數(shù)據(jù)采集論文精選(九篇)

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第1篇：數(shù)據(jù)采集論文范文

NI-PCI6221是一款低價位多功能M系列數(shù)據(jù)采集板卡,具有單端16路/差分8路模擬輸入,分辨率高達16bit,采樣速率為250KS/s,輸入最小電壓范圍為±200mV,最大電壓范圍為±10V,板上自帶4095字節(jié)內(nèi)存.

2系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1系統(tǒng)功能設(shè)計軟件設(shè)計是整個系統(tǒng)設(shè)計的核心,軟件設(shè)計部分采用層次化和模塊化思想,將整個系統(tǒng)劃分分若干模塊,模塊化的程序結(jié)構(gòu)不但使整個系統(tǒng)清晰明了,而且方便進行程序維護.基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示.該系統(tǒng)軟件部分包含了系統(tǒng)啟動、用戶登錄、系統(tǒng)菜單、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)回放6個功能模塊.

2.2系統(tǒng)界面設(shè)計本文針對6個功能模塊分別開發(fā)了相應(yīng)的界面.

2.2.1系統(tǒng)啟動界面系統(tǒng)啟動界面如圖3所示.它包含了簡單個人信息,綠色橫條是系統(tǒng)啟動條,顯示啟動進度,系統(tǒng)100%加載成功后,單擊進入登錄界面按鈕可以跳轉(zhuǎn)到用戶登錄界面,單擊退出啟動界面按鈕則直接退出系統(tǒng).

2.2.2用戶登錄界面用戶登錄界面如圖4所示.它要求輸入用戶名和密碼,功能是進行身份認證,認證通過后顯示登錄成功,一旦登錄成功會自動進入到系統(tǒng)菜單界面,如果不能通過認證,只能通過退出按鈕來退出系統(tǒng).

2.2.3系統(tǒng)菜單界面系統(tǒng)菜單界面如圖5所示.它由一列按鈕構(gòu)成,菜單程序運行后按鈕被激活,分別單擊數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)回放按鈕可跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)界面,單擊退出按鈕返回到菜單按鈕被激活前狀態(tài).

2.2.4數(shù)據(jù)采集界面數(shù)據(jù)采集界面如圖6所示.它模擬實現(xiàn)了兩路信號的采集,一路是電壓信號,一路是溫度信號.信號選擇開關(guān)用于進行信號選擇,通過信號選擇開關(guān)既可以采集單路信號數(shù)據(jù),也可以同時采集雙路信號數(shù)據(jù).針對溫度信號設(shè)計了溫度表盤,可精確顯示溫度值,另外還設(shè)定了溫度下限和上限值,將溫度限定在一個范圍內(nèi),一旦超出這個范圍,報警指示燈就會亮起來.數(shù)據(jù)采集界面包含了一些基本參數(shù)設(shè)置,此外還有返回和暫停兩個按鈕,單擊暫停按鈕,系統(tǒng)暫停連續(xù)采集數(shù)據(jù),暫停中狀態(tài)表現(xiàn)為數(shù)據(jù)信息停留在某一刻,單擊返回按鈕,可返回至系統(tǒng)菜單界面.李琳芳等院基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計

2.2.5數(shù)據(jù)處理界面數(shù)據(jù)處理界面如圖7所示.它包含了電壓和溫度兩路信號,對電壓信號分別進行了濾波、頻譜分析、峰值壓縮,對溫度信號進行了均值壓縮.此外還有溫度表盤、一列選擇開關(guān)、系統(tǒng)參數(shù)配置信息、暫停和返回按鈕.濾波處理是信號處理中常用的一種手段,對于濾波處理,觀察圖7,可發(fā)現(xiàn)濾波后的電壓信號清晰平滑,便于觀察.頻譜分析主要是求出信號的頻域描述,有助于更全面地認知信號信息,進行信號特征提取.根據(jù)奈奎斯特準則,信號帶寬小于采樣頻率的1/2,便能防止出現(xiàn)頻譜混疊現(xiàn)象,恢復出原始信號,本文設(shè)置采樣頻率為1000Hz.觀察圖7發(fā)現(xiàn)電壓幅度譜主要集中在0~50Hz,這是因為在實際工程中,為了恢復出高保真信號,要求信號帶寬小于采樣頻率的1/10,加之軟件仿真環(huán)境理想,因此信號幅度譜主要處于50Hz頻段內(nèi).壓縮采樣是利用算法在保留信號信息的同時進行壓縮處理,壓縮處理可縮減數(shù)據(jù)體積,有利于傳輸.本文對電壓信號進行了峰值壓縮,對溫度信號進行了均值壓縮,設(shè)置壓縮因子均為10,即對于電壓信號,每10個采樣值中標記出最大值,對于溫度信號,每10個采樣值中標記出平均值.電壓信號峰值壓縮后方便獲取峰值信息,溫度信號均值壓縮后方便獲取平均溫度.

2.2.6數(shù)據(jù)回放界面數(shù)據(jù)回放界面如圖8所示.可以讀取之前存儲的數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)再現(xiàn).通過文件路徑找到之前數(shù)據(jù)所在位置,并通過選擇開關(guān)按鈕選擇回放的信號,接著運行系統(tǒng)回放程序,便可觀察回放的數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)回放界面包含了電壓和溫度兩路信號的回放,回放的數(shù)據(jù)結(jié)果以波形和表格數(shù)值兩種形式呈現(xiàn).觀察圖8發(fā)現(xiàn)在電壓和溫度波形始端有段空白區(qū)域,這是由于之前存儲的文件中包含一些非數(shù)值的說明信息,是不能夠被讀取的.

3小結(jié)

第2篇：數(shù)據(jù)采集論文范文

多路視頻數(shù)據(jù)實時采集的軟件實現(xiàn)

常永亮(飛行試驗研究院測試所陜西西安710089)

【摘要】介紹了視頻數(shù)據(jù)的采集、多路視頻數(shù)據(jù)間的切換、視頻數(shù)據(jù)的保存及基于C/S結(jié)構(gòu)的實時視頻數(shù)據(jù)傳輸與顯示，在對四路飛行視頻數(shù)據(jù)進行實時采集的運行時，各項需求已達到要求。

【關(guān)鍵詞】視頻數(shù)據(jù)、Divx編碼、RTP/RTCP協(xié)議、TCP/UDP協(xié)議、媒體流、幀

1引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們將計算機技術(shù)引入視頻采集、視頻處理領(lǐng)域，用計算機處理視頻信息和用數(shù)字傳輸視頻數(shù)據(jù)在很多領(lǐng)域已有廣泛的應(yīng)用，在我們的飛機試飛中也被大量的應(yīng)用。

視頻圖像采集的方法較多，基本可分為2大類：數(shù)字信號采集和模擬信號采集。前者采用圖像采集芯片組完成圖像的采集、幀存儲器地址生成以及圖像數(shù)據(jù)的刷新；除了要對采集模式進行設(shè)定外，主處理器不參與采集過程，我們只要在相應(yīng)的幀存儲器地址取出采集到的視頻數(shù)據(jù)即可得到相應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)，這種方法，無論在功能、性能、可靠性、速度等各方面都得到了顯著的提高，但成本高。后者采用通用視頻A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)圖像的采集，其特點是數(shù)據(jù)采集占用CPU的時間，對處理器的速度要求高，成本低、易于實現(xiàn)，能夠滿足某些圖像采集系統(tǒng)的需要。

此系統(tǒng)要求每秒采最大25幀（設(shè)為可調(diào)），客戶端實時顯示最大25幀（設(shè)為可調(diào)），保存為MPEG4格式，畫面要求為最大分辯率為1024X768。

多路視頻實時采集使用的是VisionRGB-PRO卡（英國Datapath公司），此卡可同時實時采集兩路視頻數(shù)據(jù)，基本達到了本系統(tǒng)的要求，再用一臺VGA矩陣切換器將前端數(shù)據(jù)源的四路視頻數(shù)據(jù)進行人為切換采集。

