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數據采集范文1
1．1采集系統方案采集系統方案如圖2所示，系統由ST32F407單片機加FPGA結構組成，FPGA采用Altera公司的CYCLONEⅣ系列芯片EP4CE6E22C8N。單片機作為主控制器，用于控制FPGA采集，數據存儲;電路包含以太網接口，GPS接口，SD卡存儲器以及授時守時電路;FPGA部分用于產生AD同步時鐘，控制六通道AD同步采集，并將采樣值傳入單片機中，電路包含6通道采集板和參考源;單片機與FPGA之間通過SPI接口與地址線A0進行通信。數字補償晶體是整個系統的時鐘源，該晶體的頻率為16．384MHz，準確度為0．5×10－6，溫漂為0．1×10－6。
1．2傳感器選型本系統選用的傳感器為ES－T型三分向力平衡式加速度計，傳感器可以在±0．25gn到±4gn的范圍內選擇設定滿量程，其動態范圍優于155dB，帶寬在DC－200Hz之間。
1．3信號調理與AD采集電路傳感器輸出為差分信號，信號動態范圍為±5V，系統選用的AD芯片輸入信號范圍在±2．5V之間，所以傳感器輸出信號必須經過信號調理后才能進行采集，圖3是其中一個通道的信號調理與AD采集電路，其余通道電路與該圖完全一致。信號調理電路由全差動放大器OPA1632構成，該放大器的電壓噪聲密度為1．3nV/Hz1/2，在100Hz(高鐵地震監測常用采樣率為200sample/s)帶寬范圍內噪聲有效值不超過15nV，滿足地震信號采集要求。圖中R2∶R1、R7∶R9均為2∶1，可將輸入差分信號衰減2倍，實現將傳感器輸出的±5V信號衰減到±2．5V范圍內，滿足ADS1281的輸入電壓范圍，圖中二極管D1與D2是鉗位二極管，將電壓鉗位在±3V左右，保護AD芯片。AD轉換器是一款32bitΔ－Σ高精度模數轉換器ADS1281，內部具有可編程FIR、IIR和SINC濾波器，0．6×10－6線性度，在250sample/s采樣率下其SNR可達130dB，全速采樣模式下功耗僅12mW，非常適用于電池供電的野外作業。通過配置PINMODE引腳，可將ADS1281設置為引腳控制模式(PINMODE=1)和寄存器控制模式(PINMODE=0)，本系統將其配置成寄存器控制模式。系統為實現同步采樣，將六通道ADS1281的低功耗控制PWDN，復位RST，同步SYNC，采樣時鐘CLK，SPI時鐘SCLK，SPI數據輸入DIN引腳分別連在一起，并由FPGA統一控制，達到時鐘同步，統一配置AD的目的，從而實現同步采樣;而ADS1281的數據輸出引腳DOUT分別接在FPGA的6個不同IO口，用于讀取六通道AD的數據。參考源是數據采集系統的關鍵部分，本系統利用DCDC產生－5V電壓，低噪聲LDO電源芯片LT1964產生－2．5V電壓，作為六通道ADS1281的VREFN輸入，LT1964噪聲為30μVRMS(10Hz～100kHz);利用專用精準基準芯片LTC6655－2．5產生+2．5V電壓，作為六通道ADS1281的VREFP輸入，該芯片噪聲0．25×10－6p－p(0．1Hz～10Hz)，溫飄為2×10－6/℃，經過試驗，該方案是取得較好結果。
1．4FPGA采集控制與數據傳輸實現數據采集之前，STM32單片機需要通過FPGA對各通道采集卡(即ADS1281)進行配置;數據采集過程中，FPGA需要對六通道數據讀取、打包并傳入STM32單片機?？刂凭€A0用于選擇上述功能。當A0=0時，將STM32單片機與FPGA之間的SPI接口、FPGA與六通道采集卡之間的SPI接口直接相連，此時由STM32單片機直接完成采集卡配置;當A0=1，FPGA輸出采樣時鐘CLK，六通道采集卡同時啟動采樣。FPGA數據采集與傳輸過程如圖4所示。當六通道ADC數據準備就緒時，ADC_nDRDY信號將同時由高變低，FPGA收到下降沿信號后，將在ADC_SCLK引腳連續產生32個周期的SPI時鐘，ADS1281在時鐘上升沿輸出數據(ADC_DOUT_1至ADC_DOUT_6)，FPGA在時鐘下降沿讀取數據，六通道數據將被緩存在6個32bit寄存器ADC_DA-TA0至ADC_DATA5內;FPGA讀取完六通道32bit數據后，在MCU_DRDY引腳產生一個高脈沖，通知STM32單片機讀取數據，單片機在MCU_DRDY下降沿啟動中斷，并在中斷中完成數據讀取;數據讀取過程中，單片機的SPI時鐘MCU_SCLK連續產生時鐘信號，FPGA在收到時鐘信號時，將數據通過MCU_DIN輸出，時鐘信號共6×32=192個，正好讀完六通道數據。
