【正文】 簡(jiǎn)單 和系統(tǒng) 便 捷等 優(yōu)勢(shì) 。在文章的 最后 則提供了一些 應(yīng)用該系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的實(shí)例。 第 1 頁(yè) 1 緒 論 課題背景 數(shù)據(jù)就是科學(xué)實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)等所獲得的和用于科學(xué)研究、技術(shù)設(shè)計(jì)、查證、決策等的數(shù)值，是實(shí)驗(yàn)、測(cè)量、等的結(jié)果，常以數(shù)量的形式給出，用于作為結(jié)論的論據(jù)。 MATLAB 產(chǎn)品系列被廣泛應(yīng)用于包括信號(hào)與圖像處理、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通信、系統(tǒng)仿真等諸多領(lǐng)域。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于 20 世紀(jì) 50 年代， 1956 年美國(guó)首先研究了用在軍事上的測(cè)試系統(tǒng)，目標(biāo)是測(cè)試中不依靠相關(guān)的測(cè)試文件，由非熟練人員進(jìn)行操作，并且測(cè)試任務(wù)是由測(cè)試設(shè)備高速自動(dòng)控制完成的。由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (DAS)。 第 2 頁(yè) 現(xiàn)在，數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域正在發(fā)生著重要的變化。 數(shù)據(jù)采集與控制 數(shù)據(jù)采集已長(zhǎng)時(shí)間地被認(rèn)為與數(shù)據(jù)記錄及其它數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)相等同。 （ 1） 過(guò)采樣（ Over Sampling）。 （ 3） 等效時(shí)間采樣（ Equivalent Time Sampling ）。 （ 1） 掃描式采集（ Scanning Acquisition）：時(shí)分制、多通道巡回采集。采集子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將客觀世界被測(cè)對(duì)象信號(hào)采集和轉(zhuǎn)換為能被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)的功能等；計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的控制、存儲(chǔ)和處理等功能，計(jì)算機(jī)起著對(duì)采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理、統(tǒng)計(jì)分析、提供人機(jī)接口與其他計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信和交換的功能。根據(jù)不同的要求，在 PC機(jī)上利用MATLAB 以及二次編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與處理。全部信號(hào)源 傳感器 信號(hào) 處理 數(shù)據(jù)采集設(shè)備 PC MATLAB軟件 環(huán)境 信號(hào)處理分析 第 4 頁(yè) 數(shù)據(jù)的時(shí)域和頻域波形以圖形方式直觀地呈現(xiàn)于用戶(hù)面前。 系統(tǒng)的特點(diǎn)和性能指標(biāo) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般具有 以下幾個(gè) 特點(diǎn) 。 數(shù)據(jù)采集工具箱 MATLAB 硬件 驅(qū)動(dòng)程序 硬件 磁盤(pán)文件 傳感器 執(zhí)行器 數(shù)據(jù)采集引擎 硬件驅(qū)動(dòng)程序適配器 M 文件函數(shù) 第 5 頁(yè) （ 4） 數(shù)據(jù)采集過(guò)程一般都具有“實(shí)時(shí)”特性，實(shí)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)是能滿(mǎn)足實(shí)際需要；對(duì)于通用采集系統(tǒng)一般希望有盡可能高的速度，以滿(mǎn)足更多的應(yīng)用環(huán)境。 系統(tǒng)分辨率 系統(tǒng)分辨率是指數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以分辨的輸 入信號(hào)的最小變化量。 A/D轉(zhuǎn)換器的精度是系統(tǒng)精度的極限值。系統(tǒng)精度是系統(tǒng)的實(shí)際輸出值與理論輸出值之差，它是系統(tǒng)各種誤差的總和，通常表示為滿(mǎn)度值的百分?jǐn)?shù)。而在實(shí)際用途中，多用對(duì)數(shù)和比值來(lái)表示一個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的 第 6 頁(yè) 動(dòng)態(tài)范圍， 指某個(gè)確定的物理量的變化范圍。當(dāng)采樣保持器的輸出已充分逼近輸入信號(hào)（按給定精度）時(shí)，在控制命令的作用下，采樣保持器由采樣狀態(tài)進(jìn)入保持狀態(tài)，A/D 轉(zhuǎn)換 器開(kāi)始進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完畢后輸出數(shù)字信號(hào)。如果被測(cè)信號(hào)變化速率較慢， 可以不用采樣保持器，直接進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。模擬開(kāi)關(guān)分時(shí)將各路采樣 /保持器切換到 A/D 轉(zhuǎn)換器上，進(jìn)行 模數(shù)轉(zhuǎn)換。相對(duì)于前兩種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)形式的數(shù)據(jù)采集速度最快，但所用的硬件電路復(fù)雜，成本較高。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的 視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如 C、 Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。幸運(yùn)的是，開(kāi)發(fā) MATLAB 的 MathWorks公司為廣大的應(yīng)用者提供了應(yīng)用程序接口 (API， Application Program Interface)和編譯器 (Compiler)。