2硬件環(huán)境的構(gòu)建（硬件框架）

圖一系統(tǒng)硬件框架圖

上圖為整個采集系統(tǒng)的硬件框架。

此采集系統(tǒng)主要實現(xiàn)對前端四路視頻數(shù)據(jù)的人為切換式實時采集，在服務(wù)器端可同時采集和儲存兩路視頻數(shù)據(jù)（在此只用一個視頻采集卡），也可以一次只采集一路視頻數(shù)據(jù)，再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實時傳輸?shù)娇蛻舳孙@示,服務(wù)器端也實時顯示所采集的視頻。

在進行視頻切換方面可在服務(wù)器端或客戶端自行切換，在服務(wù)器端可通過串行口操作VGA矩陣切換進行相應(yīng)的視頻輸入輸出口的切換，在客戶端可通過網(wǎng)絡(luò)－服務(wù)器程序相應(yīng)模塊－串行口－VGA矩陣切換進行相應(yīng)的視頻輸入輸出口的切換。

3軟件實現(xiàn)概述

3.1服務(wù)器端的實現(xiàn)

圖二服務(wù)器端程序流程圖

上圖為服務(wù)器端實時采集視頻的程序流程圖。視頻數(shù)據(jù)量較大,這就要求視頻數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有實時采集,大容量存儲和實時處理的特點。在服務(wù)器端的實現(xiàn)是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，在此也承擔了大量的工作，因此對軟件和硬件方面要求也很高就成為必然。

軟件要實現(xiàn)對視頻數(shù)據(jù)的實時采集（最多兩路）、控制視頻接口、把視頻數(shù)據(jù)實時編碼保存并發(fā)送到多個客戶端。以上就是要在服務(wù)器上實現(xiàn)的主要功能。

在采集方面最主要的是要有實時性，在此以事件驅(qū)動的方法從端口獲取數(shù)據(jù)，采集到視頻數(shù)據(jù)流在桌面顯示的同時再編碼保存，視頻采集的數(shù)據(jù)要經(jīng)軟件的相應(yīng)模塊將其設(shè)為位圖型式的視頻幀，以利于在服務(wù)器端的顯示和編碼保存，在此采用Divx編碼，Divx編碼后形成以幀為格式的MPEG4流。Divx解碼也是以幀的格式解壓，因此有利于向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)時以幀為單位發(fā)送視頻數(shù)據(jù)流。

此處用到Divx編碼就不得不把Divx編碼作簡要的介紹。

DivX由DivXNetworks公司開發(fā)的，即為我們通常所說的DVDrip格式，它采用了MPEG4的壓縮算法同時又綜合了MPEG-4與MP3各方面的技術(shù)，也就是使用DivX壓縮技術(shù)對DVD盤片的視頻圖像進行高質(zhì)量壓縮，同時用MP3或AC3對音頻進行壓縮，然后再將視頻與音頻合成并加上相應(yīng)的外掛字幕文件而形成的視頻格式。其畫質(zhì)直逼DVD并且體積只有DVD的數(shù)分之一。這種編碼對機器的要求也不高，所以DivX視頻編碼技術(shù)可以說是一種對DVD造成威脅最大的新生視頻壓縮格式,實際上Divx=（視頻）MPEG4+（音頻）MP3。

媒體流分為四個流：視頻流、音頻流、文本流、MIDI流，用視頻卡采集的是兩路視頻流，保存時每路視頻流多加了一個文本流，文本流主要應(yīng)客戶要求加入的服務(wù)器時間和一些人為輸入的文本信息，在記錄兩個媒體流時一般有兩種記錄方法，在此采用的是將視頻流和文本流記到一個文件中的方式，這樣有利于文件以后的保存和查閱。

在采集軟件實現(xiàn)方面主要應(yīng)用了相應(yīng)的SDK（Softwaredevelopmentkit）和API(應(yīng)用編程接口)，還可用VFW(VideoforWindows)。但后一種方法實現(xiàn)簡單單路視頻采集卡可以，對于多路視頻的采集用第一種方法更加靈活，但實現(xiàn)比第二種復雜的多。在服務(wù)器實現(xiàn)軟件方面主要有以下幾大塊：一是采集；二是保存；三是向客戶端發(fā)送；四是串口的通行；五圖像的形成；六是桌面顯示；七是對圖像亮度、顏色、位置等的調(diào)整；采集通道、采樣率、采集時間的選擇；等等。

在服務(wù)器端各方面協(xié)調(diào)工作是關(guān)鍵，程序啟動首先默認上次設(shè)定的視頻采集卡通道，如有視頻數(shù)據(jù)就顯示、保存，如果沒有視頻數(shù)據(jù)就等待，如果要調(diào)整視頻采集卡通道可用串口給VGA矩陣切換器發(fā)送相應(yīng)的命令讓VGA矩陣切換器進行相應(yīng)的輸入輸出通道切換。也可經(jīng)客戶端經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到服務(wù)器串口到VGA矩陣切換器進行VGA矩陣切換器相應(yīng)的輸入輸出通道切換（在后面介紹客戶端時再介紹）。每次切換后將自動保存原視頻文件，如切換后有視頻數(shù)據(jù)將自動重新生成一個新的視頻文件。

在服務(wù)器桌面顯示的畫面是沒經(jīng)任何編碼處理的，但網(wǎng)絡(luò)傳輸和保存的視頻數(shù)據(jù)是經(jīng)Divx編碼的，這樣有力的減輕了網(wǎng)絡(luò)間傳輸和服務(wù)器的負擔。

用局域網(wǎng)實時傳輸視頻數(shù)據(jù)已在一些領(lǐng)域大量的應(yīng)用，局域網(wǎng)以有線局域網(wǎng)居多，因為有線局域網(wǎng)技術(shù)成熟、傳輸速度快，但是長時間傳輸大量視頻數(shù)據(jù)時也會引起傳輸速率不穩(wěn)定，引起數(shù)據(jù)堵塞，會導致視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量大幅度下降，容易引起畫面的重影、抖動、花屏、延遲等現(xiàn)象。

為了在局域網(wǎng)上有效的、高質(zhì)量的實時傳輸媒體流，需要多種技術(shù)的支持，包括網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議的選擇、編(解)碼技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸層質(zhì)量控制技術(shù)等等。

實時傳輸協(xié)議RTP是針對Internet上多媒體數(shù)據(jù)流的一個傳輸協(xié)議，實時傳輸控制協(xié)議RTCP負責管理傳輸質(zhì)量在當前應(yīng)用進程之間交換控制信息，RTP/RTCP協(xié)議只適合服務(wù)器端和客戶端相對動態(tài)的實時多媒體數(shù)據(jù)流傳輸。但是，對于圖像采集速度固定的實時視頻采集，有時會引起采集的數(shù)據(jù)來不及壓縮而直接丟棄而達不到實時的要求，所以沒有采用RTP/RTCP協(xié)議，而是從發(fā)送端出發(fā)，實時判斷網(wǎng)絡(luò)狀況，采用暫停發(fā)送的控制策略進行實時傳輸。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層質(zhì)量控制技術(shù)采用的是TCP/UDP協(xié)議，UDP是一種不可靠的、無連接的協(xié)議,UDP適用于一次只傳送少量數(shù)據(jù)、對可靠性要求不高的應(yīng)用環(huán)境。它不提供檢錯和糾錯功能，一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)堵塞時，大量的數(shù)據(jù)報文會丟失。對于Divx編解碼技術(shù)，是以幀為單位進行編解碼的，分為關(guān)鍵幀和非關(guān)鍵幀。在傳輸過程中，由于壓縮率比較高，只要一幀中錯一比特位，將影響其后的更多的比特位，直接造成圖像的模糊、花屏等現(xiàn)象。只有等到下一次關(guān)鍵幀的到來才有可能恢復圖像的清晰。為了保證傳輸?shù)恼_性，自己需要在應(yīng)用層制定協(xié)議。如此一來，只能選擇使用TCP來進行網(wǎng)絡(luò)通信，TCP的目的是提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，并在相互進行通信的設(shè)備或服務(wù)之間保持一個虛擬連接。TCP在數(shù)據(jù)包接收無序、丟失或在交付期間被破壞時，負責數(shù)據(jù)恢復。它通過為其發(fā)送的每個數(shù)據(jù)包提供一個序號來完成此恢復。再輔助以暫停發(fā)送的控制策略，較好的解決局域網(wǎng)中實時視頻傳輸容易引起的重影、抖動、花屏的問題。