2預警系統C/S構架軟件設計
2．1客服端LabVIEW編程PC機客服端界面與網絡編程利用LabView軟件實現。LabView是由美國國家儀器(NI)公司研制開發虛擬儀器開發軟件，是一種圖形化編程語言，使用較為方便［6－7］。LabView主界面包含采樣率、量程設置，IP地址，端口，開始采集按鈕，停止采集按鈕和波形界面幾個部分，其中波形界面由WaveChart控件實現，具體實現如下:將下位機上傳的六通道數據綁定為簇，簇輸出接到WaveChart控件的數據輸入端，Wave-Chart控件的圖形顯示方式設置為分格顯示曲線，由于簇輸入是6個數組綁定而成，WaveChart自動將窗口分成6個子窗口，每個數據對應一個窗口;Wave-Chart界面更新模式設置為StripChart，此模式下波形從左至右繪制，達到右邊邊界時，舊數據從左邊溢出，新數據從右邊進入。LabView具有強大的網絡編程功能，本系統客戶端利用了其中的TCP/IP協議模塊，主要涉及到以下幾個函數:TCPOpen(打開)，TCPRead(讀取)，TCPWrite(寫入)，TCPClose(關閉)?？蛻舳顺绦蚬ぷ髁鞒倘鐖D5所示。從圖中可以看出，從開始到結束采集一共用了兩次TCP/IP連接，第1次用于發送采集命令，然后接收、處理、顯示數據，當按下“停止采樣”命令后，首先關閉第1次TCP/IP連接，此時服務器還在繼續采集數據，但不發送，所以還需進行一次TCP/IP連接發送停止采集命令給服務器，服務器收到命令后即可停止采集，并進入低功耗模式。
2．2基于LWIP的服務器程序設計服務器的主控單片機是STM32F407，其內部集成了10/100M以太網MAC，結合PHY芯片DP83848即可完成以太網硬件搭建;以太網軟件部分通過移植LWIP協議棧實現，已有較多文獻或文檔詳細敘述了移植方法與過程，服務器接收命令、啟動采樣和傳輸數據等功能在tcp回調函數中實現。數據采集和傳輸是同時進行的，可在單片機中申請兩個緩存，采用乒乓操作模式工作實現，即:其中一個用于中斷采集數據存儲，緩存滿后，設置數據滿標志，并查詢另一個緩存的數據空標志，若為空，證明數據已經傳輸完成，可新的存儲數據;另一個用于傳輸，傳輸完成后，設置數據空標志，并查詢第1個緩存的數據滿標志，若位滿，證明數據可以傳輸;由于以太網的傳輸速度遠大于數據采集的速度，以太網傳輸完成后會等待另一個緩存存滿，所以整個過程中不會出現采樣數據丟失的情況。
3采集系統性能測試
3．1噪聲測試進行噪聲測試時，將6通道輸入短接，采樣率設置為200sample/s;采集開始后，數據將以文本文檔的形式實時存入SD卡。圖6是由采集的一個通道數據用excel作圖得到(取其中任意2000個點)，從該圖可以看出:該通道采集的輸入短接噪聲峰峰值在±1．5μV范圍內。為進一步對噪聲大小進行量化分析，分別進行了三次噪聲測試，并在excel軟件中利用STDEVA函數對每一次的六通道采集數據做均方差處理，處理結果如表1所示。從表中可以看出:每隔通道的噪聲均方差低于0．5μV，噪聲一致性較好;采集卡輸入信號范圍是±5V，按照ADC的信噪比計算公式可算出采集卡的信噪比優于140dB。
3．2地震信號采集實驗實驗時，把傳感器放置于地面，傳感器差分信號輸出端接入采集卡第1通道，打開監測站電源，在PC機中啟動LabVIEW界面，設定好采樣率、量程、IP地址與端口，點擊“啟動采集”，在距傳感器2m左右用硬物連續敲擊地面，圖7是截取的實時顯示結果圖，從圖7可以看出，第1通道具有典型的地震波形輸出，縱坐標單位為mV，第2通道～第6通道輸出為隨機噪聲，縱坐標單位為μV。
4結束語
數據采集范文2
關鍵詞:振動噪聲;信號;相關性分析;四路循環采集;變頻器
中圖分類號:TU112
文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374(2009)18-0012-02
隨著計算機技術的飛速發展和普及,數據采集系統也在迅速地得到應用。如果機床中的零件出現了故障,像磨損斷裂等情況就可以通過采集過來的波形與以前的波形進行比較分析,判斷哪個階段出現了故障。
一、AMPCI9102插卡
