数据采集系统设计原理PPT课件
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数据采集基础知识PPT课件
将处理后的数据存储在计算机中 ，以便后续使用。
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。
数据采集应用案例PPT课件
第四阶段
以虚拟仪器为核心的自动测试 系统阶段。
数据采集系统组成要素
传感器
一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将 感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其 他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处 理、存储、显示、记录和控制等要求。
数据采集设备
将经过信号调理器处理后的模拟信号转换为数字 信号，并进行相应的处理，如数字滤波、数据压 缩等。
采集性能问题
安全性和隐私问题
大规模数据采集可能面临性能瓶颈，如网 络带宽限制、存储资源不足等。
数据采集涉及敏感信息和隐私保护，需要 加强安全性和隐私保护措施。
发展趋势预测
自动化和智能化
未来数据采集将更加自动化 和智能化，通过机器学习和 人工智能技术实现自适应的 数据采集和清洗。
实时化和流式处理
随着实时数据需求的增加， 数据采集将更加注重实时性 和流式处理能力，以满足实 时分析和决策的需求。
数据采集应用案例 ppt课件
目录
• 数据采集概述 • 数据采集技术原理及方法 • 数据采集在各领域应用案例
目录
• 数据采集系统设计与实现 • 数据采集技术应用挑战及发展趋势 • 总结与展望
01
数据采集概述
数据采集定义与意义
数据采集定义
数据采集是指从传感器和其它待 测设备等模拟和数字被测单元中 自动采集非电量或者电量信号,送 到上位机中进行分析，处理。
远程医疗
通过数据采集技术，实现患者生 理参数的远程监测和诊断，提高
医疗服务的可及性和效率。
医疗大数据分析
对海量医疗数据进行分析和挖掘， 发现疾病规律和治疗方案，提高医 疗水平和治愈率。
个性化医疗
基于患者个体特征和历史数据，制 定个性化治疗方案和健康管理计划， 提高治疗效果和患者生活质量。
弹药打靶实时数据采集系统设计原理
弹药实时数据采集系统设计原理1.功能将导弹模拟信号和数字信号进行实时采集、处理、加密、无线发射到地面接收系统，实时获取导弹发射后的飞行数据，通过对接收数据进行分析，可以准确定位故障情况，掌握靶试薄弱环节，为导弹预防性、维修性提供依据，进而有效提高导弹靶试成功率。
2.组成由弹上数据采集系统、地面接收系统及检测仪组成。
弹上数据采集系统由数据采集记录模块、电源模块、无线发射模块和发射天线组成，包装于同一个专用包装箱中。
地面接收系统由地面自跟踪接收天线和数据接收机组成，分别独立包装于两个专用的包装箱中，检测仪包装于专用的包装箱中。
系统组成示意图如图1所示。
图1 组成示意图2.1弹上数据采集系统a) 数据采集记录模块数据采集记录模块用于对弹上模拟信号和数字信号进行接收、隔离、调理、采集、编码和记录存储工作。
b) 电源模块电源模块负责为弹上数据采集记录模块和无线发射模块在飞行试验时提供工作电源。
c) 无线发射模块数据无线发射模块接收数据采集记录模块发送的数据流，并对数据进行调制和变频，通过高频功放和发射天线将数据信号以无线电波形式发送出去。
d) 发射天线发射天线接收发射模块发送来的射频信号，以微波的形式发送到地面接收系统。
2.2地面接收系统地面接收系统包括地面自跟踪接收天线和数据接收机。
a) 地面自跟踪接收天线地面自跟踪接收天线用于搜索、捕获、跟踪并接收飞行目标的X波段遥测信号，可实现方位和俯仰双轴自跟踪飞行目标。
b) 数据接收机数据接收机用于接收天线输入的遥测信号，经过内部分析变频、分集合成、解调后通过位帧同步输出PCM编码数据。
2.3检测仪检测仪用于对弹上数据采集系统的单元检测。
检测仪具有向被测设备提供工作电源、信号标定、参数设定、发送各种检测信号、测取工作数据等功能，实现对弹上数据采集系统的功能检测。
第8章 数据采集控制系统的设计
ST3
ALE<='0' START<='0' OE<='0' LOCK<='0' CEN<='0'
图8.4 ADC0809工作时的状态转换图
第8章
数据采集控制系统的设计与分析
2．转换后数据的BCD码转换处理 表8.1是在ADC0809的基准电压(Vref)为5.12 V时， 模拟输入电压与输出电压的对应关系表，其中最小电 压准位是5/28=5/256=0.2 V。 这样，当由ADC0809的D[7..0]收到的数据信号是