為了達到視頻傳輸?shù)膶崟r性，總的思想是最少的發(fā)送冗余信息，最大程度上發(fā)送最新的視頻。

在服務(wù)器端視頻采集采用從VisionRGB視頻采集卡捕獲視頻圖像，得到的是位圖型式的視頻幀，然后用Divx編碼進行壓縮，通過Winsock實現(xiàn)壓縮后的視頻數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)中的實時傳輸，在客戶端接收完的數(shù)據(jù)交給Divx解碼器解壓，最后實現(xiàn)視頻顯示。如圖三所示:

圖三網(wǎng)絡(luò)間傳輸流程圖

如果局域網(wǎng)通信速率很高且狀態(tài)穩(wěn)定，則進行實時視頻傳輸就可以達到非常好的效果。但是在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常時會導致數(shù)據(jù)傳輸率不穩(wěn)定或明顯下降，造成發(fā)送端數(shù)據(jù)積壓。此時就要采取一定的策略來控制發(fā)送端（服務(wù)器端），以達到實時性的要求，暫停發(fā)送策略很好的解決了這一現(xiàn)象。使用此策略有時會有丟幀的現(xiàn)象(100M局域網(wǎng)沒有發(fā)現(xiàn)丟幀現(xiàn)象)，但就客戶端的要求是滿足的，在服務(wù)器端的采集、顯示、保存不受暫停發(fā)送策略的影響，也就是不會有丟幀的現(xiàn)象,雖然應(yīng)用了暫停發(fā)送策略，但已經(jīng)能夠滿足在客戶端實時監(jiān)控需求了。

3.2客戶端的實現(xiàn)

在上面講服務(wù)器端的實現(xiàn)時已經(jīng)大概講到客戶端的實現(xiàn)，因為只要把服務(wù)器端實現(xiàn)好客戶端實現(xiàn)難點就小的多。如圖四所示：

圖四客戶端程序流程圖

在客戶端也可以自行選擇要采集的通道，但對服務(wù)器端的采樣率等都不能通過客戶端進行設(shè)置，實現(xiàn)客戶端時主要是要實時監(jiān)聽和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)和判斷接受的視頻數(shù)據(jù)是否正常是否啟用暫停發(fā)送策略等。每秒接收的幀數(shù)可自行調(diào)節(jié)，但不能大于服務(wù)器端每秒采集的幀數(shù)。

在客戶端還要實時Divx解碼,如果不解碼就無法顯示，Divx解碼速度是完全可以達到實時顯示的要求。Divx解碼和顯示在不同的兩個線程中實現(xiàn)的，這樣做主要是為了顯示流暢。可以在兩個不同客戶端顯示兩個不同的視頻通道采集的數(shù)據(jù)。

4結(jié)論

本系統(tǒng)作為電視跟蹤系統(tǒng)的一部分,負責多路視頻數(shù)據(jù)的實時采集、存儲和視頻編解碼算法的實現(xiàn)、基于C/S結(jié)構(gòu)的實時視頻數(shù)據(jù)傳輸顯示，在通過各種測試后在試運行期間已達到本系統(tǒng)的預(yù)期要求，本系統(tǒng)還支持事后的視頻回放。

本系統(tǒng)的開發(fā)難點和重點在服務(wù)器端，服務(wù)器端的開發(fā)直接影響到整個系統(tǒng)開發(fā)。

參考文獻

[1]《Windows核心編程》Microsoft公司〔美〕著

第3篇：數(shù)據(jù)采集論文范文

掃描志愿者的人體尺寸基于中國標準化研究院2009年進行的中國成年人人體尺寸測量結(jié)果，該測量的樣本容量為3,000人，年齡跨度為18~70歲，測量項目共計161項。該志愿者的尺寸選擇參照與測量結(jié)果中的中國成年人男性50百分位的尺寸，由于志愿者很難達到每一項都完全符合50百分位，因此著重考慮其中6項，即身高、體重、胸圍、腰圍、臀圍及肩峰寬，該6項較為重要的人體尺寸的2009年中國標準化研究院最新測量結(jié)果以及目前最新的所公布的1988年中國成年人人體尺寸數(shù)據(jù)見表1。

2志愿者掃描

CT的全稱為computedtomography，即電子計算機斷層掃描，最早起源于1967年，由Hounsfield設(shè)計研發(fā)。CT掃描的基本原理是人體內(nèi)各組織器官對X射線具有不同的透過與吸收比，基于該透過與吸收比通過高靈敏度的相關(guān)儀器進行測量，然后通過電子計算機保存所測量的數(shù)據(jù)并進行相關(guān)處理，即可得到所測量的組織或器官的斷面圖像。CT掃描對生物醫(yī)學中復雜結(jié)構(gòu)重建可以提供良好的斷面成像。以中國標準化研究院2009年的人體尺寸測量結(jié)果為目標，選擇了一名身體各器官、骨骼等組織均無病變及相關(guān)病史且符合中國成年人男性50百分位尺寸的健康男性志愿者作為CT掃描對象。志愿者各項人體尺寸的測量方法與標準化研究院的尺寸測量方法一致，具體參考GB5703-2010《人體測量方法》[2]與GJB4856《中國男性飛行員人體尺寸測量》[3]，但由于缺乏專業(yè)的測量設(shè)備，因此只能按照相關(guān)的測量方法（如圖1所示）大致進行尺寸測量。經(jīng)過實地測量，該志愿者的主要6項人體尺寸與2009年中國標準化研究院所測量的中國成年人男性50百分位、45百分位及55百分位的尺寸對比如圖2所示，可知該志愿者的主要6項尺寸與中國成年人男性50百分位尺寸均較為符合。CT掃描如圖3所示，所使用的機器為美國通用多螺旋CT機，型號為LightSpeedVCT，掃描的具體參數(shù)為：管電壓120kV，管電流10mA，層厚0.625mm，層間距0.625mm，床速78.74mm/sec。全身CT掃描共計1,529張斷層圖像，以DICOM格式存儲，DICOM是美國國家電氣制造商協(xié)會制定的醫(yī)學圖像儲存與交換的標準格式，相比于CT掃描的膠片，DICOM格式的圖像更加清晰、儲存更加便捷，且所有像素點的坐標均可保證準確無誤[4]。圖4為具有代表性的志愿者CT掃描斷層圖像。通過CT掃描的斷層圖像對于胸腹部內(nèi)臟等器官組織的建模較難實現(xiàn)，還需借助于MRI磁共振成像掃描。MRI磁共振成像是用于檢查身體解剖學及生理學的醫(yī)用圖像技術(shù)，利用磁場及無線電波來對身體進行成像，可以更清晰地重現(xiàn)內(nèi)臟及韌帶等組織器官。對該志愿者進行d胸腹部內(nèi)臟的MRI掃描如圖5所示，掃描儀器型號為SIEMENSMAGNETOMAera1.5T，層厚為1.5mm。

3提取掃描點云數(shù)據(jù)

將CT及MRI掃描的DICOM數(shù)據(jù)導入醫(yī)學影響處理軟件Mimics中，通過閾值分割，基于骨骼、內(nèi)臟等在掃描圖像中的不同灰度值可分別進行提取，提取的點云數(shù)據(jù)可用于三維CAD幾何建模。圖6為基于該CT掃描的胸腹部骨骼的三維重建點云模型示例。

4結(jié)語

第4篇：數(shù)據(jù)采集論文范文

目前，適用于短距離的無線通信技術(shù)大致有藍牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)及Wifi技術(shù)。相比較而立，ZigBee技術(shù)以其功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、性價比高、擴展簡便及安全可靠等優(yōu)點成為構(gòu)建WSN的最佳選擇。本設(shè)計采用ZigBee技術(shù)，以Ad-Hoc方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，整個網(wǎng)絡(luò)采用簇-樹狀拓撲結(jié)構(gòu)。每一個結(jié)點采用CC2530芯片作為微處理器。CC2530的引腳端口與傳感器相連，形成數(shù)據(jù)采集的終端。