AMPCI-9102板是PCI總線通用數據采集控制板,該板可直接插入具備PCI插槽的工控機或個人微機,構成模擬量電壓信號、數字量電壓信號采集、監視輸入和模擬量電壓信號輸出、數字量電壓信號輸出及計數定時系統。
AMPCI-9102板為用戶提供了單端16路/雙端8路模擬量數據采集輸入通道, 模擬量輸入通道具有程控放大功能,4路12Bit模擬量電壓信號輸出,16Bit TTL數字量輸入和16Bit TTL數字量輸出,配接AMPCD821光隔端子板實現光隔I/O,可直接驅動繼電器, 6路16位計數定時通道(二片82C54),基準時鐘8M,可構成脈沖計數、頻率測量、脈沖信號發生器等電路。
二、傳感放大電路的設計
在數據采集系統中,被測量的物理量經過傳感器變成模擬電信號,往往是很微弱的微伏級信號(例如熱電偶的輸出信號),需要用放大器加以放大。在這次的畢業設計中用到的放大器是UA741放大器。 如圖1和圖2所示:
三、數據采集與處理
“數據采集”是指將溫度壓、壓力、流量、位移等模擬量采集、轉換成數字量后,再由計算機進行存儲、處理、顯示或打印的過程。相應的系統稱為數據采集系統。在對聲音進行采集時,選擇四路循環采集。
步驟:用鼠標點擊:“采集通道“菜單里的“通道1”,在文本框1中顯示采集到的數據,在“數據分析區”中實時顯示出噪聲波形圖來。界面如圖3所示:
在將采集到的數據先保存到文件里,在分析信號相關性的時候,通過打開文件進行分析。點擊“文件”菜單中的“保存”在子菜單中選擇“保存通道1”,系統會出彈出“另存為”的對話框,輸入要保存文件的名字,點擊“確定”。
四、硬件接線分析
1.將插卡接線端子的D/A1轉換通道輸出引腳接變頻器端子3,D/A1轉換器的地與變頻器2和4端子同時相連接,將插卡接線端子的1、2、3、4分別接聲音放大電路的四個輸出端子。同時將放大電路的的電源接在+5V上。將變頻器中的端子5和8相連接(手動調試不要相連)。
把硬件接好線后,打開變頻器。此時快速的設置MM420中的參數, 快速設置框步驟見表1:
打開計算機vb編程軟件,運行微機中的驅動程序,在向程序界面中輸入一個數值比如是在增加轉速的文本框中,實現電機啟動。運行vb,進行噪聲采集,并繪出波形,保存數據畫出相關函數波形,并分析相關性。
五、數據的相關分析
假如X(t)是采集到的一個樣本記錄,X(t+τ)是時移τ后的的樣本。得出它們有相同的均值和標準差,可以說明是同一個聲源,如果不是就可以辨別出各個聲源了,因為各個的聲源的頻率是不同的。如果是電機在運轉時的噪聲波形則說明電機是沒有什么故障的,前提是和沒有故障的時候作比較的。
在圖7、圖8、圖9中可以看出:
在對自相關函數圖分析的時候,可以看出t 0是值最大,等于該信號的均方值。當t∞時它們之間就沒有聯系了。自相關函數是區別信號類型的有效手段。只要信號中含有周期成分,其自相關函數在t很大的時候都不會衰減并具有明顯的周期性,否則自相關函數就會趨于近于0。
六、結語
在實際生產過程中應用采集系統可對生產現場的工藝參數進行采集、監視和記錄,為提高產品質量、降低產品成本提供信息和手段。在科研中,應用數據采集系統可以獲得大量的動態信息,是研究瞬間物理過程的有利工具,也是獲得科學奧秘的重要手段之一?？傊?不論在哪個應用領域中,數據采集與處理越及時,工作效率就越高,取得的經濟效益就越大。
參考文獻
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數據采集范文3
關鍵詞 數據挖掘；數據采集；應用
中圖分類號TP392 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）102-0222-02
所謂數據挖掘，就是將那些隱含的在數據中的、不能先知以及包含潛在價值的大量信息，從數據中提煉出來以供技術人員參考分析。通過數據挖掘理論所得到的信息，可以為地理信息的測繪提供依據，并且還具有預測和決策的功能。為了能夠得到更加精確的信息，我們建立了數據采集平臺。數據采集平臺側重于數據的收集，將大量的數據進行有效的匯總，使之轉化成有助于測繪地理信息管理和決策的有效信息。我們在實際工作中，常?？梢钥吹?，由于對數據沒有進行系統科學的分析，使得一些潛在的威脅留在了我們要做的工程中，甚至會為此喪失掉很多利益。如果我們不能夠盡力把威脅清除掉，后果可能不堪設想，數據表面，看不出東西（即其隱藏的信息量），絕對是關鍵所在。因此，我們不僅要做好數據采集工作，更要有效的利用好數據挖掘理論，做好數據分析工作，充分挖掘出這些數據背后所帶來的意義。
