第1章 计算机数据采集系统概述
数据采集基础知识PPT课件
数据处理
对采集到的数据进行处理和分析 ，提取有用信息。
04 数据采集方法分类与特点
手动录入法
定义
通过人工方式将数据逐条录入到目标系统中。
缺点
效率低下，易出错，不适合大规模数据采集。
优点
灵活性高，适用于小规模、非结构化数据采 集。
应用场景
问卷调查、实验数据记录等。
数据传输技术
数据传输方式
可分为有线传输和无线传 输两种，有线传输稳定可 靠，无线传输灵活方便。
数据传输协议
如TCP/IP、HTTP、MQTT 等，用于规定数据传输的 格式和规则。
数据传输安全
采用加密技术、身份认证 等措施，确保数据传输过 程中的安全性和完整性。
数据存储技术
数据存储介质
包括磁存储、光存储、半导体存储等， 不同介质具有不同的性能和成本。
数据采集基础知识ppt课件
contents
目录
• 数据采集概述 • 数据采集技术原理 • 数据采集系统组成与功能 • 数据采集方法分类与特点 • 数据采集工具介绍及使用技巧 • 数据采集实施流程与规范 • 数据采集挑战与解决方案
01 数据采集概述
数据采集定义与重要性
数据采集定义
数据采集是指从各种数据源中收 集、提取和整理数据的过程，为 后续的数据分析、数据挖掘等提 供基础数据支持。
自动导入法
定义
通过预设的规则和模板，将数据源中 的数据自动导入到目标系统中。
优点
效率高，准确性好，适用于结构化数 据采集。
缺点
灵活性差，需要预先定义好数据格式 和导入规则。
应用场景
数据库数据迁移、文件数据导入等。
数据采集的设计报告
目录摘要 (3)引言 (5)第一章数据采集系统的概述 (6)1.1 数据采集系统基本概述 (6)1.1.1 数据采集 (6)1.1.2 数据采集系统的分类 (6)1.1.3 数据采集系统的基本功能 (7)1.1.4 数据采集系统的结构形式 (7)第二章数据采集系统整体设计 (8)2.1 硬件设计原则 (8)2.2 软件设计原则 (8)第三章数据采集系统的硬件设计 (9)3.1 系统工作原理 (9)3.2 硬件工作原理 (9)3.2.1 CPU处理核心模块(STC89C52) (9)3.2.2 DS18B20温度传感器模块 (11)3.3 电路设计 (14)3.3.1 CPU处理模块 (14)3.3.2 显示电路 (15)3.3.3 通信电路 (15)3.3.4 复位电路 (15)3.3.5 温度采集电路 (16)3.3.6 晶振电路 (16)3.3.7 警报电路 (17)第四章数据采集系统的软件设计 (18)4.1 汇编语言和Keil C51 (18)4.2 主程序 (19)4.3 各程序 (19)4.3.1 显示子程序 (19)4.3.2 温度子程序 (20)第五章总结 (21)参考文献 (22)附录：程序 (23)摘要本次设计主要基于单片机STC89C52单片机的多点数据采集，该系统由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分是由信号接收、信号采集、AD转换和信号发送四部分组成。
系统以单片机为核心，将被测信号转换为能够被单片机所识别的信号输入单片机实现数据采集。
被测信号一般为模拟数据和数字数据两大类。
主机发送的模拟信号经过AD0809的转换，模拟信号经量化后得到离散的值，即数字信号。
在方案的选择中，主机可以用单片机、ARM、电脑等，采用单片机做主机部分，通信距离会比较短，所以使用上拉电阻通过上拉的作用给信号线提供一个驱动电压，使之传输更稳定，传输距离更远，用来抵消线路中内阻对信号的损耗。
关键词：STC89C52；信号接收；信号采集；A/D转换AbstractThis design is mainly based on single-chip microcontroller STC89C52 multi-point data acquisition, this system is consists of hardware and software components. Hardware part is consists of four parts as signal receiving, signal acquisition, AD transform and signal sending. This System is based on single-chip microcontroller, which is being measured signals converted to what can be single-chip microcontroller identification of the signal input data acquisition.Measured signal is divided into two types of commonly simulation data and digital data.The analog signal sending by the mainframe is changed over through AD0809, then the analog signals via discrete values quantified, namely the digital signal.In the choice of case, mainframe can be MCU, ARM, computers and so on, using the monolithic as the mainframe will make a short communication distance, as the result, we use pull-up resistors to pull through the role of signal lines provide a driving voltage, make transmission more stable, the transmission distance is farther, and offset circuit impedance to signal loss.Key words：STC89C52, signal receiving, signal acquisition, A/D transform引言温度是一种最基本的环境参数，人们的生活与环境的温度息息相关，工业和农业生产中得许多场合对温度有严格的要求，如温室养殖场和冷冻室等，随着科学技术的进步，单片机及相关电子技术飞速发展，应用领域不断拓展，利用单片机和传感器实现对温度的精确测量，提高了生产的自动化程度，成本低廉，应用十分广泛，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。
计算机控制技术课后习题详解答案.