在國(guó)外， MATLAB 已 經(jīng)經(jīng)受了多年考驗(yàn)，在歐美高校， MATLAB 已經(jīng)成為線(xiàn)性代數(shù)，自動(dòng)控制理論，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，數(shù)字信號(hào)處理等高級(jí)課程的基本教學(xué)工具；成為大學(xué)生，碩士生，博士生必須掌握的基本技能。它具有如下特點(diǎn)： 是一種通過(guò)使用與 PC機(jī)兼容的、即插即用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備在 MATLAB 環(huán)境中的架構(gòu)；支持模擬信號(hào)的輸入輸出以及數(shù)字信號(hào)的輸入、輸出，子系統(tǒng)還包括同步模擬輸入輸出的轉(zhuǎn)換；支持聲卡；事件驅(qū)動(dòng)采集。 MATLAB 在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用 數(shù)據(jù)采集工具箱集成于 MATLAB 中，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，可以對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，或者存儲(chǔ)后再進(jìn)行處理，或者針對(duì)數(shù)據(jù)分析的需要對(duì)測(cè)試條件的設(shè)立進(jìn)行不斷的更新。MATLAB 則是一種功能強(qiáng)大、計(jì)算效率高、交互性好的數(shù)學(xué)計(jì)算和可視化計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言 ,它將數(shù)值分析、信號(hào)采集與處理和圖形顯示有機(jī)地融為一體 ,形成了一個(gè)極其方便、用戶(hù)界面友好的操作環(huán)境。在數(shù)據(jù)采集時(shí)，所要采用的是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，對(duì)于某些應(yīng)用場(chǎng)合，可以利用計(jì)算機(jī)上所附帶的聲卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集任務(wù)。另外在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，可以插若干塊聲卡，組成多通道數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) MATLAB 提供了一個(gè)數(shù)據(jù)采集工具箱 (Data Acquisition Toolbox),在該數(shù)據(jù)采集工具箱中 ,有一整套的命令和函數(shù) ,可用來(lái)直接控制與 PC機(jī)兼容的數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 ,因此 ,利用 MATLAB 的這一工具箱便可進(jìn)行聲音信號(hào) 的采集。數(shù)據(jù)分析部分主要實(shí)現(xiàn)以下功能 。 (4)顯示聲音信號(hào)數(shù)據(jù)的時(shí)域圖和頻譜圖 。而信號(hào)分析功能是將采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)、頻域分析和各項(xiàng)數(shù)值分析等。若缺省設(shè)置則系統(tǒng)采用一個(gè)數(shù)據(jù)通道、手動(dòng)觸發(fā)方式啟動(dòng)工作。winsound39。SampleRate39。 % 從 AI中獲取實(shí)際采樣速率 set(AI,39。,39。Triggercondition39。 % 設(shè)置為電壓上升至某值后觸發(fā) set(AI,39。TriggerDelay39。, 39。timeout39。同時(shí) , MATLAB 能夠記錄采集設(shè)備的硬件屬性、采集的啟動(dòng)時(shí)刻、采集時(shí)間、采樣頻率及采樣通道等信息 ,如果采集過(guò)程中出現(xiàn)了錯(cuò)誤 ,則出錯(cuò)的時(shí)刻、錯(cuò)誤產(chǎn)生的來(lái)源等信息也都會(huì)被記錄下來(lái)供后續(xù)工作 參考 。data1=0。 end 第 14 頁(yè) 數(shù)據(jù)分析 在設(shè)計(jì)該部分時(shí) ,不僅要求實(shí)現(xiàn)能從數(shù)據(jù)采集部分直接獲取數(shù)據(jù) ,還需實(shí)現(xiàn)能從文件中讀取以前所保持好的數(shù)據(jù)。Magnitude (dB)39。Frequency Components of Ining Signal39。 AI = analoginput(39。 chan = addchannel(AI,1)。,10000) % 設(shè)置采樣速率為 10000Hz ActualRate = get(AI,39。TriggerChannel39。,39。Triggercondition39。 % 設(shè)置為電壓上升至某值后觸發(fā) set(AI,39。TriggerDelay39。, 39。timeout39。在這里首先將所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，然后轉(zhuǎn)化成分貝，并顯示結(jié)果的實(shí)數(shù)部分。) xlabel(39。) （ 5） 清除內(nèi)存中的設(shè)備對(duì)象 。 第 17 頁(yè) 5 結(jié)語(yǔ) MATLAB具備高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化的科學(xué)工程計(jì)算功能，支持解釋性語(yǔ)言輸入，編程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，具有豐富的數(shù)學(xué)函數(shù)功能支持 。 但是， 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(mǎn)足實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)處理和實(shí)時(shí)控制的要求。winsound39。SampleRate39。 % 從 AI中獲取實(shí)際采樣速率 set(AI,39。,39。Triggercondition39。 % 設(shè)置為電壓上升至某值后觸發(fā) set(AI,39。TriggerDelay39。, 39。timeout39。 % 將采樣得到的數(shù)據(jù)保存到 data1,采樣時(shí)間保存到 time catch time=0。)。Signal Level (Volts)39。 % 對(duì)數(shù)據(jù)先作加窗處理 [b,a]=ellip(4,20,3000*2/Fs)。Magnitude (dB)39。Frequency Components of Ining Signal39。, num2str(maxindex), 39。A（萬(wàn)kWh）shg1Pshg1PshfPb b39。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% 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