1數據挖掘的功能
在測繪地理信息技術領域，數據挖掘理論能夠將采集的數據轉化為我們需要的知識。下面就數據挖掘的功能，并結合其在數據采集中的運用，我概括了幾點，主要功能有以下幾點：1）聚類功能。即按照數據內在的規則，把數據聚合分類；2）關聯分析功能。關聯分析是從數據庫中發現知識的一類重要方法。當建立在多次檢測的基礎上的某兩個或多個數據之間算出來的數據相似，差異極小的時候， 那么我們就說這些事件之間存在著某種關聯， 能夠建立起這些關聯項的關聯規則；3）分類功能。將不同數據按照不同的分類標準進行分類組合；4）偏差檢測功能。對那些不常見，極端的特例進行歸檔分析， 并揭示其發生偏差的原因，以便以后好做調整；5）預測功能。通過數據信息所顯示的一些潛在的知識，我們能夠做好對未來測繪數據的預測。實踐證明，事物的聯系是普遍存在的，即數據挖掘的各項功能協調組合，以便發揮更大的作用。數據挖掘通過對數據的總結、分類、聚類和關聯等分析， 對采集的數據進行深層次的剖析，把那些潛在的東西給挖掘出來，便于技術人員的管理與預測。
2 “數據挖掘”理論在數據采集平臺上的應用基礎
2.1數據采集平臺的建立
由于科技發展的需要，數據采集平臺應勢而生。數據采集平臺，是一個擁有大量數據的數據庫。據最新的統計數據顯示，整個平臺采集一次便可產生多達50萬以上的數據量。數據采集平臺最大的作用就是能夠產生巨大的數據。
我們知道數據本身就是數據而已，不能夠得到對我們有幫助的東西。而數據挖掘理論，基于相應的知識，做出極具準確性的預測性，能夠把單純的數據，通過總結、分類、聚類、偏差檢測和關聯等功能可以把那些分散在數據庫里面的各種數據，進行綜合分析整合。數據挖掘理論，是以對數據的分析作為基礎的，其功能與分析方法對數據采集平臺管理和運用，有著不可估量的作用和意義。
2.2“數據挖掘”理論應用基礎
由于科技的不斷發展，數據庫不斷充實，數據采集平臺也在不斷的完善和發展中。在國家政策，和科技不斷發展的趨勢下，數據采集平臺近幾年來，其結構和采集信息量上也發生了翻天覆地的改變。主要表現在版本、匯總部分字段以及采集字段上。即：版本不斷的更新，由原先的“08c版”一直發展到現在的“10a001版”； 匯總部分字段和采集字段的增加，使得數據庫里的數據成海量的增長，甚至多達數十萬。這樣使得數據采集平臺更加規?；瑫r也加強了數據與數據之間的聯系，這也使得采集的數據成了 “數據挖掘”的數據基礎，給了“數據挖掘”一個更好的平臺。也為技術人員運用數據挖掘理論提供了數據來源。
3 “數據挖掘”理論在數據采集平臺上的實際應用
在上面我籠統的介紹了數據挖掘的基本功能，即分類、估計、關聯、聚類、偏差檢測和預測。在這里我具體的介紹一下“關聯規則挖掘” 理論。通過“關聯規則挖掘”理論，我們知道，如果僅僅是單獨、孤立的數據，那是形成不了重要信息的，但是，如果我們將那些相互關聯的數據集中起來，并從不同的角度，不同的方面去分析這些數據，那么潛伏在這些數據表面以下的部分就會浮出表面，這樣我們就能看到事物的全部。這對我們做決策有著重要的意義。所以我們要可以通過“關聯規則挖掘”理論辨證的去分析事物內部所蘊含的關系。相反，如果只是盲目的看到表面的數據，甚至割裂地、孤立地去看待數據，這樣不僅找不到數據與數據之間關聯關系，更不能通過聚合這些相互關聯的數據，這不能做出科學有效的決策。在測繪地理信息的時候，“關聯規則挖掘”的理論，為我們提供了更廣闊的分析方法和思維模式，為我們做出正確合理的決策提供了理論依據。在實際操作中，我們感覺到任何一個重要問題的分析，我們都要依賴“關聯規則挖掘”理論，對具體的數據進行科學分析，以呈現其數據和事物之間的關聯性。
4 結論
結合個人的工作經驗和實際操作，就數據挖掘理論在數據采集中的應用展開了探討和研究。介紹了數據挖掘的功能；“數據挖掘”理論在數據采集平臺上的應用基礎：數據采集平臺的建立和“數據挖掘”理論應用基礎；以及“數據挖掘”理論在數據采集平臺上的實際應用。但是由于自身學識和理解的局限性，說的不是很全面，只是希望大家可以關注一下數據挖掘理論在數據采集中的應用，并能在你所在的領域內有所應用。
參考文獻
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[3]曾錫山，胡俊榮.WEB文本海量數據挖掘應用中的多點數據采集及處理問題研究[J].情報雜志，2010（8）.