第一章计算机控制系统概述习题参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。
(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
图1.1微机控制系统组成框图(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
计算机控制系统数据采集与处理技术全解
计算机控制系统数据采集与处理技术全解1. 引言计算机控制系统在现代工业自动化领域起着至关重要的作用。
在计算机控制系统中，数据采集与处理是其中的核心环节之一。
本文将全面介绍计算机控制系统数据采集与处理技术，包括数据采集的原理和方法、数据处理的技术和算法等。
2. 数据采集的原理和方法数据采集是指通过各种传感器和仪器，将现实世界中的各种物理量、事件等转化为计算机可以接受和处理的数字信号。
数据采集的原理主要涉及模拟信号的采样与量化、传感器的选择与应用等方面。
2.1 模拟信号的采样与量化模拟信号是连续变化的信号，为了能够在计算机中进行处理，首先需要将模拟信号进行采样和量化。
采样是指将模拟信号在时间上进行离散化，而量化是指将采样后的信号在幅度上进行离散化。
常用的采样与量化方法有脉冲采样、均匀量化和非均匀量化等。
2.2 传感器的选择与应用在数据采集过程中，传感器的选择和应用决定了数据采集的准确性和可靠性。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、速度传感器等。
根据不同的应用场景，选择合适的传感器进行数据采集，可以提高数据采集的精度和稳定性。
3. 数据处理的技术和算法数据采集是为了获取各种物理量和事件的数字信号，而数据处理则是对这些数字信号进行分析和处理，从中提取出有用的信息。
数据处理的技术和算法包括数据滤波、数据压缩、数据插值等。
3.1 数据滤波数据滤波是指对采集到的数据进行平滑处理，去除掉其中的噪声和干扰。
常见的数据滤波方法有移动平均滤波、中值滤波、滑动窗口滤波等。
3.2 数据压缩数据压缩是指对采集到的数据进行压缩编码，以减少存储空间和传输带宽的占用。
常见的数据压缩方法有哈夫曼编码、LZW编码、JPEG压缩等。
3.3 数据插值数据插值是指通过已知数据点之间的关系，推算出缺失数据点的数值。
常见的数据插值方法有线性插值、多项式插值、样条插值等。
4. 数据采集与处理系统的设计与实现在实际应用中，数据采集和处理通常并不是独立进行的，而是需要设计和实现一个完整的数据采集与处理系统。
《数据采集基础知识》课件
数据采集在数据分析中的应用场景包括市场调研、用户行为分析、销售分析等，通过对这些 领域的数据进行采集和分析，企业可以更好地了解市场趋势、用户需求和销售状况，从而制 定更加科学和有效的市场和销售策略。
04
数据采集的挑战与解决方 案
数据质量挑战与解决方案
01
02
03
04
数据质量挑战
数据不准确、不完整、不一致 、过时
数据清洗
去除重复、无效、异常数据
数据验证
通过规则、算法确保数据准确 性
数据整合
统一不同来源的数据格式和标 准
数据安全挑战与解决方案
数据安全挑战
数据泄露、数据篡改、 数据损坏
访问控制
政策法规
制定严格的隐私保护政策和法 规，约束对数据的收集和使用
05
数据采集的应用场景
商业智能
在商业智能应用中，数据采集的目的是为了获取全面 、准确、及时的数据，从而帮助企业更好地了解市场 、客户和业务情况，提高决策效率和准确性。
单击此处添加正文，文字是您思想的提一一二三四五 六七八九一二三四五六七八九一二三四五六七八九文 ，单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了最 终呈现发布的良好效果单击此4*25}
数据挖掘
01
数据挖掘是指从大量数据中自动或半自动地发现模式、关 联、趋势和异常的过程。数据采集是数据挖掘的基础，为 数据挖掘提供所需的数据源。
02 03
在数据挖掘中，数据采集的目的是为了获取全面、准确和 有价值的数据集，以支持后续的数据挖掘和分析工作。通 过对这些数据进行分类、聚类、关联等操作，可以发现数 据的内在规律和模式，为企业提供更加准确和深入的洞察 。
