【正文】 理能力平均每十八個月就增強一倍。為了充分利用處理器速度的發(fā)展，現(xiàn)代開放式測量平臺結(jié)合了高速總線接口，如 PCI 和 PXI/Compact PCI，以便獲得性能的進一步提升。計算機的性能 提升和由此引起的基于計算機的測量技術的創(chuàng)新，正在持續(xù)不斷地模糊 傳統(tǒng)儀器和基于計算機的測量儀器之3 間的界線。 其次，在通用測控方面，采用嵌入式微處理器的方 案也由早期的采用 A/D 器件和標準單片機組成應用系統(tǒng)發(fā)展到在單芯片上實現(xiàn)完整的數(shù)據(jù)采集與分析，即目前極為熱門的 SOC (System On Chip)。通常在一塊芯片上會集成一個，可以采樣多路模擬信號的 A/D 轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)和一個硬 CPU 核 (比如增強型 80_52 內(nèi)核 )，而且其 CPU 的運算處理速度和性能也較早期的標準 CPU 內(nèi)核提高了數(shù)倍，而且有著極低的功耗。這種單芯片解決方案降低了系統(tǒng)的成本和設計的復雜性。 此外，為了解決 SOC 方案中數(shù)據(jù)處理性能的不足，采用 DSP 作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的 CPU 的研究與應用目前也逐漸引起業(yè)內(nèi)重視。但是這類產(chǎn)品目前僅僅處于發(fā)展的初級階段，在精度、速度或其它性能指標上并不能很好的滿足要求。因此，國內(nèi)外以 DSP 作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣控制和分析運算的研究與應用正在展開。 近年來隨著芯片技術、計算機技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術取得了許多新的技術成果，市場上推出了繁多的新產(chǎn)品。高速數(shù)據(jù)采集技術的發(fā)展一方面是提高采集速率，另一方面不斷向兩端延伸。一端是輸入的信號調(diào)理，另一端是采集后的數(shù)字化信號的實時處理與事后處理。 20 世紀 90 年代末，隨著數(shù)字技術快速發(fā)展，數(shù) 據(jù)采集技術已向著并行、高速、大量存儲、實時分析處理、集成化等方向發(fā)展。 Matlab 是 Mathworks 公 司推出的一套高性能數(shù)值計算和可視化軟件，是目前 控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理較為實用有效的工具。它不僅能解決測試與控制系統(tǒng)中存在的大量的數(shù)值計算和矩陣運算，而且將圖像與圖形、顯示及處理、圖形界面設計集于一身。同時，它還提供了強有力的工具箱支持，極大地方便了研究人員的學習與開發(fā)。軟件開發(fā)采用 Matlab 語言編程，利用 Matlab 中控制工具箱及仿真工具混合開發(fā)的方法，使其編寫的程序更精練，軟件功能更強大，開發(fā)周期更短， 軟件形式靈活、易于擴展，用戶使用起來更容易、更方便。因此，許多工程技術人員把 Matlab 軟件作為數(shù)據(jù)離線處理的工具。 業(yè)內(nèi)領先的工具箱極大的擴展了 Matlab 的應用領域，所以 Matlab 自推出以來就受到廣泛的關注，數(shù)據(jù)采集工具箱就是其中之一。它是為簡化和加快數(shù)據(jù)采集工作而設計的，使用該工具箱更容易將實驗測量得到的數(shù)據(jù)進行分析和可視化操作。 利用該數(shù)據(jù)采集工具箱可以方便地建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 。 通過建立一個串口接口對象，可以使用 Matlab 命令直接和外部設備進行通信。 研究的目的和意義 在近幾十年來 IC 技術和技術的高速發(fā)展，為數(shù)據(jù)采集與分析提供了非常良好與4 可靠的科學技術基礎，也提出了更高的要求和強有力的推動。 隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的迅猛發(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雜，對自動測試和各種信息集成的要求也就越來越高。 在當今社會各個領域，包括科研和實驗研究，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有著不可代替的作用，數(shù)據(jù)采集和處理進行得越及時，工作效率就越高，取得的經(jīng)濟效益就越大 。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能的好壞主要取決于它的精度和速度，在保證精度的條件下，還要盡可能地提高采樣速度，以滿足實時采集 、 實時處理和實時控制的要求 。 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)的設計上應該盡量滿足通用性和可擴展性。在高度發(fā)展的當今中，科學技術的突飛猛進和生產(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)基礎上。人們只有從外界獲取大量準確、可靠的信息經(jīng)過一系列的科學分析、處理、加工與判斷，進而認識和掌握自然界與科學技術中的各種現(xiàn)象與其相關的變化規(guī)律，并通過相應的系統(tǒng)和方法實現(xiàn)科學實驗研究與生產(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)場設備的正常工作。所以對現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)采集是重要的前期基礎工作，然后再對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行傳輸和相應的處理工作，以滿足不同的需要。 如果 要對大量的實驗數(shù)據(jù)利用 Matlab 的數(shù)據(jù)分析處理功能進行處理，則首先要將實驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 Matlab 的數(shù)據(jù)格式，這無疑是一件十分繁雜的任務。