數據采集范文4
1 ZigBee技術原理介紹
ZigBee技術是一種具有統一技術標準的短距離無線通信技術，其技術協議［4］組成見圖1。ZigBee技術的物理層和MAC（media access control，媒體訪問控制）層協議標準為IEEE 802．15．4協議標準，網絡層由ZigBee技術聯盟指定，應用層的開發應用則是根據用戶自己的應用需求，對其進行開發和利用。根據IEEE 802．15．4標準協議，ZigBee的工作頻段可分為3個頻段，分別是868MHz、915MHz和2．4GHz，其中在2．4GHz頻段上，分為16個信道，該頻段為全球通用的工業、科學、醫學頻段，該頻段為免付費、免申請的無線電頻段，在該頻段上，數據的傳輸速率為250bit／s，本文設計的系統節點的數據信息傳輸部分就是工作在這個頻段上的。另外2個頻段為915MHz和868MHz，其相應的信道個數分別為10個信道和1個信道，傳輸速率分別為40bit／s和20bit／s。在組網性能［5］上，ZigBee設備可構造為星型網絡、樹狀網絡或者點對點網絡，在每一個ZigBee組成的無線網絡中，連接地址碼可分為16bit短地址或者64bit長地址，可容納的最大設備個數分別為216個和264個，具有較大的網絡容量［6］。ZigBee設備是低功耗設備，其發射輸出為0～3．6dBm，通信距離為30～70m，具有能量監測和鏈路質量識別能力；在無線通信技術上，采用載波監聽多點接入／沖突避免（CSMA／CA，carrier sense multiple ac－cess with collision avoidance）方式，有效地避免了無線電載波之間的沖突，此外，為保證傳輸數據的可靠性，建立了完整的應答通信機制［7］。為保證ZigBee設備之間通信數據的安全保密性，ZigBee技術了采用密匙長度為128位的加密算法，對所傳輸的數據信息進行加密處理。在ZigBee技術中，其體系結構通常使用層來量化的各個簡化標準。每一層負責完成所規定的任務，并且向上層提供服務。各層之間的接口通過所定義的邏輯鏈路來提供服務［8］。
2 無線數據采集節點硬件設計
無線數據采集節點由數據采集單元、數據處理及顯示單元、數據傳輸單元和系統供電電源模塊4部分構成。數據采集單元包括溫濕度數據采集、剩余能量數據采集、圖片采集和紅外報警4部分。溫濕度數據采集由內部集成A／D轉換器的SHT11溫濕度傳感器來完成；剩余能量數據采集由電壓監測模塊來采集實際的電壓數據，并將數據送給微處理器的A／D轉換模塊以完成數據的轉換，實現電壓采集；圖片采集模塊采用串口攝像頭，通過4線的接口與控制器相連，使用標準的RS232協議與控制器通信；紅外報警模塊主要采用的是主動式紅外檢測報警，該模塊通過與控制器的一個外部中斷接口相連，一旦檢測到報警信號就通過該外部中斷接口通知給控制器。數據處理單元負責控制整個節點的處理操作、組網協議、功耗管理以及任務管理等。數據顯示單元主要是用于顯示節點的狀態信息、數據信息以及控制信息，操作人員可以根據LCD液晶屏的顯示信息進行按鍵操作，選擇不同的功能，使采集節點更智能化。數據傳輸單元負責與其他節點一起組成無線網絡并進行無線通信，交換控制消息和收發采集數據。電源模塊負責為其他幾個單元提供電力支持，保證其余各部分能夠正常工作。
2．1 溫濕度數據采集部分
本系統采用的傳感器［9］為瑞士Sensirion公司生產的SHT11溫濕度一體傳感器，該傳感器有效地將溫度感測、濕度感測、信號變換、A／D轉換和加熱器等功能集成到一個芯片上，其內部結構如圖2所示。該芯片包括一個電容性聚合體濕度敏感元件和一個用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個敏感元件分別將濕度和溫度轉換成電信號，該電信號首先進入微弱信號放大器進行放大；然后進入一個14位的A／D轉換器；最后經過二線串行數字接口輸出數字信號。SHT11工作電壓范圍為2．4～5．5V，可以由電池或微處理器的I／O管腳對其進行供電。SHT11與微處理器C8051F121的硬件接口電路比較簡單，可以通過二線數字串行接口進行訪問。
2．2 圖片采集模塊