2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括三個基本模塊：底層數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)存儲管理模塊，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。底層數(shù)據(jù)采集模塊由CC2530所帶的電流、電壓、溫度、濕度、紅外、振動等傳感器組成，這些傳感器所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)CC2530中的8051單片機簡單處理后傳至數(shù)據(jù)傳輸模塊。數(shù)據(jù)傳輸模塊由ZigBee路由器結(jié)點組成，這一部分也由CC2530芯片擔當。這些路由器結(jié)點組成樹狀網(wǎng)絡(luò)，形成數(shù)據(jù)上傳至匯總結(jié)點的通道。數(shù)據(jù)存儲與管理模塊由ZigBee協(xié)調(diào)器與PC機組成，Zig-Bee協(xié)調(diào)器由CC2530擔當，與PC機用USB線進行連接，串口進行數(shù)據(jù)通信。PC機接收數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進行進一步的存儲與處理。PC上安裝有網(wǎng)卡，形成與Internet網(wǎng)的連接端口，從而滿足遠程監(jiān)控的需要。

3數(shù)據(jù)采集模塊隨機干擾的濾波設(shè)計

在無線傳感網(wǎng)進行數(shù)據(jù)采集的過程中，測量通道中串入隨機干擾是不可避免的。隨機干擾的出現(xiàn)會引起測量誤差，對遠程的監(jiān)控不利。因此，采取某種手段對采集數(shù)據(jù)進行濾波是保證采集數(shù)據(jù)準確性的前提。常用的數(shù)字濾波算法有算術(shù)平均濾波、加權(quán)平均濾波、中位值濾波、限值濾波等方法，本設(shè)計采用基于中位值濾波方法的中位值平均濾波方法。通常中位值濾波是對采集信號進行排序，取位于中間的數(shù)據(jù)作為一次的采樣數(shù)據(jù)。這種方法對高頻干擾和低頻干擾都有一定的濾除效果，但是對于某些變化快速的采集數(shù)據(jù)，如電流、電壓、振動等，不宜采用中位置濾波。中位值平均濾波方法是在中位值排序的基礎(chǔ)上，將最大和最小的數(shù)據(jù)去掉，然后將剩余的數(shù)據(jù)進行平均，最終將平均值作為一次采樣數(shù)據(jù)。因此無論對于緩慢變化的信號，還是對快速變化的信號，都能取得良好的濾波效果。

4總結(jié)

第5篇：數(shù)據(jù)采集論文范文

關(guān)鍵詞：USB；數(shù)據(jù)采集；EZ－USBFX2；GPIF

1引言

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學研究對數(shù)據(jù)采集的要求日益提高。目前比較通用的是在PC或工控機內(nèi)安裝數(shù)據(jù)采集卡（如A／D卡及422、485卡）。但這些數(shù)據(jù)采集設(shè)備存在以下缺陷：安裝麻煩、價格昂貴、受計算機插槽數(shù)量、地址、中斷資源的限制，可擴展性差，同時在一些電磁干擾性強的測試現(xiàn)場，可能無法專門對其作電磁屏蔽，從而導致采集的數(shù)據(jù)失真。

傳統(tǒng)的外設(shè)與主機的通訊接口一般是基于PCI總線、ISA總線或者是RS－232C串行總線。PCI總線雖然具有較高的傳輸速度（132Mbps），并支持“即插即用”功能，但其缺點是插拔麻煩，且擴展槽有限（一般為5～6個），ISA總線顯然存在同樣的問題。RS－232C串行總線雖然連結(jié)簡單，但其傳輸速度慢（56kbps），且主機的串口數(shù)目也有限。

通用串行總線（UniversalSerialBus，簡稱USB）是1995年康柏、微軟、IBM、DEC等公司為了解決傳統(tǒng)總線的不足，而推出的一種新型串行通信標準。該總線接口具有安裝方便、高帶寬、易擴展等優(yōu)點，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢?；赨SB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)充分利用USB總線的上述優(yōu)點，有效地解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的缺陷。USB的規(guī)范能針對不同的性能價格比要求提供不同的選擇，以滿足不同的系統(tǒng)和部件及相應(yīng)不同的功能，從而給使用帶來極大方便。

2系統(tǒng)介紹

2．1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

常見的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中數(shù)據(jù)采集接口卡是硬件部分的核心，它包括A／D轉(zhuǎn)換器、微控制器、USB通信接口等。

在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中由于現(xiàn)場輸入信號是高頻模擬信號，因而信號的變化范圍都比較大如果采用單一的增益放大那么放大以后的信號幅值有可能超過A／D轉(zhuǎn)換的量程所以必須根據(jù)信號的變化相應(yīng)地調(diào)整放大器的增益。在自動化程度較高的系統(tǒng)中希望能夠在程序中用軟件控制放大器的增益AD8321正是這樣一種具有增益可編程功能的芯片。AD8321是美國AD公司生產(chǎn)的一種增益可編程線性驅(qū)動器。它具有頻帶寬、噪聲低、增益可編程且易于與單片機進行串行通信等優(yōu)點，十分適合在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中做前置放大。

經(jīng)過調(diào)理后的信號可送入模／數(shù)變換器（ADC）進行A／D變換。筆者選用的ADC是TLC5540，它是一種高速8位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，能以高達每秒40M的采樣速率進行轉(zhuǎn)換，由于采用半閃速結(jié)構(gòu)和CMOS工藝制造，因此功耗和成本很低。其75MHz（典型值）的模擬輸入帶寬使該器件成為欠采樣應(yīng)用的良好選擇。該器件帶有內(nèi)部電阻，可用于從5V電源產(chǎn)生2V滿度的基準電壓，以減少外部元件數(shù)。數(shù)字輸出置于高阻方式。它僅需要5V電源工作，可由USB總線供電。

由于數(shù)據(jù)采集接口卡是硬件部分的核心，因此應(yīng)選擇能適用USB協(xié)議的合適芯片。EZ－USBFX2是一種USB2．0集成微控制器。它的內(nèi)部集成了USB2．0收發(fā)器、串行接口引擎（SIE）、增強的8051微控制器和一個可編程的串行接口。其主要特性如下：

帶有加強的8051內(nèi)核性能，可達到標準8051的5～10倍，且與標準8051的指令完全兼容；

集成度高，芯片內(nèi)部集成有微處理器、RAM、SIE（串行接口引擎）等多個功能模塊，從而減少了多個芯片接口部分需要時序配合的麻煩；

采用軟配置，在外設(shè)未通過USB接口接到PC機之前，外設(shè)上的固件存儲在PC上；而一旦外設(shè)連接到PC機上，PC則先詢問外設(shè)是“誰”（即讀設(shè)備描述符），然后將該外設(shè)的固件下載到芯片的RAM中，這個過程叫做再枚舉。這樣，在開發(fā)過程中，當固件需要修改時，可以先在PC機上修改好，然后再下載到芯片中；

具有易用的軟件開發(fā)工具，該芯片開發(fā)系統(tǒng)的驅(qū)動程序和固件的開發(fā)和調(diào)試相互獨立，可加快開發(fā)的速度。

圖2USB接口示意圖

2．2方案選擇

FX2有三種可用的接口模式：端口、GPIF主控和從FIFO。

在“端口”模式下，所有I／O引腳都可作為8051的通用I／O口。

在“從FIFO”模式下，外部邏輯或外部處理器直接與FX2端點FIFO相連。在這種模式下，GPIF不被激活，因為外部邏輯可直接控制FIFO。這種模式下，外部主控端既可以是異步方式，也可以是同步方式，并可以為FX2接口提供自己的獨立時鐘。

“GPIF主控”接口模式使用PORTB和PORTD構(gòu)成通向四個FX2端點FIFO（EP2EP4EP6和EP8）的16位數(shù)據(jù)接口。GPIF作為內(nèi)部的主控制器與FIFO直接相連，并產(chǎn)生用戶可編程的控制信號與外部接口進行通信。同時，GPIF還可以通過RDY引腳采樣外部信號并等待外部事件。由于GPIF的運行速度比FIFO快得多，因此其時序信號具有很好的編程分辨率。另外，GPIF既可以使用內(nèi)部時鐘，也可以使用外部時鐘。故此，筆者選擇了GPIF模式。