数据采集系统课程设计
数据采集系统课程设计1. 系统概述本课程设计的目标是设计并实现一个数据采集系统，该系统可通过网络爬虫自动抓取特定网站上的数据并进行提取和存储。
采集的数据可以是任何形式的，例如文本、图像、视频等。
同时本系统支持数据可视化展示和数据分析处理。
数据采集系统可以应用于各种领域，普遍用于商业、市场调研、人工智能、信息搜索等方向。
2. 功能需求分析本系统有以下几个主要功能：1.网站数据抓取：该功能基于网络爬虫理论，可自动化地从特定网站中抓取数据，例如商品信息、用户评论、新闻文章等。
2.数据分析处理：该功能可以将采集到的数据进行分析处理，例如对情感倾向进行分类分析、对关键字进行统计分析等。
3.数据存储：该功能可以将采集到的数据进行存储，例如采用数据库进行存储、采用文件进行存储等。
4.数据可视化：该功能可以将采集到的数据进行可视化展示，例如对采集到的商品信息进行图表展示、对采集到的用户评论进行词云展示等。
3. 系统设计和实现3.1 网站数据抓取网站数据抓取模块主要由以下几个部分组成：1.网络抓取器：实现网站页面的下载和解析，提取需要的信息。
2.数据提取器：从解析出来的页面中提取需要的数据。
3.数据筛选器：根据用户指定的规则过滤不需要的信息。
该模块的实现将采用Python编程语言，主要使用requests库、BeautifulSoup库、Scrapy框架等工具。
3.2 数据分析处理数据分析处理模块主要由以下几个部分组成：1.数据预处理：对采集到的数据进行去重、清洗、格式化等处理。
2.数据分析算法：根据分析任务需求，使用不同的算法对处理后的数据进行分类、聚类、关键字提取等操作。
3.数据可视化：将处理好的数据进行可视化展示。
该模块的实现将使用Python编程语言，主要使用pandas、numpy、scikit-learn、matplotlib等工具。
3.3 数据存储数据存储模块主要由以下几个部分组成：1.存储类型选择：可以选择不同的数据存储方式，包括数据库存储、文本存储等。
传感器原理与应用---数据分析 第1章 数据采集与系统设计基础
第一章数据采集与处理概述
传感器原理
3、数据采集与处理包含的内容
模拟信号处理 模数转换 数模转换 接口技术
4、怎样学好本课程
抗干扰技术 数据分析 总线技术 采集处理系统设 计
第一章数据采集与处理概述
【主要内容】 1.1 采集与处理的意义 1.2 采集与处理系统组成
1.3 系统涉及的相关技术 1.4 采集与处理系统的发展 【重点内容】 1、单个微机控制的采集处理系统结构框图，及各 部分的作用。
第一章数据采集与处理概述
1.2.2 集散型数据采集系统
上位机 通讯接口 数据采集站 数据采集站 数据采集站
模拟信号和数字信号
集散型数据采集系统框图
由若干个数据采集站和一台上位机及通信线路组成。 上位机：为微型计算机，配置有打印机和绘图机。
第一章数据采集与处理概述
1.2.3 分布式数据采集系统
第一章数据采集与处理概述
第一章数据采集与处理概述
1.1 研究意义
数据采集是指把被测对象的各种模拟量（如:温 度、压力、流量、位移等）通过传感器作适当变化后， 再经过信号调理、采样、量化、编码等步骤，最后由 计算机进行存储、显示或打印、传输的过程。
1.2 系统结构形式
典型的数据采集系统由硬件和软件组成。 按硬件结构分，有三种结构形式： 单个微型计算 机数据采集系统、 集散型数据采集系统以及分布式数 据采集系统。
第一章数据采集与处理概述 1.2.1 单机控制采集处理系统
由传感器、模拟多路开关、程控放大器、采样/保持 器、A/D转换器、计算机及外设等部分组成。
模拟开关 传感器 程控放大 被 测 物 理 量 采 样 / 保 持 器 A/D 转 换 器 显示器 计 算 定时与逻辑控制 传感器 传感器 机 绘图机 打印机
计算机数据采集系统的设计及应用
2019年第8期信息与电脑China Computer & Communication网络与通信技术计算机数据采集系统的设计及应用毕建忠（32158部队，河北 张家口 075100）摘 要：随着科学技术的不断发展，各行各业开始促进自身的发展，各行各业的发展离不开数据信息的采集。
