其中的核心环节之一。

本文将全面介绍计算机控制系统数据采集与处理技术，包括数据采集的原理和方法、数据处理的技术和算法等。

2. 数据采集的原理和方法数据采集是指通过各种传感器和仪器，将现实世界中的各种物理量、事件等转化为计算机可以接受和处理的数字信号。

数据采集的原理主要涉及模拟信号的采样与量化、传感器的选择与应用等方面。

2.1 模拟信号的采样与量化模拟信号是连续变化的信号，为了能够在计算机中进行处理，首先需要将模拟信号进行采样和量化。

采样是指将模拟信号在时间上进行离散化，而量化是指将采样后的信号在幅度上进行离散化。

常用的采样与量化方法有脉冲采样、均匀量化和非均匀量化等。

2.2 传感器的选择与应用在数据采集过程中，传感器的选择和应用决定了数据采集的准确性和可靠性。

常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、速度传感器等。

根据不同的应用场景，选择合适的传感器进行数据采集，可以提高数据采集的精度和稳定性。

3. 数据处理的技术和算法数据采集是为了获取各种物理量和事件的数字信号，而数据处理则是对这些数字信号进行分析和处理，从中提取出有用的信息。

数据处理的技术和算法包括数据滤波、数据压缩、数据插值等。

3.1 数据滤波数据滤波是指对采集到的数据进行平滑处理，去除掉其中的噪声和干扰。

常见的数据滤波方法有移动平均滤波、中值滤波、滑动窗口滤波等。

3.2 数据压缩数据压缩是指对采集到的数据进行压缩编码，以减少存储空间和传输带宽的占用。

常见的数据压缩方法有哈夫曼编码、LZW编码、JPEG压缩等。

3.3 数据插值数据插值是指通过已知数据点之间的关系，推算出缺失数据点的数值。

常见的数据插值方法有线性插值、多项式插值、样条插值等。

4. 数据采集与处理系统的设计与实现在实际应用中，数据采集和处理通常并不是独立进行的，而是需要设计和实现一个完整的数据采集与处理系统。

数据采集及处理课件

数据采集及处理课件


数据类型
结构化数据（如数据库表 ）、非结构化数据（如文 本、图片、视频等）
数据采集方法
网络爬虫
自动化抓取网页数据，适用于大 规模数据采集
API接口
通过调用API接口获取数据，适用 于实时数据采集
传感器采集
通过传感器设备采集实时数据，如 温度、湿度等
数据质量评估
01
02
03
04
完整性
检查数据是否完整，是否有缺 失值
图形数据库
以图形结构存储数据，如Neo4j，适 用于表示复杂的关系和网络结构。
04
数据分析与可视化
数据分析方法
描述性统计
01
通过图表、图形和数字摘要对数据进行初步分析，如均值、中
位数、众数、方差、标准差等。
探索性数据分析
02
通过绘制散点图、箱线图等，观察数据的分布、异常值、离群
点等，为进一步分析做准备。
通过收集城市运行数据，实现交通管理、 环境监测、公共安全等领域的智能化管理 和服务。
医疗健康
金融风险防控
通过挖掘医疗数据，实现疾病预测、辅助 诊断和个性化治疗等应用。
通过监测金融市场数据，实现风险识别、 预警和防控。
06
数据安全与隐私保护
数据安全威胁与挑战
数据泄露风险
包括个人信息、敏感信息和企业内部数据等泄露的风险。
1
数据采集
使用爬虫技术获取社交网络 平台上的舆情数据，通过 API接口获取用户信息。
数据处理
清洗和整合舆情数据，进行 情感分析和主题建模，挖掘 舆论热点和趋势。
应用场景
监测品牌声誉、危机事件、 公共政策等方面的舆情动态 ，提供决策支持。
案例三：推荐系统设计与实现
实时数据采集与处理系统的设计与实现