本系統數據采集節點的圖片采集模塊采用外接串口攝像頭來實現。通過在電路板上設計一個串口攝像頭的四線接口來實現單片機微控制器與攝像頭的連接，單片機通過串口來完成圖片數據的采集［10］。該攝像頭是一款集圖片采集、拍攝控制、紅外補光、數據壓縮、串口傳輸于一體的工業級圖片采集處理設備。其內置的高性能數字信號處理芯片實現了對原始圖像的高比例壓縮。產品圖像輸出采用標準JPEG格式，可方便地兼容各種圖像處理軟件；標準的RS－232通信接口以及簡單的圖像傳輸協議使得攝像頭可以方便地實現與電腦以及各種嵌入式系統的連接；附加的紅外補光功能更可令產品在各種光照條件下清晰成像。其主要特性如下：具有6．35mm、30萬像素的CMOS傳感器；標準JPEG／M－JPEG輸出格式；45至170度的鏡頭；最大15m監控距離；標準RS－232串行接口；自動壞像素監測和補償；自動Gamma修正、色彩修正；自動曝光、自動白平衡、自動增益控制；可配置灰度、飽和度及對比度；采集圖像分辨率640像素×480像素（VGA）／320像素×240像素（QVGA）／160像素×120像素（QQVGA）；可選紅外補光；該部分的硬件電路如圖3所示。
2．3 紅外報警部分
本系統采用的是主動式紅外報警器。正常情況下，接收機收到的是一個穩定的光信號，當有人入侵該警戒線時，紅外光束被遮擋，接收機收到的紅外信號發節點上電后首先對各功能模塊進行初始化，包括C8051F121微處理器初始化、協議棧的初始化、無線射頻收發芯片CC2420初始化、液晶屏模塊初始化等。C8051F121微處理器的初始化包括對系統時鐘的選生變化，紅外報警器就會產生一個報警信號，同時傳給單片機控制器產生中斷信號，經放大和適當處理，控制器發出的報警信號［11］。本系統中所采用紅外報警器的是廣州恒達安防公司生產的DS433i－CHI三光束100m紅外對射報警器。該報警器經過專門的設計，包含獨立發射器和接收器，發射器向接收器發射紅外光束。這3條光束經過專門設計，只有在同時被阻斷時才會激活報警。該系列探測器感應速度為35～700ms，采用樹脂材料制造。探測器具備可拆卸式瞄準器，其超聲波焊接結構可應對結霜、結露等自然現象。
3 無線數據采集節點軟件設計
數據采集節點主要是用來采集現場的數據信息，并通過ZigBee網絡傳輸給遠端的用戶監控中心，實現系統底層數據采集上傳的功能。采集節點的整體軟件流程圖如圖4所示。擇、定時計數器的配置、中斷配置和各個I／O端口具體功能的分配等。CC2420的初始化是指在ZigBee節點開始信道偵聽前，必須要對CC2420芯片的一些寄存器進行的一些設置，例如：發送功率選擇、信道選擇等。此 處 為 了 保 證 通 信 距 離，將 功 率 設 為 最 大。CC2420一共給用戶提供了16個信道，頻率從2．405GHz到2．480GHz，每隔5MHz為1個信道，只有在同一個信道上的節點才可以互相通信，所以要組網的節點在初始化時都要把頻率設在同一個信道上。CC2420通過一個簡單的4線SPI兼容接口實現其配置。CC2420共有33個16位配置和狀態寄存器，15個命令選通寄存器，以及2個8位FIFO寄存器。這兩個FIFO寄存器用來訪問分開的發送FIFO緩沖器和接收FIFO緩沖器。寄存器中的每一個都由6位地址確定位置。在進行寄存器存取時，RAM／寄存器位（第7位）必須清零；R／W位（第6位）用來選擇讀或者寫操作。這兩位和6位地址一起構成8位地址。在每個寄存器讀或寫周期，MCU將24位數據送到SPI上；引腳CSn（片選，低電平有效）在傳送期間，必須保持低電平。最先傳送的是RAM／寄存器位（設置為0，用于寄存器存?。唤又鴤魉偷木褪荝／W位（0用于寫，1用于讀）；隨后傳送的6位是地址（A［5∶0］），其中A5是地址的最高位，首先送出；然后傳送16個數據位（D［15∶0］），依然是先傳最高位。在節點各部分模塊初始化之后，節點加入網絡。
4 系統測試結果
4．1 ZigBee網絡組網的調試
通過USB線纜將協調器與PC機進行相連，即完成了通過USB接口給系統供電。也可以選擇通過9V電池或者9V直流電源給電路板供電，本文為了開發調試方便選擇了使用USB接口供電方式。在連接好USB線纜之后將編程下載器連接到PC機和開發板之間，這樣就完成了基本的硬件連接。接下來在PC機上打開Silicon Laboratories IDE編程開發環境，設置好編程下載使用的串口號，將其與Keil C軟件的相關連接設置選項配置好，就可以開始程序的編輯、編譯連接和下載了。
