數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng).doc

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1、、第一章概述1數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集是指從傳感器和其它待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動采集信息的過程。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計算機(jī)的測量軟硬件產(chǎn)品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。比如條碼機(jī)、掃描儀等都是數(shù)據(jù)采集工具數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是指運用計算機(jī)處理信息而構(gòu)成的系統(tǒng)。其主要功能是將輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加工、整理，計算各種分析指標(biāo)，變?yōu)橐子诒蝗藗兯邮艿男畔⑿问?，并將處理后的信息進(jìn)行有序貯存，隨時通過外部設(shè)備輸給信息使用者。2系統(tǒng)研究開發(fā)的價值和意義經(jīng)調(diào)查,目前數(shù)據(jù)采集器的市場需求量大，以數(shù)據(jù)采集器為核心構(gòu)

2、成的小系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，因此開發(fā)高性能的數(shù)據(jù)采集器具有良好的市場前景。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)采集是工、農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)，在醫(yī)藥、化工、食品、等領(lǐng)域的生產(chǎn)過程中，往往需要隨時檢測各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的溫度、濕度、流量及壓力等參數(shù)。同時，還要對某一檢測點任意參數(shù)能夠進(jìn)行隨機(jī)查尋，將其在某一時間段內(nèi)檢測得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換提取出來，以便進(jìn)行比較，做出決策，調(diào)整控制方案，提高產(chǎn)品的合格率，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展，多路數(shù)據(jù)采集勢必將得到越來越多的應(yīng)用，為

3、適應(yīng)這一趨勢，作這方面的研究就顯得十分重要。在科學(xué)研究中，運用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可獲得大量的動態(tài)信息，也是獲取科學(xué)數(shù)據(jù)和生成知識的重要手段之一。本文以實驗室數(shù)據(jù)采集、工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、野外數(shù)據(jù)采集為主要方向,設(shè)計一款結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、高性價比、具有顯示、記錄存儲功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)適用于各種現(xiàn)場自動化監(jiān)測及控制，能夠適應(yīng)油田野外惡劣環(huán)境,；具有性能穩(wěn)定、可靠性高、響應(yīng)速度快操作簡單、費用低廉、等優(yōu)點?；胤胚^程的信號可以直觀的觀察。它與有線數(shù)傳相比主要有布線成本低、安裝簡便、便于移動的

4、優(yōu)點3．課題的意義及發(fā)展?fàn)顩r數(shù)據(jù)采集是指將溫度、壓力、流量、位移等模擬量采集轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再由計算機(jī)進(jìn)行存儲、處理、顯示或打印的過程。相應(yīng)的系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。從嚴(yán)格意義上說，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)該是用計算機(jī)控制的多路數(shù)據(jù)自動檢測或巡回檢測，并且能夠?qū)?shù)據(jù)實行存儲、處理、分析計算，以及從檢測的數(shù)據(jù)中提取可用的信息，供顯示、記錄、打印或描繪的系統(tǒng)?？傊?，不論在哪個應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)的采集與處理越及時，工作效率就越高，取得的經(jīng)濟(jì)效益就越大。數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域正在發(fā)生著重要的變化。首先,分布式控制應(yīng)用場合中的智能數(shù)據(jù)采集系

5、統(tǒng)正在發(fā)展。其次,總線兼容型數(shù)據(jù)采集插件的數(shù)量正在增大,與個人計算機(jī)兼客的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)量也在增加。數(shù)據(jù)處理對數(shù)據(jù)（包括數(shù)值的和非數(shù)值的）進(jìn)行分析和加工的技術(shù)過程。包括對各種原始數(shù)據(jù)的分析、整理、計算、編輯等的加工和處理。比數(shù)據(jù)分析含義廣。隨著計算機(jī)的日益普及，在計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)值計算所占比重很小，通過計算機(jī)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行信息管理已成為主要的應(yīng)用。如側(cè)繪制圖管理、倉庫管理、財會管理、交通運輸管理，技術(shù)情報管理、辦公室自動化等。在地理數(shù)據(jù)方面既有大量自然環(huán)境數(shù)據(jù)（土地、水、氣候、生物等各類資源數(shù)據(jù)），也有

6、大量社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)（人口、交通、工農(nóng)業(yè)等），常要求進(jìn)行綜合性數(shù)據(jù)處理。故需建立地理數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)地整理和存儲地理數(shù)據(jù)減少冗余，發(fā)展數(shù)據(jù)處理軟件，充分利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和處理。近年來出現(xiàn)的短時傅立葉變換（STFT）、維納分布（Wigner-Ville）、小波變換（WT）等時頻分析法將信號同時變換到時域和頻域，對非穩(wěn)態(tài)信號處理中獲得了較好效果。小波分析方面，國內(nèi)外近年做了較多的研究工作，如采用小波變換提取齒輪運行中早期故障信號的微弱特征；利用小波包變換算法給出振動信號在部分頻帶范圍的小波包分頻帶分布；采用半

7、正交3次B樣條小波包分析得到了有效區(qū)分動靜碰摩故障與不平衡不對中復(fù)合故障的小波譜能量特征。在故障的非線性振動特征方面，國內(nèi)有人進(jìn)行了故障相關(guān)維數(shù)、分叉、擬周期、分形等混沌特征的非線性振動理論研究。這些研究現(xiàn)今仍處于試驗階段，距離工程實用還有相當(dāng)距離。4．市場前景數(shù)據(jù)采集是目前一種流行且實用的技術(shù)。經(jīng)調(diào)查,目前數(shù)據(jù)采集器的市場需求量大，以數(shù)據(jù)采集器為核心構(gòu)成的小系統(tǒng)廣泛應(yīng)用醫(yī)藥、化工、食品、等領(lǐng)域，因此開發(fā)高性能的數(shù)據(jù)采集器具有良好的市場前景第二章系統(tǒng)設(shè)計?2.1?設(shè)計要求以MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)作為核心器件

8、，采用A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號，并通過MCS-51系列單片機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行一系列的采集與處理并利用KeilC編譯環(huán)境對MCS-51進(jìn)行編程，使其經(jīng)處理的信號最終在數(shù)碼管上顯示出來。2.2設(shè)計思想數(shù)據(jù)采集在科技研究和實際應(yīng)用中的作用日益重要。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器采用組合電路和時序電路等大量的硬件電路構(gòu)成，產(chǎn)品不但體積較大，運行速度慢，而且對于多種不同的信號不宜直接使用。單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有采集速度