实时数据采集与处理系统的设计与实现

实时数据采集与处理系统的设计与实现随着大数据时代的到来，数据处理成为了企业和科研领域中极其重要的一项任务。

其中，实时数据采集与处理系统更是扮演着至关重要的角色。

现在不少公司和科研机构采用了实时数据采集与处理系统，以保障数据的可靠性和及时性。

本文将介绍实时数据采集与处理系统的基本概念、设计思路和具体实现方式。

一、实时数据采集与处理系统的基本概念实时数据采集与处理系统是一个可以高速采集、处理和保存数据的软件系统。

数据可以来自于多个传感器，也可以来自于互联网。

该系统通常需要满足以下要求：1. 高可靠性：每个采集节点需要工作稳定，不易出现故障。

2. 高可扩展性：系统应该支持轻松加入更多的节点或设备，以扩展系统的能力。

3. 高实时性：数据应该能够在相当短的时间内采集、处理和分析，以保证系统足够及时。

4. 数据管理：系统需要支持对大量数据的有效管理、存储和查找。

5. 数据可视化：系统需要提供可视化界面，以方便用户轻松查看数据和分析结果。

二、实时数据采集与处理系统的设计思路为实现高可靠性和可扩展性，实时数据采集与处理系统通常采用分布式架构。

整个系统被分为多个模块，每个模块负责一个特定的任务，如数据采集、数据处理、数据存储等。

这些模块之间通过网络相互连接，实现数据的交换和协调。

通过这种架构，系统易于扩展，并且可以很好地控制系统的稳定性和可靠性。

实时数据采集与处理系统一般采用以下步骤：1. 数据采集：系统根据应用场景中所需的数据，通过传感器或者API等方式获取数据。

2. 数据转换：数据不一定是以系统所需的格式出现，因此需要进行数据转换。

这通常是通过一个数据转换器来实现的，可以将数据格式化为系统所需的格式。

3. 数据存储：此时，数据已经被格式化了，需要进行存储。

系统通常采用分布式存储，它可以很好地应对数据的挑战。

4. 数据处理：系统需要根据数据的特征和应用场景中的需求进行数据处理。

这需要使用数据分析和挖掘技术，将数据转换成实用信息。

《基于LabVIEW的数据采集与处理技术》课件第3章

3.1.5 数据采集函数的数据组织
当我们从多个通道连续采集数据时，默认情况下，数据 采集函数返回的数据是波形。图3-8所示的是由3个通道采集的 数据，这个波形数组包含3个成员，每个成员对应一个通道的 数据，其中，有采样开始时间t0、采样间隔dt和采样数据数组。
由于数据采集函数的参数多态，我们也可以使它们返回一 个二维标量数组。这个数组每列包含一个通道的数据，每行包 含一次扫描的数据，如图3-9所示。数据实际采集的顺序为 s0c0、s0c1、s0c2、s1c0、s1c1、s1c2、s2c0、s2c1、s2c2……
虚拟通道控件和虚拟通道常数的快捷菜单中都有一个I/O Name Filtering选项，选择该选项会弹出一个小对话框，用来 设置显示在通道下拉列表中的通道名类别。默认情况下显示模 拟输入通道。
使用虚拟通道时，数据采集函数的通道参数可以接受的数 据格式与图3-1相似。使用虚拟通道定址时不必再为数据采集 函数连接device输入参数，LabVIEW自动忽略这个参数。如果 不需要更改通道设置，那么也不必连接input limits或input config等参数。
物理通道地址不需要在管理与控制资源管理器(MAX)中进 行通道设置，而只要在程序中的数据采集函数的通道参数 Channel或Channels中写入通道号就能访问指定通道采集的数 据。在数据采集过程中按通道参数列出的顺序扫描通道，在数 据输出过程中按通道参数列出的顺序刷新。而数据采集卡的设 置直接对数据采集函数生效。
第 3 章 模拟信号的采集
在图3-3中，通道数组用3个成员指定了8个通道，极限数 组的3个成员与之对应。通道0、1、2和3的极限为－0.5～0.5； 通道4的极限为 －1～1；通道5、6、7的极限为－5～5。
如果在MAX中设置了通道，极限设置所用的单位就是通 道设置中用于某个特定通道名的物理单位。例如，我们在数据 采集向导中设置了一个通道的物理单位为Deg C，极限设置值 就被看做摄氏度。如果没有在MAX中设置通道，用于极限设 置的缺省单位值通常是伏特。

