【正文】 ce） 系統(tǒng)。 （ 2） 并行式采集（ Parallel Acquisition)：多個(gè)通道同步并行采集，每個(gè)通道采用一個(gè)獨(dú)立的 A/D 轉(zhuǎn)換器，通道 采集速率只取決于 A/D 的轉(zhuǎn)換速率，與通道數(shù)無關(guān)。 而常見 的采集方式則有以下幾種。主要是對于重復(fù)的周期波形進(jìn)行等效時(shí)間采樣。在通信和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的采集中，發(fā)展了一種欠采樣技術(shù)，即采樣頻率 fs 可以低于信號頻率 fch，但信號的頻帶寬度不得大于 ，利用采樣信號產(chǎn)生的高次諧波，將采樣后的信號移至第二或者更高的奈奎斯特區(qū)。采樣方式中最早是過采樣，根據(jù)采樣定理，采樣頻率 fs必須高于被采信號最高頻率 fch 的兩倍，才不致產(chǎn)生頻率混疊現(xiàn)象。 采集和采樣方式 在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，有許多采樣方式，以下介紹幾種常見的采樣方式。在工作時(shí) ,一些要打印出硬拷貝 ,而另一些則把采集的數(shù)據(jù)饋送給主計(jì)算機(jī)處理。本文評述了近期市場上的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品 ,并進(jìn)一步指出了這些產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。首先 ,分布式控制應(yīng)用場合中的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正在發(fā)展。該階段數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用更先進(jìn)的模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，通過簡單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴(kuò)展或修改系統(tǒng)，迅速地組成一個(gè)新的系統(tǒng)。目前有的 DAS 產(chǎn)品精度已達(dá) 16位，采集速度每秒達(dá)到幾十萬次以上。 20 世紀(jì) 90年代至今，在國際上技術(shù)先進(jìn)的國家，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)在軍事 、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。 20 世紀(jì) 70年代中后期，隨著微型機(jī)的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計(jì)算機(jī)溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(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)。它的一大特性是有眾多的面向具體應(yīng)用的工具箱和仿真塊，包含了完整的函數(shù)集用來對信號圖像進(jìn)行處理。在當(dāng)今社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，包括科研和實(shí)驗(yàn)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(jìn)行得越及時(shí)，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（ Data Acquisition）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(dāng)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理或存儲(chǔ)記錄的過程。 DAQ 目 錄 1 緒論 .............................................................. 1 課題背景 .................................................... 1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 .................................... 1 采集和采樣方式 .............................................. 2 2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .................................................. 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .................................................... 3 系統(tǒng)的特點(diǎn)和性能指標(biāo) ........................................ 4 系統(tǒng)分辨率 ............................................ 5 系統(tǒng)精度 .............................................. 5 采集速率 .............................................. 5 動(dòng)態(tài)范圍 .............................................. 5 系統(tǒng)常見的幾種結(jié)構(gòu)形式 ...................................... 6 多通道共享采樣 /保持器和 A/D 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ........ 6 多通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ................................ 6 多通道并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ................................ 7 分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) .................................... 7 3 MATLAB 及聲卡 ..................................................... 9 MATLAB 簡介 ................................................. 9 數(shù)據(jù)采集工具箱及聲卡簡介 .................................... 9 MATLAB 在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用 .................................. 10 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ..................................................... 11 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................... 11 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) ............................................... 12 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) ............................................... 12 聲音信號采集的硬件配置 ............................... 12 數(shù)據(jù)采集 ............................................. 13 數(shù)據(jù)分析 ............................................. 14 應(yīng)用實(shí)例 ................................................... 14 5 結(jié)語 ............................................................. 17 [參考文獻(xiàn) ] ........................................................ 18 附錄 .............................................................. 19 致謝 ............................