高速數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計存在兩大難點：一是模擬信號的A／D高速轉(zhuǎn)換；二是變換后數(shù)據(jù)的高速存儲及提取。對于第一個問題，由于制造ADC的技術(shù)不斷進步，這個問題已經(jīng)得到解決。而對于第二個問題，一般的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將A／D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)先存儲在外部數(shù)據(jù)存儲器中，然后再對其進行處理。對于高速數(shù)據(jù)采集而言，這種方式將嚴重影響采集速度，且存儲值也會受到很大限制。而改進方案是將A／D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)直接送至計算機內(nèi)存，這樣，采集速度將大大提高，而且可存儲大量數(shù)據(jù)，以便于下一步的處理。

為了解決同步問題，可以由CPLD產(chǎn)生同步時鐘信號提供給ADC和FX2。在本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計中，CPLD同時還可用于產(chǎn)生不同的控制信號，以便對采樣進行實時控制。CPLD是復雜可編程邏輯器件，它包括可編程邏輯宏單元、可編程I／O單元和可編程內(nèi)部連線。由于CPLD的內(nèi)部資源豐富，因而可廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集、自動控制、通訊等各個領(lǐng)域。在本系統(tǒng)的設(shè)計中，筆者選用的CPLD是Lattice公司的ispLSI1016。圖2所示是其整個USB接口卡的硬件電路圖。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

該系統(tǒng)軟件主要包括USB設(shè)備驅(qū)動程序、設(shè)備固件和應(yīng)用程序。

3．1設(shè)備固件（Firmware）設(shè)計

設(shè)備固件是設(shè)備運行的核心，可采用匯編語言或C語言設(shè)計。其主要功能是控制CY7C68013接收并處理USB驅(qū)動程序的請求（如請求設(shè)備描述符、請求或設(shè)置設(shè)備狀態(tài)，請求或設(shè)置設(shè)備接口等USB2．0標準請求）、控制芯片CY7C68013接收應(yīng)用程序的控制指令、控制A／D模塊的數(shù)據(jù)采集、通過CY7C68013緩存數(shù)據(jù)并實時上傳至PC等。

即使外部邏輯或內(nèi)置的普通可編程接口(GPIF)在沒有CPU的任何干涉下能夠通過四個大的端點FIFO來處理高速寬帶數(shù)據(jù)，固件還是有如下固定的工作：

配置端點；

通過控制端點零來響應(yīng)主機請求；

控制和監(jiān)測GPIF的活動；

利用USART處理所有的特殊請求任務(wù)，如計時器、中斷、I／O引腳等。

3．2USB設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)

USB系統(tǒng)驅(qū)動程序采用分層結(jié)構(gòu)模型分別為較高級的USB設(shè)備驅(qū)動程序和較低級的USB函數(shù)層。其中USB函數(shù)層由兩部分組成：較高級的通用串行總線驅(qū)動程序模塊（USBD）和較低級的主控制器驅(qū)動程序模塊（HCD）。

在上述USB分層模塊中，USB函數(shù)層（USBD及HCD）由Windows提供，負責管理USB設(shè)備驅(qū)動程序和USB控制器之間的通信；加載及卸載USB驅(qū)動程序；與USB設(shè)備通用端點（endpoint）建立通信并執(zhí)行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)與USB協(xié)議框架和打包格式的雙向轉(zhuǎn)換任務(wù)。目前Windows提供有多種USB設(shè)備驅(qū)動程序，但并不針對實時數(shù)據(jù)采集設(shè)備，因此需采用DDK開發(fā)工具來設(shè)計專用的USB設(shè)備驅(qū)動程序。該設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)由初始化模塊、即插即用管理模塊、電源管理模塊以及I／O功能等四個模塊來實現(xiàn)。

初始化模塊可提供一個DriverEntry入口點以執(zhí)行大量的初始化函數(shù)。

即插即用管理模塊用來實現(xiàn)USB設(shè)備的熱插拔及動態(tài)配置。當硬件檢測到USB設(shè)備接入時，Windows查找相應(yīng)的驅(qū)動程序，并調(diào)用它的DriverEn-try例程，同時告訴它添加了一個設(shè)備；然后，驅(qū)動程序為USB設(shè)備建立一個FDO（功能設(shè)備對象）。在此處理過程中，驅(qū)動程序收到一個IRPMNSTARTDE-VICE的IRP，在它之中包括有設(shè)備的資源信息。至此，設(shè)備被正確配置，驅(qū)動程序開始與硬件進行對話。當然，在設(shè)備運行過程中，如果設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化（拔除、暫停等），PnP管理器也同樣發(fā)出相應(yīng)的IRP，以便由驅(qū)動程序進行相應(yīng)的處理。

電源管理模塊負責設(shè)備的掛起與喚醒。

I／O功能實現(xiàn)模塊可完成I／O請求的大部分工作。當應(yīng)用程序提出I／O請求時，它將調(diào)用Win32API函數(shù)DeviceIoControl向設(shè)備發(fā)出命令，然后由I／O管理器構(gòu)造一個IRP并設(shè)置其MajorFunction．域為IRPMJDEVICECONTROL。在USB設(shè)備驅(qū)動程序收到該IRP后它將取出其中的控制碼并利用一個開關(guān)語句查找對應(yīng)的程序入口。

3．3應(yīng)用程序設(shè)計

應(yīng)用程序設(shè)計由兩個部分組成：動態(tài)鏈接庫和應(yīng)用程序。動態(tài)鏈接庫負責與內(nèi)核態(tài)的USB功能驅(qū)動程序通信并接收應(yīng)用程序的各種操作請求，而應(yīng)用程序則負責對所采集的數(shù)據(jù)進行實時顯示、分析和存盤。

動態(tài)鏈接庫的工作原理如下：當它收到應(yīng)用程序開始采樣的請求后，首先創(chuàng)建兩個線程：采樣線程和顯示存盤線程。采樣線程負責將采樣數(shù)據(jù)寫到應(yīng)用程序提交的內(nèi)存；而顯示存盤線程則負責給應(yīng)用程序發(fā)送顯示和存盤消息。當應(yīng)用程序接收到此消息后，便從它提交的內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)并顯示和存盤。要注意的是：采樣線程和顯示存盤線程在讀寫應(yīng)用程序提交內(nèi)存時要保持同步。

PC機或工控機應(yīng)用程序是數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)的中心可采用Labview編程。它是當今國際上唯一的編譯型圖形化編程語言，其特點如下：

（1）能完成對固體表面速度的實時測量；

（2）主介面與多重窗口結(jié)合可完成數(shù)據(jù)連續(xù)采集、實時統(tǒng)計分析、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、信號波形顯示、被測參數(shù)輸出等綜合系統(tǒng)功能。

（3）能充分利用Labview開發(fā)平臺和WINDOWS視窗所提供的良好操作環(huán)境集曲線、圖形、數(shù)據(jù)于一體可準確描述過程參數(shù)的變化。

圖3所示是用高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集通過Lab-view顯示的一個波形實例，其輸入信號是一個頻率為5MHz的正弦波。

第6篇：數(shù)據(jù)采集論文范文

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集，J2ME，TC65，GPRS

 

0引言

無線數(shù)據(jù)采集目前廣泛應(yīng)用在電力自動抄表、水文氣象監(jiān)測、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、交通、安防等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，傳統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)采集終端多采用GSM網(wǎng)絡(luò)收發(fā)短信來實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸，隨著GPRS網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸終端也開始得到大量應(yīng)用。

為此本文設(shè)計了基于TC65的GPRS遠程無線數(shù)據(jù)采集終端，采用 ATmega128單片機來采集數(shù)據(jù)，Siemens公司的TC65 GPRS無線通信模塊來實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸。