数据采集与处理技术第二版教学设计

数据采集与处理技术第二版教学设计课程目标本课程旨在培养学生采集数据、处理数据的基本能力。

通过本课程的学习，学生将掌握以下技能：•掌握数据采集与处理的基本概念；•了解数据采集与处理的基本原理；•掌握数据采集与处理的基本方法与技巧；•能够使用数据采集与处理软件完成实际操作；•具备数据分析与解决实际问题的能力。

课程安排本课程共分为五个章节，每个章节的安排如下：第一章数据采集与处理的基本概念本章主要介绍数据采集与处理的基本概念，包括数据的来源、种类、质量、采集与处理的流程等。

同时介绍了数据采集与处理的常用工具和软件。

第二章数据采集与处理的基本原理本章主要介绍数据采集与处理的基本原理，包括数据采集的方式、采集设备的选择、采集技术与方法等。

同时介绍了数据处理的基本原理，包括数据清洗、数据整合、数据转换等。

第三章数据采集与处理的基本方法与技巧本章主要介绍数据采集与处理的基本方法与技巧，包括数据采集的基本方法、数据采集的技巧、数据处理的方法等。

同时介绍了常用的数据采集与处理工具和软件。

第四章常用的数据采集与处理工具和软件本章主要介绍常用的数据采集与处理工具和软件，包括Excel、Python、SPSS、R语言等。

同时介绍了这些工具和软件的使用方法与注意事项。

第五章数据分析与解决实际问题本章主要介绍如何使用采集到的数据进行分析，并解决实际问题。

同时介绍了数据分析的基本方法和技巧，包括数据可视化、数据挖掘、机器学习等。

授课方式本课程采用理论教学与实践操作相结合的方式进行。

每个章节的理论部分通过教学演示和实例讲解的方式进行，实践操作部分通过批量的实验操作训练提高学生的实操能力。

同时，教师还将安排一些实际案例，让学生进行实战练习，加深对数据分析及相关问题的理解。

评估方式本课程的评估方式主要包括两个方面：理论学习和实践操作。

其中理论学习部分采用期末考试和平时作业的方式进行评估，实践操作部分采用学生完成实验报告的方式进行评估。

数据采集与处理系统毕业设计

摘要数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。

数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。

本设计采用A/D转换器和MCS-51单片机组成数据采集系统，该设计具有结构简单、操作方便、高性价比、具有显示、记录存储功能，能够适应油田野外恶劣环境,；具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、回放过程的信号可以直观的观察。

它与有线数传相比主要有布线成本低、安装简便、便于移动等性能。

数据采集器的市场需求量大，以数据采集器为核心构成的小系统应用广泛，因此开发高性能的数据采集器具有良好的市场前景。

随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。

数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。

同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻，将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。

数据采集系统具有广阔的市场前景，在工业生产和日常生活中已越来越必不可小。

因此本课题设计无论是研究意义还是市场前景都具有很高的价值。

关键字：数据采集，数据处理，A/D转换器单片机目录摘要 (5)一概述 (8)1.1数据采集和数据处理 (8)1.2系统的价值和意义 (8)1.3课题的意义及发展状况 (9)1.4市场前景 (9)第二章系统设计 (10)2.1方案比较与确定 (10)2.2设计思想 (10)2.3方案论证与确定 (10)2.4系统框图 (11)第三章系统硬件设计 (12)3.1元器件的选择 (12)3.2主电路设计............................................................ (16)第四章系统软件设计 (19)4.1主程序流程图 (19)4 .2数据采集流程图 (19)4.3显示程序流程图 (20)第五章单片机控制系统的调试 (22)5.1 单片机的开发系统与功能 (22)5.2 硬件调试 (22)5.2.1静态测试 (22)5.2.2 联机调试 (22)5.3软件调试 (23)5.4综合调试 (23)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (25)附录............................................................ .. (26)、第一章概述1数据采集和数据处理数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。