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 關(guān)鍵詞： 基于 MATLAB；基于聲卡； 數(shù)據(jù)采集 The System Design Of Data Acquisition Based On The MATLAB Abstract： MATLAB has the function of highperformance numerical putation and visual scientific engineering puting. It supports explanatory language input and the sound card, contains rich mathematical functions and has powerful data acquisition toolbox with simple programming. As the MATLAB data collection card, the sound card, pared to the conventional data collection card, endows with a low price, simple development and convenient system. This paper has discussed a design that bines the two kinds to conduct data collection. This paper has specifically introduced the background of this topic, the structure and the characteristics of nowadays data collection system. It has also introduced MATLAB and its data collection toolbox. By using the A/D, D/A conversion technique of the sound card and the function of MATLAB, I have presented a costeffective data collection and analysis design based on the sound card, and analyzed and described thoroughly the course and methods of data collection and analysis system by using MATLAB language programming. Finally, this paper has provided some examples which have applied this data collection system. Key words: Based on MATLAB。 并詳細(xì) 分析 和闡述了利用MATLAB 語言 編程實(shí)現(xiàn)該 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng) 的過程和辦法。 本文研究了一種將兩者結(jié)合進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì)辦法。 基于 MATLAB 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要： 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，支持解釋性語言輸入，編程實(shí)現(xiàn)簡單，具有豐富的數(shù)學(xué)函數(shù)功能支持 ，并擁有功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集工具箱，支持聲卡 。聲卡作為 MATLAB 的 數(shù)據(jù)采集卡 相對于常規(guī)的數(shù)據(jù)采集卡， 具有價(jià)錢低廉、開發(fā) 簡單 和系統(tǒng) 便 捷等 優(yōu)勢 。 在文章里具體 介紹了 該課題的 背景 ,當(dāng)今數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) ， 介紹了MATLAB 及其數(shù)據(jù)采集工具箱 , 利用聲卡的 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換技術(shù) 和 MATLAB 的功能 ,提 出了一種 高性價(jià)比的 基于聲卡的數(shù)據(jù)采集與分析方案。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。 Based on sound card。 第 1 頁 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)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就是將溫度、壓力、流量、位移等模擬量采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)字 量，并進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯或打印的系統(tǒng)。 MATLAB 產(chǎn)品系列被廣泛應(yīng)用于包括信號與圖像處理、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通信、系統(tǒng)仿真等諸多領(lǐng)域。而 MATLEB 提供的數(shù)據(jù)采集工具箱匯集了 MATLEB 集成的 M 文件和 MEX 文件動(dòng)態(tài)連接庫，可以實(shí)時(shí)顯示通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集硬件采集的數(shù)據(jù)。 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 年美國首先研究了用在軍事上的測試系統(tǒng)，目標(biāo)是測試中不依靠相關(guān)的測試文件，由非熟練人員進(jìn)行操作，并且測試任務(wù)是由測試設(shè)備高速自動(dòng)控制完成的。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過了傳統(tǒng)的自動(dòng)檢測儀表和專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此獲得了驚人的發(fā)展。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)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 第 2 頁 現(xiàn)在，數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域正在發(fā)生著重要的變化。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(gè)人計(jì)算機(jī)兼容的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)量也在增加。 數(shù)據(jù)采集與控制 數(shù)據(jù)采集已長時(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。但是 ,隨著分布式控制在各個(gè)領(lǐng)域里越來越普遍地應(yīng)刷 ,數(shù)據(jù)采集設(shè)備開始同控制設(shè)備相結(jié)合。 （ 1） 過采樣（ Over Sampling）。 （ 2） 欠采樣（ Under Sampling）。 （ 3） 等效時(shí)間采樣（ Equivalent Time Sampling ）。 （ 4） 變速率變分辨率采樣 。 （ 1） 掃描式采集（ Scanning Acquisition）：時(shí)分制、多通道巡回采集。 （ 3） 交替采集（ Internative Acquisition）：一個(gè)通道由多個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器交替采集，使每個(gè)通道采樣速率等于多個(gè) A/D 的轉(zhuǎn)換速率之和，可以高于單個(gè) A/D 的轉(zhuǎn)換速率。采集子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將客觀世界被測對象信號采集和轉(zhuǎn)換為能被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號的功能等；計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對采集數(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。模擬信號由傳感器采得經(jīng)過信號調(diào)理模塊送入數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備。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。 圖 1 一般的外置式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 整個(gè)系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析兩大部分，以友好的圖形界面與用戶進(jìn)行交互溝通。全部信號源 傳感器 信號 處理 數(shù)據(jù)采集設(shè)備 PC MATLAB軟件 環(huán)境 信號處理分析 第 4 頁 數(shù)據(jù)的時(shí)域和頻域波形以圖形方式直觀地呈現(xiàn)于用戶面前。 圖 2給出了基于 MATLAB 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的簡圖，主要部件數(shù)據(jù)采集工具