1GPRS和J2ME概述

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，是通過在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上增加了SGSN（GPRS服務(wù)支持結(jié)點），GGSN（GPRS網(wǎng)關(guān)支持結(jié)點），PCU（分組控制單元）三個主要的組件，通過軟件升級來實現(xiàn)。它采用了分組交換的傳輸模式，用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才獨占無線信道，從而大大提高了資源的利用率。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸速率高，可以提供115Kbit/s的傳輸速率，GSM只有9.6kbit/s。由于GPRS網(wǎng)絡(luò)，只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時才占用信道，可以按流量或包月等方式來收取，大大降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀?。GPRS支持因特網(wǎng)上應(yīng)用最廣泛的IP協(xié)議和X.25協(xié)議，能提供Internet和其它分組網(wǎng)絡(luò)的全球性無線接入，方便用戶組網(wǎng)需要。

J2ME（Java 2 Platform，Micro Edition），又稱為Java微型版，是Sun公司專門為滿足移動終端設(shè)備而設(shè)計的。Java技術(shù)具有開放性、安全性和跨平臺性的優(yōu)點，不同設(shè)備廠商的設(shè)備可以更好兼容。

在工業(yè)控制中利用J2ME技術(shù)，不但可以實現(xiàn)嵌入式環(huán)境中基于服務(wù)級的互操作，而且可以使系統(tǒng)靈活可靠，降低開發(fā)難度，與傳統(tǒng)的開發(fā)手段相比：

1）有利于節(jié)省開發(fā)成本。

2）易于開發(fā)維護，可以根據(jù)需要及時對終端的軟件系統(tǒng)進行遠程升級維護。

3）代碼重用，通過Java虛擬機可以產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)中立的目標文件，可以在多種設(shè)備上運行，實現(xiàn)了“一次編程，到處可用” 。論文參考網(wǎng)。

2數(shù)據(jù)終端硬件設(shè)計

2.1系統(tǒng)的整體構(gòu)成

2.2數(shù)據(jù)采集終端設(shè)計

數(shù)據(jù)采集主要通過單片機來實現(xiàn)。單片機選用ATmega128。ATMEGA128是AVR8位RISC系列微控制器，工作頻率最快可達到16MHZ，有兩個USART口，53個通用I/O口，128K的內(nèi)置FLASH存儲器，在設(shè)計上采用低功耗的CMOS技術(shù)，并在軟件上有效地支持C高級語言，能夠作為嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式處理器。

數(shù)據(jù)通過RS485總線，經(jīng)過RS485/232轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)傳送至單片機ATMEGA128，ATMEGA128再將數(shù)據(jù)通過RS232串口0傳送到無線通信模塊，由無線通信模塊進行打包處理后，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。

2.3數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)計

數(shù)據(jù)傳輸通過TC65模塊實現(xiàn)。TC65模塊是Siemens公司設(shè)計的一款基于GSM/GPRS引擎的無線通信模塊，主要工作于900MHZ和1800MHZ兩種頻率。帶有十個通用接口，兩個串口以及語音模塊，為用戶提供了1.7MBFlash和400KBRAM，內(nèi)置JAVA虛擬機和TCP/IP協(xié)議棧，通過J2ME平臺進行軟件設(shè)計，通過TCP/IP協(xié)議傳輸采集數(shù)據(jù)，可通過OTA（OverTheAir）進行遠程軟件升級。

電源電路圖如圖2所示：

TC65模塊工作的電壓范圍是+3.2—4.5V，在數(shù)據(jù)通信的過程中它還會產(chǎn)生2A的峰值電流,會產(chǎn)生0.35的電壓損失,所以電源電壓一般選用典型值3.8V。LM2596 開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出3A 的驅(qū)動電流，輸出電壓

==3.8V

TC65的基帶處理器集成了符合ISO8716 IC卡標準的SIM接口，可以通過板到板連接器連到外部SIM卡座，其硬件連接電路圖如圖3所示：

TC65作為一個DCE使用，ASC0為8線串行接口，是TC65模塊AT指令控制接口，同時也是Java程序下載接口。在Java運行模式下ASC0作為RS-232接口可進行程序調(diào)試。系統(tǒng)采用了MAX3237E芯片來實現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。

3數(shù)據(jù)采集終端軟件設(shè)計

數(shù)據(jù)采集終端軟件設(shè)計主要從兩個方面來考慮：儀表數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)通過突出TC65GPRS遠程無線網(wǎng)路發(fā)送到監(jiān)控中心。

3.1數(shù)據(jù)采集終端軟件設(shè)計

ATmega128串口USART1負責采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進行打包，通過串口USART0傳輸?shù)絋C65數(shù)據(jù)傳輸模塊。

開始采集數(shù)據(jù)時，通過TC65發(fā)送指令，ATmega128根據(jù)接收到的指令將數(shù)據(jù)發(fā)送到TC65,然后通GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠程監(jiān)控中心。論文參考網(wǎng)。程序部分代碼如下：

void ringrx()

{

unsigned char tr; unsigned char i;

for(i=0;i<16;i++)

{

if(rx_counter0>1)

{

if(getchar()=='T')

{

if(getchar()=='I')

{

tr=PINA; tr&=0x07;

printf('ATE0 '); printf('ATH ');

printf('AT+CMGR=1 ');

readdata();

…

}; };

};

};

}

3．2 TC65數(shù)據(jù)傳輸終端軟件設(shè)計

TC65數(shù)據(jù)傳輸終端將數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器，服務(wù)器端通過Internet訪問遠程采集到的數(shù)據(jù)。在小批量數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，例如無線監(jiān)控系統(tǒng)中，可以將數(shù)據(jù)傳送到個人手機，實現(xiàn)實時監(jiān)控。此時手機可以直接發(fā)送短信控制TC65無線模塊。論文參考網(wǎng)。因此TC65數(shù)據(jù)傳輸終端軟件設(shè)計充分利用JAVA多線程的特點，根據(jù)終端功能設(shè)計要求及軟件程序設(shè)計需要，程序包括以下幾個線程:短信息處理線程、數(shù)據(jù)采集線程、GPRS通信線程。

TC65數(shù)據(jù)傳輸終端主程序流程圖如圖4所示：

短信息處理程序負責實現(xiàn)對TC65遠程控制；數(shù)據(jù)采集線程負責將ATmega128采集的數(shù)據(jù)存儲到TC65指定緩沖區(qū)；GPRS通信線程負責將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心服務(wù)器，主要包括GPRS網(wǎng)絡(luò)連接和收發(fā)數(shù)據(jù)。

TC65無線通信模塊在進行數(shù)據(jù)通信的時候要遵循TCP/IP協(xié)議，IP層和網(wǎng)絡(luò)接入層是通過PPP協(xié)議來實現(xiàn)。GPRS通信線程流程圖如圖5所示：

TC65數(shù)據(jù)傳輸終端通過PPP協(xié)議實現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)連接，可以一直在線，連接成功獲取IP地址后就可以和服務(wù)器端通過HTTPS實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

4結(jié)束語

本文提出了基于TC65的GPRS遠程無線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)計。結(jié)合了J2ME和GPRS網(wǎng)絡(luò)的特點，系統(tǒng)適用性強，而且運營成本也比較低，適合我國的基本國情，將在遠程無線通信領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。

參考文獻

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[2]張小瑋．J2ME無線平臺應(yīng)用開發(fā)[M]．北京：清華大學出版社,2004．

[3]TC65 Cellular Engine Hardware InterfaceDescription. Siemens Corporation.2005．

[4]徐敏．GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)通信終端技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D]．上海：華東師范大學，2004．

[5]AT­ Command set for TC65. Siemens Corporation.2005.