数据采集及处理系统设计

数据采集及处理系统的设计1绪论数据采集系统作为沟通模拟域与数字域的必不可少的桥梁有着非常重要的作用。

本文介绍的重点是数据采集系统。

数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机8051来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括模-数转换模块，显示模块，和串行接口部分，还有一些简单的外围电路。

8路被测电压通过通用ADC0809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，由单片机对数据进行处理，用LCD显示模块来显示所采集的结果，并将数据通过串行口传输到PC机上，MCU与 PC机间的电平匹配采用MAX232接口芯片，由PC机完成数据接收和显示，VB程序编写了更加人性化的人机交互界面。

在任何计算机测控系统中，都是从尽量快速，尽量准确，尽量完整的获得数字形式的数据开始的，因此，数据采集系统作为沟通模拟域与数字域的桥梁起着非常重要的作用。

70年代初，随着计算机技术及大规模集成电路的发展，特别是微处理器及高速A/D转换器的出现，数据采集系统结构发生了重大变革。

原来由小规模集成的数字逻辑电路及硬件程序控制器组成的采集系统被微处理器控制的采集系统所代替。

因为由微处理器去完成程序控制，数据处理及大部分逻辑操作，使系统的灵活性和可靠性大大的提高，系统的硬件成本和系统的重建费用大大的降低。

2方案设计2.1 设计原理数据采集和处理是计算机控制系统的重要组成部分，在工业控制机和生产过程之间，要对生产过程进行实时控制，就要实时的了解生产状态，这就要求采集大量的模拟信号或数字信号进行分析，并输出有一定意义的、更直观和易于理解的模拟量或数字量，以对控制进行指导，调整控制方案。

随着自动控制的发展，数据采集及处理将会得到越来越多的应用。

本次设计要求设计一个64路巡回数据采集及处理系统，系统循环周期为1秒，16路模拟信号输入，16路开关信号输入，16路模拟输出，16路数字输出。

数据采集及数据处理的过程比较简单，很直观的想象为采集数据，输入到CPU，输出数据。

第三章空间数据采集与处理练习资料

第三章空间数据采集与处理练习资料一、单选题1、对于离散空间最佳的内插方法是：A．整体内插法 B．局部内插法C．移动拟合法 D．邻近元法2、下列能进行地图数字化的设备是：A.打印机B.手扶跟踪数字化仪C.主机 D.硬盘3、有关数据处理的叙述错误的是：A.数据处理是实现空间数据有序化的必要过程B.数据处理是检验数据质量的关键环节C.数据处理是实现数据共享的关键步骤D.数据处理是对地图数字化前的预处理4、邻近元法是：A.离散空间数据内插的方法B.连续空间内插的方法C.生成DEM的一种方法D.生成DTM的一种方法5、一般用于模拟大范围内变化的内插技术是：A.邻近元法B.整体拟合技术C.局部拟合技术D.移动拟合法6、在地理数据采集中，手工方式主要是用于录入：A.属性数据B.地图数据C.影象数据 D.DTM数据7、要保证GIS中数据的现势性必须实时进行：A.数据编辑B.数据变换C.数据更新 D.数据匹配8、下列属于地图投影变换方法的是：A.正解变换B.平移变换C.空间变换 D.旋转变换9、以信息损失为代价换取空间数据容量的压缩方法是：A.压缩软件B.消冗处理C.特征点筛选法 D.压缩编码技术10、表达现实世界空间变化的三个基本要素是。