事实上人们在进行数据采集时经常会遇到各种困难，需要加强对数据采集的研究，严格进行计算机数据采集系统的设计，并加强数据采集在各领域的应用。
笔者对数据采集进行了简单阐述，对其设计与应用进行了深入分析，希望为各行业更好的应用计算机数据采集系统提供参考。
关键词：计算机；数据采集；工作原理中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2019）08-137-02Design and Application of Computer Data Acquisition SystemBi Jianzhong(Unit 32158, Zhangjiakou Hebei 075100, China)Abstract: With the continuous development of science and technology, all walks of life begin to strengthen their own development, but the development of all walks of life is inseparable from the collection of data information. In fact, people often encounter various difficulties in data collection. This requires strengthening the research of data collection, strictly carrying out the design of computer data collection system, and strengthening the application of data collection in various fields. In this paper, data acquisition is briefly described, and its design and application are analyzed in depth, so as to provide a reference for better application of computer data acquisition system in various industries.Key words: computer; data acquisition; working principle1 计算机数据采集系统的概述1.1 计算机数据采集系统的组成计算机数据采集系统主要包括计算机子系统与智能数据采集系统两部分，其中计算机子系统主要是对收集到的数据信息进行科学合理的分类、存储及数据处理，进而便于人员进行操作。
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计算机数据采集系统
主要内容
1、计算机数据采集系统的基本概念、基本 组成、发展现状
2、模拟信号的数字化处理
1 数据采集技术
数据采集技术(Data Acquisition)是信息科学的一个 重要分支,它研究信息数据的采集、存贮、处理以及控 制等作业。在智能仪器、信号处理以及工业自动控制 等领域，都存在着数据的测量与控制问题。
1.1数据采集系统的结构形式
数据采集系统主要由硬件和软件组成。
从硬件方面来看，有两种结构形式：一种是微 型计算机数据采集系统，另一种是集散型数据 采集系统。
一、微型计算机数据采集系统
由传感器、模拟多路开关、程控放大器、 采样/保持器、A/D转换器、计算机及外 设等部分组成。
框图如下
图1
微型计算机数据采集系统框图
1 2 fc
x(t ) xs (nTs )
sin[(t nTs ) (t nTs ) *
Ts
]
Ts
唯一确定.Fc称为截止频率，又称为奈奎斯特频率。 采样定理给出无失真地恢复原信号的条件。
2.3.2采样定理中两个条件的物理意义