[6] TC65 HardwareInterface Description, Version 02.000.siemens 2006

第7篇：數(shù)據(jù)采集論文范文

關(guān)鍵詞：虛擬儀器，力傳感器，標定

 

1 引言

力傳感器是目前廣泛使用的傳感器，在長期使用過程中，由于使用環(huán)境、本身結(jié)構(gòu)的變化，需要對其進行標定，以此保證測量的精度。近年來，隨著虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，越來越多的技術(shù)人員開始基于該技術(shù)來開發(fā)自動化測量設(shè)備。博士論文，標定。虛擬儀器是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向[1]。而在眾多的虛擬儀器開發(fā)平臺中，美國國家儀器公司（NI）的LabVIEW應(yīng)用最為廣泛。本文主要介紹了基于LabVIEW的力傳感器標定程序的設(shè)計。

2 標定的原理

所謂標定（或現(xiàn)場校準）[2]就是指用相對標準的量來確定測試系統(tǒng)電輸出量與物理輸入量之間的函數(shù)關(guān)系的過程。標定是測試中極其重要的一環(huán)。標定除了能夠確定輸入量和輸出量之間的函數(shù)關(guān)系之外，還可以最大限度地消除測量系統(tǒng)中的系統(tǒng)誤差。

傳感器的校準采用靜態(tài)的方法，即在靜態(tài)標準條件下，采用一定標準等級（其精度等級為被較傳感器的3~5倍）的校準設(shè)備，對傳感器重復（不少于3次）進行全量程逐級加載和卸載測試，獲得各次校準數(shù)據(jù)，以確定傳感器的靜態(tài)基本性能指標和精度的過程。為簡化系統(tǒng)的設(shè)計，此處標準量采用砝碼加載的方式獲得。

3 系統(tǒng)組成

3.1硬件組成

系統(tǒng)的硬件組成如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)硬件組成

由圖可以看出，系統(tǒng)主要包括計算機、力傳感器，數(shù)據(jù)采集卡、接線盒等。本系統(tǒng)中，力傳感器采用電阻應(yīng)變式壓力傳感器，四個應(yīng)變片采用全橋的工作方式。數(shù)據(jù)采集卡采用NI公司的PCI-6221，該采集卡的主要參數(shù)如下：它具有16個模擬輸入端口，2個模擬輸出端口，24個數(shù)字輸入輸出端口，采樣速率最高可達到250kS/s。接線盒采用NI公司的SC-2345，此接線盒直接與數(shù)據(jù)采集卡相連，接線盒上有SCC信號調(diào)理模塊插座。SCC模塊是NI公司提供的信號調(diào)理模塊，其上面包含信號調(diào)理電路，可以將傳感器處采集的信號轉(zhuǎn)換成適合數(shù)據(jù)采集卡讀取的信號。本系統(tǒng)所用的SCC模塊為SCC-SG04，此模塊適用于連接采用全橋工作方式的電阻應(yīng)變式壓力傳感器。

3.2軟件組成

本系統(tǒng)軟件基于LabVIEW 8.2來開發(fā)。LabVIEW是一種圖形化的編程語言。博士論文，標定。博士論文，標定。與其他開發(fā)工具不同，用LabVIEW編程的過程不是寫代碼，而是畫“流程圖”。這樣可以使用戶從煩瑣的程序設(shè)計中解放出來，而將注意力集中在測量等物理問題本身。它主要針對各個領(lǐng)域的工程技術(shù)人員而設(shè)計，非計算機專業(yè)人員[1]。博士論文，標定。

因為所用的力傳感器屬于應(yīng)變式電阻傳感器，其電阻變化率與應(yīng)變可以保持很好的線性關(guān)系，即輸入與輸出量之間呈線性關(guān)系，所以可以用一條直線對校準數(shù)據(jù)進行擬合。此直線就稱為擬合直線，所求得的方程為擬合方程。圖2所示為傳感器標定程序的采樣頁面。

此程序采用LabVIEW的事件驅(qū)動編程技術(shù)進行編制的。事件[3]是對活動發(fā)生的異步通知。事件可以來自于用戶界面、外部I/O或程序的其它部分。在LabVIEW中使用用戶界面事件可使前面板用戶操作與程序框圖執(zhí)行保持同步。事件允許用戶每當執(zhí)行某個特定操作時執(zhí)行特定的事件處理分支。

圖2 標定程序采樣頁面

圖3 采樣程序

直線擬合的方法[2]有很多種，比如最小二乘法、平均選點法、斷點法等等。其中，最小二乘法精度比較高，此處利用它進行直線擬合。根據(jù)最小二乘法，假定是一組測量值，是相應(yīng)的擬合值，mse為均方差，則擬合目標可以表達為，期望mse最小。

LabVIEW中的分析軟件庫提供了多種線性和非線性的曲線擬合算法，例如線性擬合、指數(shù)擬合、通用多項式擬合等等。本程序選擇Linear Fit.Vi 來實現(xiàn)最小二乘法線性擬合。

標定子程序的工作流程如下：用戶先通過多次采樣，獲得各個輸入量對應(yīng)的輸出量，通過While循環(huán)的移位寄存器保存這些值。博士論文，標定。采樣完成后，把這些值輸入Linear Fit.Vi進行擬合，擬合的曲線在Graph控件中顯示出來，同時該Vi自動求出方程y=ax+b中的斜率a和截距b，這樣，輸入輸出量之間的函數(shù)關(guān)系就可以確定下來了，如圖4所示。

圖4 標定程序擬合前面板

4 小結(jié)

基于虛擬儀器的力傳感器標定程序能夠方便地對力傳感器進行標定。博士論文，標定。該系統(tǒng)具有人機界面友好，靈活方便，自動化程度高等特點。

參考文獻：

【1】.候國屏;王珅;葉齊鑫.LabVIEW7.1編程與虛擬儀器設(shè)計[M].清華大學出版社.2005

【2】.張迎新等.非電量測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京航空航天大學出版社，2001

【3】.NationalInstrumentsCorporation.LabVIEWHelp[CD].ni.com/china,2008

第8篇：數(shù)據(jù)采集論文范文

關(guān)鍵詞：PLC，溫度程序，可編程終端

 

1 引言

S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復雜控制功能。論文格式，PLC。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。

脈動真空蒸汽滅菌器的工作原理是采用設(shè)備自身的真空系統(tǒng)強制抽出滅菌室內(nèi)的空氣，再導入飽和純蒸汽并維持一定的時間、一定的溫度（壓力）。當飽和純蒸汽與被滅菌物接觸時利用散熱原理導致細菌微生物的蛋白質(zhì)變性死亡，從而達到滅菌消毒的作用。當滅菌過程結(jié)束后，再排出滅菌室內(nèi)的蒸汽，啟動真空系統(tǒng)對內(nèi)室抽真空，抽出內(nèi)室的蒸汽及滅菌物品內(nèi)水份，從而達到對滅菌物品干燥的作用。

2 設(shè)計方法

2.1電控系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)設(shè)備運行的流程及所要控制的電氣元件，安排PLC的接口，寫出I/O地址分配表。

表1 PLC I/O地址分配

Table 1 PLC I/O addressassignment

觸摸屏與PLC COM1口進行通訊，打印板通過PLC COM2口進行通訊。論文格式，PLC。

圖1 人機界面聯(lián)接

Figure 1 man-machine interface connection

2.2程序設(shè)計

該設(shè)備共設(shè)置六種滅菌方式，每種滅菌有三步驟，因此在設(shè)計程序時需要六個標志位（M儲存區(qū)）來控制參數(shù)的傳送和程序的運行。

設(shè)備采用溫度壓力雙重控制運行步驟。下面就對溫度與壓力采集進行一下詳解。

在滅菌室內(nèi)用Pt100鉑電阻檢測室溫，然后送給PLC的模擬量輸入模塊，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后得到與溫度成比例的數(shù)字量，CPU將它與溫度給定值比較來控制進蒸汽閥門，實現(xiàn)對溫度的控制。

圖2 溫度采集程序

Figure2 temperature collection procedures

在溫度數(shù)據(jù)采集程序中我們可以看到，首先將EM231采集的模擬量數(shù)據(jù)傳送至VW4814,然后進過計算與濾波處理得到溫度值。論文格式，PLC。

在滅菌室內(nèi)用壓力傳感器檢測內(nèi)室壓力，然后送給PLC的模擬量輸入模塊，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后得到與壓力成比例的數(shù)字量，CPU將它與壓力給定值比較來控制進蒸汽閥門，實現(xiàn)對壓力的控制。

圖3 壓力采集程序

Figure3 pressure collection procedures

在壓力數(shù)據(jù)采集程序中我們可以看到，首先將EM231采集的模擬量數(shù)據(jù)傳送至VW4818,然后進過計算與濾波處理得到壓力值。論文格式，PLC。