A. 空间位置、专题特征、时间B. 空间位置、专题特征、属性C. 空间特点、变化趋势、属性D. 空间特点、变化趋势、时间11、以下哪种不属于数据采集的方式：A. 手工方式B.扫描方式C.投影方式 D.数据通讯方式12、以下不属于地图投影变换方法的是：A. 正解变换B.平移变换C.数值变换 D.反解变换13、以下不属于按照空间数据元数据描述对象分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C.数据层元数据D. 应用层元数据14、以下按照空间数据元数据的作用分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C. 说明元数据D. 分类元数据15、以下不属于遥感数据误差的是：A. 数字化误差B.数据预处理误差C. 数据转换误差D. 人工判读误差二、填空题1、数据处理涉及的内容很广泛，主要取决于和，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容。

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3.1 微型计算机数据采集系统（2）
显 示 接 口 电 路 数字量输入通道 计 算 机 报 警 打 印
模拟量输入通道 生 产 过 程
图3―1 计算机数据采集与处理系统
3.1 微型计算机数据采集系统（3）
3.1.2 基本的数据采集与处理系统 1. 数据采集系统的基本功能 ①时钟。时钟除定时发出中断请求确 定数据采样周期以外，还能为显示和打 印时、分、秒提供数据，以便操作人员 根据打印时间判断读取测量结果。 ②采集、打印(或显示)及越限报警。 ③能实现召唤制表或定时制表，即根 据用户由键盘送入的指令开始或终止制 表，或根据时钟周期定时制表。
3.2 数字滤波技术（7）
3.2.3 算数平均值滤波
算术平均值滤波公式 取N次采样值的算术平均值 作为本次采样值，即
Y (k ) 1 N
i 1
X (i)
N
Y (k )
1 N X (i) N i 1
式中 Y (k ) -----为第k次采样N个采 样值的算术平均值 X(k) -----第i个采样值 N ----- 采样次数
7 16 13 14 15 12 CD4051 1 5 1# 2 4 多路开关 11 3 10 9 6 8 6
10kΩ +VC 0.1μF 0.1μF 0.1μF
CS RD WR
+VC
CD4051 2# 6 8
3kΩ 3kΩ
3 7 5 2 47 6
INT
接数据 总线
D7
片选
1kΩ -V C
CD4051 8# 6 8
3.2 数字滤波技术（4）
2、限速滤波
限速滤波 也是滤掉采样值变化过大的信号 限速滤波有时需要三次采样值来决定采样结果 1）限速滤波的方法 当|Y(k)- Y(k-1)| > ⊿Y 时，不是取Y(k-1)作为本次 的采样值，而是再采样一次，取的Y(k+1)，然后根据|Y(k+1)- Y(k)| 与⊿Y 的大小关系，来决定本次的采样值。 设顺序采样时刻k-1、k、k+1，所采集到的数据分别为Y(k-1)、Y(k)、 Y(k+1) 当|Y(k)- Y(k-1)|≤⊿Y 时，采用Y(k) 当|Y(k)- Y(k-1)| > ⊿Y 时，不采用Y(k-1) ，但保留，继续采样得Y(k+1) 当|Y(k+1)- Y(k)|≤⊿Y 时， 采用Y(k+1) 当|Y(k+1)- Y(k)| > ⊿Y 时，则取(Y(k+1)+Y(k))/2为采样值 2）限速滤波的特点 既照顾了采样的实时性，又顾及了采样值变化的连 续性。不足 一是不够灵活，二是不能反映采样点数大于3时各采样数值受 干扰情况。故应用受到限制。