若能直接從 Matlab環(huán)境下采集實驗數(shù)據(jù)，無疑對與實驗分析和數(shù)據(jù)處理都是有益的。 Matlab(Version )的數(shù)據(jù)采集箱 DAQ (Data Acquisition Toolbox) 為此提供一個實現(xiàn)直接數(shù)據(jù)采集的平臺。利用該工具箱配以適當?shù)臄?shù)據(jù)采集卡不僅可以進行實時數(shù)據(jù)采集，而且還可以進行實時 顯示和 控制，由此還可以組建成為自動測試分析系統(tǒng)。 利用該數(shù)據(jù)采集工具箱可以方便地建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 。 基于 MATLAB 實時串口數(shù)據(jù)采集 ， 將采集的數(shù)據(jù)進行時間同步和字對齊處理，并在Matlab 的工具箱支持下實時顯示數(shù)據(jù)曲線，具有重要的意義。 論文 的組織結(jié)構(gòu) 摘要 。 闡述了此次設計的 總思路，利用 MATLAB 接收目標系統(tǒng)串口通信實時數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)進行時間同步和字對齊處理 ，并在 MATLAB 的工具箱支持下實時顯示數(shù)據(jù)曲線 。 。 介紹了 MATLAB 實時 串口數(shù)據(jù)采集的研究現(xiàn)狀 及發(fā)展趨勢 、 研究的目的5 和意義，說明了此設計的實用價值。 實時串口數(shù)據(jù)采集概要 。 對此設計中的理論知識 進行 概述， 是 設計過程中所需要的理論和條件支撐，以便設計的順利進行。 。 大致描述了該設計的設計與實現(xiàn) 方法 ，是設計過程中所需要的實踐環(huán)節(jié)。 4. 基于 MATLAB 的實時串口數(shù)據(jù)采集與曲線顯示的具體做法。 詳細的給出了完成此次設計的思路和具體做法 。 有了 正確的 過 程， 便 會 得出 結(jié) 論 ， 結(jié)論 部分 即 是對此次設計結(jié)果的一個說明。 本文總的來說是按照從抽象的概念描述到具體實現(xiàn)方法步驟的寫作思路來完成的。 2 Matlab 實時串口數(shù)據(jù)采集概要 Matlab 的 serial 類 串行接口 （ Serial Interface） 簡稱串口，也稱串行通信接口（通常指 COM 接口），是采用串行通信方式的擴展接口。 串口的出現(xiàn)是在 1980 年前后，數(shù)據(jù)傳輸率是115kbps～ 230kbps。串口出現(xiàn)的初期是為了實現(xiàn)連接計算機外設的目的，初期串口一般用來連接鼠標和外置 Modem 及老式攝像頭和寫字板等設備 。串口也可以應用于由于兩臺計算機（或設備）之間的互聯(lián)及數(shù)據(jù)傳輸。 串行接口是指數(shù)據(jù)一位 一 位地順序傳送，其特點是 通信線路 簡單，只要一對傳輸線就可以實現(xiàn)雙向通信，并可以利用電話線，從而大大降低了成本，特別適用于遠距離通信，但傳送速度較慢。 由于串口（ COM）不支持熱插拔及傳輸速率較低目前部分新主板和大部分便攜電腦已開始取消該接口，目前串口多用于工控和測量設備以及部分通信設備中。 自 版本起， Mathworks 公司在軟件中增加了 Instrument Control Toolbox，提供了對串口通信 的正式支持。利用該工具箱的 serial 及其相關函數(shù)，能可靠地進行串行通信。 儀器控制工具箱 serial 類的主要特點如下： (1)支持基于 GPIB 總線 (IEEE48 HPIB 標準 )、 VISA 總線、串行接口 (RS23RS42 RS485)的通信標準； (2)支持二進制和文本 (ASCII)兩種數(shù)據(jù)的通信，文本方式支持 (standard mands for programmable instruments)語言； (3)支持異步通信和同步通信； (4)支持基于事件驅(qū)動的通信。 6 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù) （ Data） 也稱觀測值，是實驗、測量、觀察、等的結(jié)果，常以數(shù)量的形式給出。數(shù)據(jù)采集 （ Data Acquisition） ，又稱數(shù)據(jù)獲取，就是 將 被測對象 (外部世界、現(xiàn)場 )的各種參量 (可以是量，也可以是化學量、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， 最后把 系統(tǒng)需要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 ， 是管理系統(tǒng)使用前的一個數(shù)據(jù)初始化過程。數(shù)據(jù)采集技術廣泛 應 用在 信號檢測、信號處理、儀器儀表等領域 ， 比如攝像頭，麥克風，都是數(shù)據(jù)采集工具 ， 隨著數(shù)字化技術的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術也呈現(xiàn)出速度更高、通道更多、數(shù)據(jù)量更大的發(fā)展態(tài)勢。 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 的 時間（稱采樣周期）對同一點數(shù)據(jù)重復采集。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。數(shù)據(jù)測量方法有接觸式和非接觸式，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)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一種應用極為廣泛的模擬量測量設備，其基本任務是把信號送入計算機或相應的信號處理系統(tǒng)，根據(jù)不同的需要進行相應的計算和處理。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。 在數(shù)據(jù)采集中，一般將待測對象的信號通過 傳感 器和 A／ D轉(zhuǎn)換器或其它專業(yè)測試儀器 (如 TDS3000系列數(shù)字式示波器 )，把數(shù)據(jù)傳到計算機。編制計算機與測試儀器的接口程序可使用 C++ Builder、 VB等編程語言。數(shù)據(jù)采集到計算機后要進行各種處理。如FFT、各種方法的