2.3控制畫面的設(shè)計

該設(shè)備使用了MT6056i觸摸屏，其參數(shù)為：400MHz CPU，128MB內(nèi)存，5.6寸，TFT LCD，分辨率320x234，1個USB2.0接口。能實時監(jiān)視系統(tǒng)和設(shè)備的運行狀態(tài)、運行參數(shù)，及時報告設(shè)備的故障和解決方法，對現(xiàn)場設(shè)備進行操作。論文格式，PLC。

在畫面設(shè)計時，我們可以通過6056的編程軟件中的“PLC控制”元件來控制畫面的跳轉(zhuǎn)，如設(shè)置VW0為畫面切換設(shè)置地址，將需要切換的畫面號送入VW0即可切換畫面。論文格式，PLC。

圖3 運行畫面

Figure 3Operation

畫面中的文字顯示可以在字符串中設(shè)置，并且在對應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)里寫入各個字符的數(shù)值。其中溫度和時間的可以通過數(shù)值顯示元件進行顯示。

3 結(jié)束語

在脈動真空滅菌器上應(yīng)用PLC,提高了設(shè)備的自動化程度，使設(shè)備可靠、穩(wěn)定地運行。存在不足之處就是在溫度方面采用了開環(huán)控制，溫度得不到很好的控制，其波動性較大。

參考文獻

[1]SIEMENSSIMATICS7-200可編程序控制器

[2]殷洪義主編可編程序控制器選擇設(shè)計與維護機械工業(yè)出版社2003

[3]宋伯生編著可編程控制器----配置編程聯(lián)網(wǎng)中國勞動出版社1998

[4]朱善君等編著可編程序控制系統(tǒng)----原理應(yīng)用維護清華大學出版社1994

第9篇：數(shù)據(jù)采集論文范文

    關(guān)鍵詞:計算機應(yīng)用;實驗系統(tǒng);設(shè)計;液位系統(tǒng);控制算法;過程控制;實驗平臺

    1 研制液位過程控制綜合實驗系統(tǒng)的背景

    最近幾年,科教儀器受到了高等院校的重視,碩士論文 許多教學實驗設(shè)備都是由許多公司、企業(yè)和高等學校共同來完成的,由學校提供教學實驗設(shè)備的想法和技術(shù),由企業(yè)來實現(xiàn)。作為學校方既得到實驗設(shè)備,更重要的是在生產(chǎn)過程中,教師通過這個途徑來實現(xiàn)自己的設(shè)計并能在生產(chǎn)實踐中不斷總結(jié)改進,及時反饋給企業(yè);而企業(yè)則獲得了高校的技術(shù)支持并獲取了經(jīng)濟效益,這顯然是一個很好的思路,可達到雙贏的目的。

    液位不僅是工業(yè)過程中的常見參數(shù),且便于直接觀察、容易測量,過程時間常數(shù)小。許多科教公司生產(chǎn)了不少液位過程控制系統(tǒng),這些液位過程控制系統(tǒng)生產(chǎn)的目的是基于本科學生的實驗教學,大都采用的一階和二階對象,提供了許多種控制手段,但是可擴展性不強,不利于更高層次科研開發(fā)的需要,而且售價高昂。因此,筆者考慮設(shè)計了如下的水箱系統(tǒng),組建計算機液位過程控制系統(tǒng)。

    2 液位過程控制系統(tǒng)的基本組成

    液位系統(tǒng)的工作介質(zhì)是水,其基本組成如圖1所示。圖1 中箭頭表示水流方向。運行前,操作手動閥構(gòu)成一定特性的被控過程,再接入調(diào)節(jié)器即可構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)測量容器液位和管道壓力的變送器,送給計算機的數(shù)據(jù)采集卡,并通過相應(yīng)的控制算法輸出控制信號給電動調(diào)節(jié)閥和變頻器,來改變輸入流量的大小,以實現(xiàn)對液位、壓力等參數(shù)的控制。

    3 硬件電路設(shè)計

    硬件部分主要有水泵、數(shù)據(jù)采集部分、變頻器和調(diào)節(jié)閥組成。

    3.1 PCI-1710 數(shù)據(jù)采集控制卡

    數(shù)據(jù)采集部分采用研華的PCI— 1710 數(shù)據(jù)采集控制卡。PCI— 1710 是一款PCI 總線的多功能數(shù)據(jù)采集卡。先進的電路設(shè)計使其具有更高的質(zhì)量和功能。這其中包含最常用的測量和控制功能:12 位A/D轉(zhuǎn)換、D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出及計數(shù)器/定時器功能,具有16 路單端或8 路差分或組合模擬量輸入和2 路模擬量輸出通道。

    3.2 DLL 技術(shù)

    由于本系統(tǒng)采用組態(tài)王的工控軟件和Visual Basic 6.0 編程軟件,醫(yī)學論文 但VB 本身并不支持對硬件端口的操作。PCI—1710 的附帶軟件中包含了多種操作系統(tǒng)下的驅(qū)動程序,并可在VB 和VC++、BorlandC++、Delphi 等多種開發(fā)軟件環(huán)境下使用,其中包含有一系列能對硬件設(shè)備進行底層I/O 操作的函數(shù)。從VB 調(diào)用DLL 函數(shù)時,先在全局模塊或窗體的說明部分,用Declare 聲明所要使用的DLL 函數(shù);然后,像使用VB 自己的函數(shù)一樣調(diào)用這些函數(shù)。進行動態(tài)鏈接庫調(diào)用前,必須安裝研華AdvantechDriver for WIN95/NT/XP 程序,程序安裝結(jié)束后才會添加其相關(guān)的DLL 庫到系統(tǒng)的Windows 安裝目錄下的System 子目錄中(如Advapi32.d11 庫等)。為方便用戶,研華開發(fā)商制作了“ Driver.bas”文件,其中聲明了有關(guān)DLL 函數(shù)及相應(yīng)的結(jié)構(gòu),只需把“ Driver.bas”導入VB 工程的模塊中,用戶就可省去聲明DLL 函數(shù)的麻煩。

    3.3 注意事項

    使用中,PCI— 1710 采集卡的信號線要盡可能遠離電源線、發(fā)電機和具有電磁干擾的場所,也要遠離視頻監(jiān)視系統(tǒng),因為它會對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。在現(xiàn)場試驗中,如果信號線和電源線必須并行(比如在同一個電纜溝里),則兩者之間必須保持適當?shù)陌踩嚯x,同時最好采用屏蔽電纜,以確保信號能夠安全準確地傳輸。采集卡的每個通道的模擬量采集都有一個輸入電壓范圍,超過了這一范圍會造成采集卡A/D 轉(zhuǎn)換部分的燒毀。所以在采集模擬信號時,要保證被采集的信號在設(shè)定的量程范圍內(nèi)。

    4 軟件設(shè)計

    軟件總體結(jié)構(gòu),如圖2 所示。

    利用工控組態(tài)軟件來實現(xiàn)控制系統(tǒng)示意圖和動態(tài)顯示,形成實驗數(shù)據(jù)報表;利用VB 編寫數(shù)據(jù)采集程序獲取系統(tǒng)的液位和壓力等參數(shù);利用matlab軟件實現(xiàn)參數(shù)辨識、控制算法的編寫。

    5 控制算法設(shè)計

    本系統(tǒng)提供一個驗證和比較各種控制算法的實驗平臺,控制算法的修改和參數(shù)攝制的變化均不影響其他的模塊,這樣可以為控制算法的驗證提供一個通用的平臺。選控制對象為單回路,出水閥門開度保持不變,采用PID 控制算法對其進行控制達到了很好的效果,響應(yīng)曲線如圖3 所示。

    6 結(jié)束語

    從目前實驗效果上看,基本實現(xiàn)了設(shè)計的目標,對于單容對象的控制取得了較好的控制效果,職稱論文 控制算法也只是PID 控制算法。但是,一個具有一定的通用性和擴展性的控制算法的實驗驗證平臺基本建成。今后,對于具有耦合的多輸入、多輸出系統(tǒng)可以研制更好的控制算法,能夠滿足更高層次教學科研的要求。

    參考文獻:

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    [3] 付家才.工業(yè)控制實踐技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003.

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