基于matlab的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)設(shè)計

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1、基于MATLAB的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)設(shè)計摘要：利用數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)建的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般價格昂貴且難以與實際需求完全匹配。聲卡作為數(shù)據(jù)采集卡具有價格低廉、開發(fā)容易和系統(tǒng)靈活等優(yōu)點。本文詳細介紹了系統(tǒng)的開發(fā)背景,軟件結(jié)構(gòu)和特點,系統(tǒng)地分析了數(shù)據(jù)采集硬件和軟件設(shè)計技術(shù),在此基礎(chǔ)上以聲卡為數(shù)據(jù)采集卡,以MATLAB為開發(fā)平臺設(shè)計了數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。本文介紹了MATLAB及其數(shù)據(jù)采集工具箱,利用聲卡的A/D、D/A技術(shù)和MATLAB的方便編程及可視化功能,提出了一種基于聲卡的數(shù)據(jù)采集與分析方案,該方案具有實現(xiàn)簡單、性價比和靈活度高

2、的優(yōu)點。用MATLAB語言編制了相應(yīng)軟件,實現(xiàn)了該系統(tǒng)。該軟件有著簡潔的人機交互工作界面,操作方便,并且可以根據(jù)用戶的需求進行功能擴充。最后給出了應(yīng)用該系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的應(yīng)用實例。關(guān)鍵詞：聲卡??數(shù)據(jù)采集??MATLAB??信號處理1緒論1.1課題背景數(shù)據(jù)也稱觀測值，是實驗、測量、觀察、調(diào)查等的結(jié)果，常以數(shù)量的形式給出。數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，就是將系統(tǒng)需要管理的所有對象的原始數(shù)據(jù)收集、歸類、整理、錄入到系統(tǒng)當中去。數(shù)據(jù)采集是計算機管理系統(tǒng)使用前的一個數(shù)據(jù)初始化過程。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個領(lǐng)域。比如攝像頭，麥克風(fēng)，都是

3、數(shù)據(jù)采集工具。數(shù)據(jù)采集（DataAcquisition）是將被測對象(外部世界、現(xiàn)場)的各種參量(可以是物理量，也可以是化學(xué)量、生物量等)通過各種傳感元件作適當轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)信號調(diào)理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，最后送到控制器進行數(shù)據(jù)處理或存儲記錄的過程。被采集數(shù)據(jù)是已被轉(zhuǎn)換為電訊號的各種物理量，如溫度、水位、風(fēng)速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數(shù)字量。采集一般是采樣方式，即隔一定時間（稱采樣周期）對同一點數(shù)據(jù)重復(fù)采集。采集的數(shù)據(jù)大多是瞬時值，也可是某段時間內(nèi)的一個特征值。準確的數(shù)據(jù)測量是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)測量方法有

4、接觸式和非接觸式，檢測元件多種多樣。不論哪種方法和元件，都以不影響被測對象狀態(tài)和測量環(huán)境為前提，以保證數(shù)據(jù)的正確性。數(shù)據(jù)采集含義很廣，包括對連續(xù)物理量的采集。在計算機輔助制圖、測圖、設(shè)計中，對圖形或圖像數(shù)字化過程也可稱為數(shù)據(jù)采集，此時被采集的是幾何量數(shù)據(jù)。在智能儀器、信號處理以及工業(yè)自動控制等領(lǐng)域，都存在著數(shù)據(jù)的測量與控制問題，常常需要對外部的溫度、壓力、流量、位移等模擬量進行采集。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是一種流行且實用的電子技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于信號檢測、信號處理、儀器儀表等領(lǐng)域。近年來，隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術(shù)也呈

5、現(xiàn)出速度更高、通道更多、數(shù)據(jù)量更大的發(fā)展態(tài)勢。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一種應(yīng)用極為廣泛的模擬量測量設(shè)備，其基本任務(wù)是把信號送入計算機或相應(yīng)的信號處理系統(tǒng)，根據(jù)不同的需要進行相應(yīng)的計算和處理。它將模擬量采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再經(jīng)過計算機處理得出所需的數(shù)據(jù)。同時，還可以用計算機將得到的數(shù)據(jù)進行儲存、顯示和打印，以實現(xiàn)對某些物理量的監(jiān)視，其中一部分數(shù)據(jù)還將被用作生產(chǎn)過程中的反饋控制量。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計算機測控系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)，目前，有各種數(shù)據(jù)采集卡或采集系統(tǒng)可供選擇，以滿足生產(chǎn)和科研試驗等各方面的不同需要，但由于數(shù)據(jù)源以及用戶需求

6、的多樣性，有時并不能滿足要求。特別是在某些應(yīng)用中，需要同時高速采集多個通道的數(shù)據(jù)，而且為了分析比較各通道信號間的相互關(guān)系，常常要求所有通道的采集必須同步。現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠滿足上述要求的比較少，且價格十分昂貴，體積較大，分量較重，使用十分不方便。一般模擬量是通過各種數(shù)據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)采集。目前常用的是具有ISA總線、PCI總線等接口形式的A/D采集卡，雖然數(shù)據(jù)傳輸率很高，但是還存在整個系統(tǒng)笨重，缺乏靈活性，不能實現(xiàn)即插即用，不適合小型、便攜設(shè)備采用等缺點。另外這些類型的采集卡在計算機上安裝比較麻煩，而且由于受計算機

7、插槽數(shù)量、地址、中斷資源的限制不可能掛接很多設(shè)備。因此，工程師們往往需要花費大量的時間和資源用于系統(tǒng)搭建。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的不斷壯大，生產(chǎn)過程和制作工藝的日趨復(fù)雜，對自動測試和各種信息集成的要求也就越來越高。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的好壞將直接影響自動測試系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，為了滿足不同的測試需求，以及減少對資源的浪費，在系統(tǒng)的設(shè)計上應(yīng)該盡量滿足通用性和可擴展性。在高度發(fā)展的當今社會中，科學(xué)技術(shù)的突飛猛進和生產(chǎn)過程的高度自動化已成為人所共知的必然趨勢，而它們的共同要求是必須建立在有著不斷發(fā)展與提高的信息工業(yè)基

8、礎(chǔ)上。人們只有從外界獲取大量準確、可靠的信息經(jīng)過一系列的科學(xué)分析、處理、加工與判斷，進而認識和掌握自然界與科學(xué)技術(shù)中的各種現(xiàn)象與其相關(guān)的變化規(guī)律，并通過相應(yīng)的系統(tǒng)和方法實現(xiàn)科學(xué)實驗研究與生產(chǎn)過程的高度自動化。換言之，生產(chǎn)過程的自動化面臨的第一個問題就是必須根據(jù)從各種傳感器得到的數(shù)據(jù)來檢測、監(jiān)視現(xiàn)場，以保證現(xiàn)場設(shè)備的正常工作。所以對