转换为8位数字量DATA。
第8章
数据采集控制系统的设计与分析
(2) 输入数据与通过预置按键输入数据采集控制器 内的标准数据相减，求得带极性位的差值±ΔU(数字 量)；差值之绝对值送至DAC0832转换为ΔU，它和特 定的极性判别电路共同输出±ΔU。 (3) 数据采集和处理均在数据采集系统控制器的管
SIGNAL V: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
SIGNAL HB，LB: STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0); SIGNAL C30，C74，C118: STD_LOGIC;
SIGNAL TEMPA ， TEMPB ， TEMPC: STD_LOGIC_VECTOR(4
第8章
数据采集控制系统的设计与分析
图8.2 数据采集系统总体组成原理图
第8章
数据采集控制系统的设计与分析
8.2.2 A/D转换控制模块ADZHKZ的设计 1．ADC0809模数转换的控制 ADC0809是CMOS的8位A/D转换器，片内有8路模 拟开关，可控制8个模拟量中的一个进入转换器中。 ADC0809的分辨率为8位，转换时间约100 μs，含锁存
3章 数据采集技术解读
第三章 数据采集技术
第三章 数据采集技术
测量放大器
模拟多路转换器
采样保持电路
A/D转换器(ADC)及其接口设计 数据采集系统设计及举例
数据采集技术
将温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成 数字量后，再收集到微机进一步进行显示、处理、记录和传 输的过程。
智能仪器的数据采集系统
简称DAS（Data Acquisition System），是指将温度、压
力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成数字量后， 以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的系统或装置。
第一节 数据采集系统的组成结构
传感器
模拟信号调理
数据采集电路
微机系统
图3.1 数据采集系统的基本组成
一、数据采集系统的结构框图
输入信号有各自独立的 参考电压，或者信号长 传输引起严重共模干扰。 发挥共模抑制能力，通 道数一半
图3-12 模拟多路转换器的配置
伪差动式
3.3.3
常用的半导体多路转换器芯片
图 图3-13 3-13 AD7501(AD7503) AD7501(AD7503)和 和AD7502 AD7502的功能框图 的功能框图
00:02:48
图3-15 多路切换系统的等效电路 a)低频等效电路 b)高频等效电路
N-1通道被关断的信号在负载上产生的泄漏电压总和：
Ri+Ron<<RL<<(Ri+Roff)/(N-2) 2Ri+Ron<<Roff
1)减小Ri，为此前级应采用电压跟随器。 2)选用Ron极小、Roff极大的开关管。 3)减少输出端并联的开关数N。
对称结构使得具有很高的共模抑制能力 电路参数应对称以保证共模抑制能力 R1=R2,R3=R3, R5=R6
第三章 数据采集技术
测量放大器
模拟多路转换器
采样保持电路
A/D转换器(ADC)及其接口设计 数据采集系统设计及举例
数据采集技术
将温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成 数字量后，再收集到微机进一步进行显示、处理、记录和传 输的过程。
智能仪器的数据采集系统
简称DAS（Data Acquisition System），是指将温度、压
力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成数字量后， 以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的系统或装置。
第一节 数据采集系统的组成结构
传感器
模拟信号调理
数据采集电路
微机系统
图3.1 数据采集系统的基本组成
一、数据采集系统的结构框图
输入信号有各自独立的 参考电压，或者信号长 传输引起严重共模干扰。 发挥共模抑制能力，通 道数一半
图3-12 模拟多路转换器的配置
伪差动式
3.3.3
常用的半导体多路转换器芯片
图 图3-13 3-13 AD7501(AD7503) AD7501(AD7503)和 和AD7502 AD7502的功能框图 的功能框图