1.连续模拟信号x(t)的频率范围是有限的，即信号 的频率f在
2.4.2 消除频率混淆的措施：
(1)对于频域衰减较快的信号，可用提高采样频率的方法 来解决。 (2)对于频域衰减较慢的信号，可用消除频混滤波器来解 决：低通滤波器。 (3)既采用消除频混滤波器进行滤波，又将采样频率提高 到3到5倍。
2.4 采样技术的讨论
解决不失真采样和大数据存储的问题。 (1)常规采样： (2)间歇采样：以丢失模拟信号的部分信息为代价来解决数据 存储空间不足的问题。 (3)变频采样：采样频率可以变化，使测速精度近似不变。 (4)下采样
2 模拟信号的数字化处理
微机---计算机数据采集系统的核心
2.1 概
述
连续的模拟信号转换为离散的数字信号， 经历了两个断续过程： 1.时间断续：采样 X(t) Xs(nTs) 2.数值断续：量化，即把采样信号Xs(nTs) 以最小数量单位的整倍数来度量. 信号转换过程如图所示。
2.2 采样过程
二、集散型数据采集系统
由若干个数据采集站和一台上位机及通信线路组成。
图2
集散型数据采集系统框图
三、数据采集系统的软件
数据采集系统的软件一般包括： 模拟信号采集与处理程序 数字信号采集与处理程序 脉冲信号采集与处理程序 开关信号采集与处理程序 运行参数设置程序：采样通道号，采样点 数，采样周期，信号量程范围，放大器增益系 数，工程单位等 系统管理程序：主控程序 通信程序
fc 1 /(2Ts)
n
有 xs (nTs) Asin(2fcnTs ) A(1) sin
则当 =0时,采样信号为零,无法恢复原模拟信号.
0 sin 1 时,采样信号幅值小于原模拟信号
sin 1 时, 采样信号幅值等于原模拟信号.
2.4频率混淆及消除措施
1.2应用领域
几乎涉及到农业、国防、科研及民用工业等所 有的领域。 例如：在雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、 震动工程、无损检测、语声处理、智能仪器、 工业自动控制以及生物医学工程等领域有着广 泛的应用。
1.3发展趋势
采集数据的速度超高速化 采集数据的点数海量化 采集数据的存取网络化，与可通过Internet进 行存取，工作人员不需在待控过程或需采集数 据的传感器附近工作。
采样周期Ts决定采样信号的质量和数量:
Ts太小, Xs(nTs)数量剧增,占用内存;
Ts 太大, 模拟信号的某些信息被丢失.
设有连续信号x(t),其频谱为X(f),以采样周期Ts采得的 离散信号为xs(nTs) . 如果频谱X(f)和采样周期满足下列条件: (1).频谱X(f)为有限频谱,即当F1的绝对值大于等于fc(截止 频率)时,x(f)=0; (2). Ts 则连续信号
2.2 采样过程
采样过程可以看作脉冲调制过程
xs (nTs ) x(t ) Ts (t ) xs (nTs ) x(t ) (t nTs)
n n
xs (nTs )
n n
x(nT ) (t nT )
s s
2.3.1 采样定理
2.4.1 频率混淆 如果Ts取的过大,使Ts>1/(2fc) 时,将会出现x(t)中的高频成分被 叠加到低频成分上去的现象,这种 现象称为频率混淆. 不产生频率混淆现象的临界条 件是fs=1/Ts=2fc。或者说，当采 样间隔一定时，不发生频率混淆 的信号最高频率为fc=1/（2Ts） 信号能相互混淆的频率为： f 1 f 2 kfs; (k 1,2,3,...)
0 f fc
2.采样周期Ts不能大于信号 周期Tc的一半。
2.3.3 采样定理不适用的情况
采样定理在
fc 1 /(2Ts)
时是不适应的。
例如,设连续信号为:
x(t ) Asin(2fc );0 2
其采样值为: 当
xs(nTs) Asin(2fcnTs )
将外部世界存在的温度、压力、流量、位移以及角度 等模拟量（Analog Signal）转换为数字信号 （Digital Signal）, 再收集到计算机并进一步予以 显示、处理、传输与记录这一过程，即称为“数据采 集”。相应的系统即为数据采集系统（Data Acquisition System,简称DAS）。