计算机控制技术
（ 3）
周广兴
第3章 数据采集与处理系统
3.1.1 数据采集与处理系统的构成 • 数据采集与处理是每个计算机控制系统都 必须具备的基本功能。对于数据采集系统而言， 它的主要任务是把生产过程中反映生产状态的 各种工艺参数 ( 如温度、压力、流量等 ) 送入计 算机进行计算、处理。所得结果不仅作为操作 指导信息输出显示，还可进行打印、存储、传 送等操作。此外，数据采集系统还可以根据计 算结果判断生产状态是否正常，如果发现异常， 还会自动进行报警。
e
T /
5、应用
把每一个采样值X（ k）代入上式进行计算，即得到对应的 滤波后的值。
3.2 数字滤波技术（14）
3.2.7 复合数字滤波
3.2.4 加权平均值滤波
1、加权平均值滤波 算术平均值滤波中的算术平均值，对于所用 的N个采样值，所占的比例是相同的，滤波的结果取每个采样值的 1/N。 为了提高滤波效果，将各采样值取不同的比例，然后再相加，此方法 称为加权平均法。 具有N个采样值的加权平均值公式为：
Y (k ) C i X (i )
3.2 数字滤波技术（3）
1、限幅滤波
限幅滤波 是滤掉采样值变化过大的信号 1）限幅滤波的方法 是把相邻两次的采样值相减，求出其增 量（绝对值），然后与两次采样允许的最大差值（据情况而定） ⊿Y进行比较，若小于或等于⊿Y ，则取本次的采样值；若大于 ⊿Y ，则仍取上次的采样值作为本次的采样值。即 若 |Y(k)- Y(k-1)|≤⊿Y ，则Y(k)=Y(k)， 取本次采样值 若 |Y(k)- Y(k-1)| > ⊿Y ，则Y(k)=Y(k-1)，取上次采样值 说明： ⊿Y 的大小取决于采样周期T及Y值的变化动态响应。 2）限幅滤波的应用系统 是主要用于变化比较缓慢的参数， 如温度、物位等测量系统。 3）使用时最大允许误差⊿Y的选取，可根据经验数据或实验 得出。 ⊿Y 太大，各种干扰信号将“乘机而入”，使系统误差增 大； ⊿Y 太小，又会使一些有用信号“拒之门外”，使计算机采 样效率变低。
3.1 微型计算机数据采集系统（1）
• 数据采集与处理系统根据其任务， 一般应由以下几个部分组成：用于系统 控制的计算机，完成数据输入输出任务 的过程通道，连接计算机与过程通道的 接口电路，实现数据显示、打印、存储 等功能的输出与报警装置，用于系统控 制与数据处理的应用软件等。计算机数 据采集与处理系统的一般结构框图如图 3―1所示。
3.1 微型计算机数据采集系统（6）
若采集多个点，则用多通道结构。多通 道结构又可分为通路结构 ( 各模拟信号有 各自的A/D)和共用A/D结构(用多路开关对 各模拟信号分别采样 )。前者速度快，通 道间串扰小，但所用A/D芯片多，因而成 本高。后者因多路开关切换需要时间， 而A/D公用，故速度慢且开关间存在串扰， 但它价格低、电路也简单，故用得较广。
3.1 微型计算机数据采集系统（8）
③采样频率的确定。可根据采样定理 和一些工程方法确定。 ④具体的数据处理要求。如处理方法、 精度和速度等。 图3-2给出了这种结构的一个方案。
3.1 微型计算机数据采集系统（9）
例
00
-V C
+VC
接模拟量
63
A B C +VC 路选 +VC
20 1 2 D0 3 5 4 6 7 74LS273 8 9 13 锁存器 12 14 15 17 16 18 19 10 11 16 15 14 1 13 2 12 3 74LS138 4 译码器 5 11 6 10 9 7 8 6
3.2 数字滤波技术（11）
3.2.6 RC低通数字滤波