4．2 節點采集模擬量并通過
ZigBee網絡傳輸的調試微控制器芯片內部有一個片內的溫度傳感器，本文設計了一個程序對這個模擬量進行采集，同時在采集之后通過ZigBee無線網絡將節點的數據傳輸到節點信息協調轉發器，并通過協調器上傳給PC機，通過在PC機上的串口助手觀察接收到的數據。調試驗證了能夠準確地采集節點的模擬量，能顯示節點的溫度變化，并且無線數據的傳輸很穩定，能夠很好地完成數據的傳輸。圖5為整個系統在開發過程中所用到的實驗電路實物圖。
數據采集范文5
【關鍵詞】NI LabView無線數據采集 實驗室 數據庫 生產車間
一個現代化的企業，生產車間產品數據的在線實時監測，對產品質量起著至關重要的作用，而無線網絡對實現生產車間全方位立體式數據采集零布線功能，無疑是一個重要研究領域，有著重要的國民經濟意義。
1 研究任務的來源
我們所在工廠，廠房2000多平方米，內部按區域劃分有：新產品試制區間，成品試車區間，半成品加工車間，鉗工加工車間，科研項目實驗區間，實驗室數據庫區間。其中新產品試制車間，科研項目試驗區間，成品試車區間，有大量的實驗監測設備。為了將這些監測設備和實驗室對接，實現實驗室集中監控，數據庫統一管理，零布線，無線信息傳輸，我們設計了這套無線網絡數據采集裝置。
2 技術方案
（1）在三個區間，分別設置無線節點；
（2）節點處采用美國NI公司無線網絡模塊；
（3）現場數據采集采用廈門宇電AI-708二次儀表，配備壓力，溫度，液位，壓差的傳感器；
（4）無線模塊與儀表通訊，采用MODBUS-RTU傳輸協議；
（5）無線模塊與實驗室通過ZigBee無線網絡協議傳輸信號；
（6）實驗室計算機服務器配備 NI LabView-2012軟件平臺；
（7）各區間設計移動式電控柜，根據需要安裝一定數量的宇電儀表，傳感器信號通過端子直接傳送到儀表，各儀表通過485接口連接在一起組成串行通訊網絡。
3 軟件編程（如圖1和圖2）
一共編制：
（1）新產品試制區間通訊軟件，下載到通訊模塊；
（2）科研項目試驗區間通訊軟件，下載到通訊模塊；
（3）成品試車區間通訊軟件，下載到通訊模塊；
（4）數據采集網關軟件；
（5）實驗室新產品試制區間監測軟件；
（6）實驗室科研項目試驗區間監測軟件；
（7）實驗室新產品成品試車區間監測軟件；
（8）實驗室網關軟件；
（9）實驗室示波總覽軟件；
（10）實驗室數據庫軟件。
4 技術分析
（1）1WSN無線網絡傳輸應用的是ZigBee 協議，基于2.4G的IEEE802.15.4標準。其特點是近距離，低復雜度，自組織，低功耗，低數據傳輸，低成本。從試驗中反映的情況來看，距離遠，信號弱，電池供電時間長，下載后程序自動實時運行。
（2）節點尋址，每個節點包含一個射頻收發器，網關負責節點連接。
（3）電池供電和外電源相結合，節點工作狀態不定，自動休眠。
（4）數據傳輸速率比較低，但是本試驗能滿足要求，試驗距離50米左右。
5 研制過程中所采取的措施及經驗教訓
5.1 利用串行助手試驗數據的收發，編制儀表驅動程序，利用NI MAX軟件設置節點，利用RealTime模塊實時采集數據，利用WLAN無線模塊收發數據
5.2 經驗教訓
（1）target@軟件與傳統的LabView軟件在理念上是不同的，編程的方法也不盡相同，剛開始編程時陷入誤區，經過反復操作與驗證，最終解決問題。
（2）2軟件的不同版本是需要互相轉換的，在12版編的軟件要轉換11版的才好用。
（3）無線傳輸數據有個別數據丟失現象，沒有關系，正?，F象，這類數據可以排除。
（4）有些例程軟件需要核實，不能盲目套用，曾套用過串行通信例程，結果損壞485接口，這與我們沒有搞清楚原意有關。
（5）多曲線實時示波顯示，設置不好，容易死機，兩條比較合適
6 結論
經過研究和驗證，無線網絡數據采集系統可以在實際中應用，在現場的不同的方位設置節點，將數據通過無線的方式傳輸到控制室計算機中，利用LabView軟件的強大功能，進行數據分析，對于無法布線進行有線傳輸的地方，的確是一種比較好的方法。
參考文獻
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[2]JOHNSON，G.W，JENNINGS，R著，武嘉澍，路勁昆譯.Labview圖形編程[M].北京：北京大學出版社，2002（01）.
數據采集范文6
引言
在現代電子測量、儀器儀表、通信等領域,經常涉及對寬帶信號進行數據采集和存儲。實際數字采樣系統中存在數字轉換器引起的量化噪聲、采樣保持器帶來的非線性失真、帶寬限制和孔徑抖動誤差、數據在系統各部分間傳送過程中可能引入的噪聲干擾以及由電路布局和系統結構的原因耦合的噪聲干擾等多種因素會造成采樣系統性能下降，這種因素在高速采樣系統中影響尤其突出。因此,高速寬帶采樣系統設計顯得尤其重要。
影響高速采樣系統性能的主要因素
1 前端電路的構成
合理的前端電路構成，是系統實現中最為關鍵的一步。在高速數據采集系統的設計中，最重要的技術指標是系統的通過速率。這一指標與預采樣濾波器的建立和恢復時間，模擬多路開關的轉換時間，驅動放大器的響應時間，采樣保持電路的捕捉時間，模數轉換器的轉換時間等都有關系，即系統各部件的性能參數限制了系統的性能指標。實際上高速數據采集的實現總會受到器件性能的制約，而且對于不同的系統結構，起決定性作用的部件又各不相同，所以選擇合適的結構在系統設計中顯得尤為重要。在高速數據采集系統中，常用的結構有單通道采集結構和多通道并行采集結構兩種。
在前端電路設計時應注意如下幾點：
(1)前置放大器在輸入信號的帶寬范圍內應該有足夠大的增益和足夠短的穩定時間。一般是選擇具有大的驅動能力和快的穩定時間的運放。
(2)降低輸出瞬態的影響。一個重要方法是保證工作頻帶內放大器能保持一個較低的輸出阻抗。
(3)放大器帶寬要保證其穩定時間跟得上ADC的速度。在接近單位增益的交叉點的頻率時，放大器閉環增益會降低，導致輸出阻抗增大。因此，在設計前置驅動放大器時，決不能忽視帶寬的因素，所以在選擇放大器時要有足夠大的帶寬儲備量。
(4)除了前置放大器的噪聲、增益和帶寬的要求外，放大器還具有足夠大的動態范圍。
ADC的動態范圍決定了高速數據采集系統的主要噪聲和信噪比指標。在理想情況下n位ADC系統，當輸入信號幅度達到滿量程時，系統最大信噪比為：SNR=6.02n+1.76(dB)。實際系統中由于存在各種噪聲因素，一般但噪聲水平比理論分析值要大，獲得的動態范圍要小，所以在選擇ADC時要有一定的動態范圍儲備量。
2 電源和接地
在高速采樣電路設計時，一般設計原則是應把模擬電源與數字電源應分開。在不能單獨供電的場合，模擬電源最好使用二次降壓穩壓電源。降壓設計中主要權衡是使用線性穩壓器還是使用開關穩壓器。線性穩壓器體積小，所需的濾波電容較小，這有利于減小浪涌電流。對于線性穩壓器來說，效率低是其主要缺點。對于ADC電路和前端輸入電路來說，耗電不大，變換效率不是主要問題，一般首選線性穩壓器的。對于開關穩壓電源在這種降壓設計中盡量避免使用，以減小其帶來的高頻干擾。
高速數據采集系統中，電源連線上感應的高頻干擾信號是不可忽視的電路干擾源。除了采用短而寬的電源線減小感抗外，還需在靠近器件輸出端加接退藕電容和旁路電容。退藕電容為器件提供局域化的直流旁路電容，能消除高頻輻射噪聲和抑制高頻干擾。
在濾波電路設計中，關鍵是確定接入電容、電感等元件構成的濾波網絡的結構。對于大多數的采樣器，具有較小的瞬態需用電流，可以采用容量較小的去藕電容。一般用容量為0.1～0.01μF的小容量電容接連在器件的電源與地之間。不能直接就近接電源層或地層，否則去藕效果不好，應盡量靠近器件的電源引腳，對用于去藕和旁路的電容器，其自諧振頻率是決定電容設計的重要參數。常用如下計算公式計算諧振頻率 ，L為電容器的等效電感。
3 系統接地
在高速系統中，接地技術是非常重要的。如果接地不良，使地線回路存在公共阻抗，只要電路的一個回路中出現干擾信號，就會通過地線阻抗對其他回路造成干擾。在設計時應盡可能降低地線上的電流，可以有效地降低地線電感的影響。常用方法是將電路分為若干個回路，每個回路使用自己的地線，各回路的地線再在一點共地，可以使各個回路相互隔離，減少互相影響。
4 采樣時鐘
對于高速采樣器，采樣時鐘的相位噪聲對量化噪聲影響極大，應選用高精度、低相位噪聲外接時鐘源，從而減小由于時鐘偏斜引起的噪聲，以提高高速系統數據采集精度。
高速采樣電路設計主要原則
鑒于上述因素，在高速電路板布線時應采用如下原則:
1 模擬地與數字地分開。
為了避免數字電路噪聲對模擬電路的干擾，模擬地應與數字地分開，如果能做在不同的層上最好，否則可以用分割帶把二者分開。地線的分割會引起分割帶之間的傳輸線特性阻抗不連續，所以分割帶不宜過寬，大多數情況下2～3mm為宜，同時應盡量減少跨越這一間隙的信號線數。還可以在模擬地與數字地接磁珠濾波，磁珠的高頻阻抗很大，而直流電阻為零，應根據板上主要噪聲的頻率確定磁珠的選型。模擬地和數字地在電路板上不共地，可以利用總線插槽實現遠端單點共地。
2 ADC模擬電路前端采用單獨模擬電源供電，可以采用DC/DC進行隔離。
3 電容與電阻元件盡量采用表貼器件，以減小引線電感，提高電源濾波能力。
4 印制版使用盡量寬的地線或大面積地，印制版的周邊構成完整的地線回路。
5 小信號地線與大信號地線分開;器件的接地管腳直接接地，減小了串聯感抗。
6 對多通道并行數據采集，各通道間延遲不一致帶來的非均勻采樣采用各種方法補償，使合成誤差最?。?/p>
a) 硬件電路設計為對稱結構，用對稱的布局和布線方式保證兩路ADC通道的一致性；
b) 系統時鐘宜采用差分提供兩路之間時鐘偏斜差異最小。