1、前面几种滤波器的特点
基本上属于静态滤波，主要适用于变化比较快的信号，如压 力、流量、速度等。对于慢速随机变化的信号，采用在短时间内 采样求平均值滤波，其效果往往不理想。
2、RC低通滤波器
右图所示为RC低通滤波器，信号
X(s)频率越高，旁路阻抗越低，信号 越容易被滤掉，信号X(s)频率越低，旁路阻抗越高，信号越不容 易被滤掉。是电子线路中常用的一种滤波器。 RC之积为滤波器的时间常数。
Hale Waihona Puke 即为RC低通滤数字波器的数学公式。式中， X(k)-----第k个采样值； Y(k)-----第k次滤波输出值； Y(k-1)-----第k-1次滤波输出值； α ----- 滤波平滑系数， T ----- 为采样周期； τ ----- 滤波环节的时间常数
3.2 数字滤波技术（13）
4、平滑系数α与T、τ的简化关系
3.2 数字滤波技术（12）
3、RC低通滤数字波器
从控制理论的角度看，上图是一个惯性环节，其参数RC为 时间常数。该环节的传递函数为
Go (s) X (s) s 1
Y ( s) 1
式中τ=RC，为环节的时间常数。
离散化得差分方程 （用kT代替t，不写T）
Y (k ) (1 )Y (k 1) X (k )
i 1 N
......， 式中 Ci C1， C2， C N 均为常数，称为各采样值的系数，应满足以下
关系：
i 1
Ci 1
N
Ci 体现了各采样值在平均值中所占的比例，可以根据具体情况决定。 2、Ci 取值例子 对于正在变化的信号，如采集流量的之间值，一 般采样次数愈靠后，取的比例愈大，这样可以增加新的采样值在平均 值的比例。 3、主要应用 根据需要，突出或抑制某一部分信号。
3.2 数字滤波技术（5）
3.2 数字滤波技术（6）
3.2.2 中值滤波
中值滤波 是对某一参数连续采样n次（一 般n取奇数），然后把n次的采样值从小到大、 或从大到小排序，取其中间值作为本次采样 值。 中值滤波的功能 对于去掉偶然因素引起 的波动、或采样器不稳定而造成的误差所引 起的脉动干扰有效。 中值滤波的应用系统 适用与信号变化 比较缓慢的系统，对于变化快速的信号，如 流量、快速运动的位移、角度等不适用。 中值滤波的程序设计 程序设计流程图如左图所示。 程序见教材P63（略）
（4）可以对频率很低（如0.1Hz）的信号滤波
（5）使用灵活、方便，如可选择不同的滤波器和参数
3.2 数字滤波技术（2）
3.2.1 程序判断滤波
程序判断滤波的方法，是根据生产经验，确定出 相邻两次采样信号之间可能出现的最大偏差⊿Y。若 超过此偏差值，则表明是干扰信号，应该去掉；若小 于此偏差值，则将该信号作为本次的采样值。 程序判断滤波的主要作用 用于滤掉由于大功率 设备的启停，所造成的电流尖峰干扰或误检测，以及 变送器不稳定而引起的严重失真等。 程序判断滤波可分为限幅滤波和限速滤波两种。
3.2 数字滤波技术（10）
3.2.5 滑动平均值滤波
1、算术平均值滤波与加权平均值滤波的缺点 不管是算术 平均滤波还是加权平均滤波，都需要连续采样N个数据，然后求 算术平均值或加权平均值。这种方法适合于有脉动式干扰的场合。 但由于采样N个需要的时间较长，故检测速度较慢。滑动平均值 滤波可克服此缺点。 2、滑动平均值滤波 在RAM中建立一数据缓冲区，依次存 放N个采样数据，每采进一个新数据，就将最早采集的那个数据 丢掉，然后求包括新数据在内的N个数据的算术平均值或加权平 均值。 3、有两种滑动平均值滤波 一种是算术平均滤波，另一种 是加权平均滤波 提示：在滑动平均值滤波开始时，要先采集N个数据存放在 缓冲区中，然后再做滑动平均值滤波。