00:02:48
图3-15 多路切换系统的等效电路 a)低频等效电路 b)高频等效电路
N-1通道被关断的信号在负载上产生的泄漏电压总和：
Ri+Ron<<RL<<(Ri+Roff)/(N-2) 2Ri+Ron<<Roff
1)减小Ri，为此前级应采用电压跟随器。 2)选用Ron极小、Roff极大的开关管。 3)减少输出端并联的开关数N。
对称结构使得具有很高的共模抑制能力 电路参数应对称以保证共模抑制能力 R1=R2,R3=R3, R5=R6
多个串口设备数据的连续采集课件
加强实践环节
通过实验、课程设计等实践环节，加强学生对串口设备数据采集技术 的理解和掌握，提高实际应用能力。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
有占用系统资源少、传输距离远、通信效率高等优点，因此在工业控制
、智能家居等领域得到广泛应用。
02
RS-232串口
RS-232是串口通信的一种标准，它定义了数据传输的电压范围、数据
位、停止位、奇偶校验等参数。RS-232串口设备通常用于计算机与其
他设备之间的通信。
03
RS-485串口
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
RS-485是另一种串口通信标准，它具有更远的传输距离和更好的抗干
数据存储与备份
数据存储方式
选择合适的存储介质和存储格式，确保数据的安全性和可读性。
数据备份策略
制定定期备份计划，并采取必要的备份措施，以防止数据丢失。
数据恢复方法
在数据丢失或损坏时，采取有效措施进行数据恢复。
数据分析与挖掘
关联性分析
发现数据之间的关联和模式，如 相关性、回归分析等。
分类与聚类分析
03
多个串口设备数据采集 系统设计
系统架构设计
硬件架构
采用嵌入式系统硬件平台，配备多个串口接口，用于连接多个串口设备。
软件架构
采用模块化设计思想，将系统划分为数据采集、数据处理、数据传输等模块。
数据采集模块设计
数据采集方式
通过读取串口设备数据，实现数据的采集。
数据采集频率
根据实际需求，设定数据采集的频率，如每秒、 每分钟等。
测试目标
确保系统能够准确、稳定地采集和处理多个 串口设备的数据，满足实际应用需求。
测试用例
通过实验、课程设计等实践环节，加强学生对串口设备数据采集技术 的理解和掌握，提高实际应用能力。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
有占用系统资源少、传输距离远、通信效率高等优点，因此在工业控制
、智能家居等领域得到广泛应用。
02
RS-232串口
RS-232是串口通信的一种标准，它定义了数据传输的电压范围、数据
位、停止位、奇偶校验等参数。RS-232串口设备通常用于计算机与其
他设备之间的通信。
03
RS-485串口
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
RS-485是另一种串口通信标准，它具有更远的传输距离和更好的抗干
数据存储与备份
数据存储方式
选择合适的存储介质和存储格式，确保数据的安全性和可读性。
数据备份策略
制定定期备份计划，并采取必要的备份措施，以防止数据丢失。
数据恢复方法
在数据丢失或损坏时，采取有效措施进行数据恢复。
数据分析与挖掘
关联性分析
发现数据之间的关联和模式，如 相关性、回归分析等。
分类与聚类分析
03
多个串口设备数据采集 系统设计
系统架构设计
硬件架构
采用嵌入式系统硬件平台，配备多个串口接口，用于连接多个串口设备。
软件架构
采用模块化设计思想，将系统划分为数据采集、数据处理、数据传输等模块。
数据采集模块设计
数据采集方式
通过读取串口设备数据，实现数据的采集。
数据采集频率
根据实际需求，设定数据采集的频率，如每秒、 每分钟等。
测试目标
确保系统能够准确、稳定地采集和处理多个 串口设备的数据，满足实际应用需求。
测试用例
数据采集系统PPT课件
反馈电压
VO
V IN
比较器
模拟量
输入
启动
CLK
VC
控制时序和 逻辑电路
D / A转 换 器
逐位逼近寄 存 器 (SAR)
数字量
D0
输出
D1
锁存器
D2
D3
逐图位2-逼9 逐近位式逼近A式/DA/D转转换换原原理理图 图
第19页/共57页
• 当启动信号作用后，时钟信号在控制逻辑作用下:
• 首先使寄存器的最高位D3 1，其余为0， 此数字量
第8页/共57页
1. 采样保持的基本特性
u0
ui t
ui
t0
采样期 保持期(t0为发出保持命令的时刻）
捕捉时间：从发出采样指令的时刻起，直到输出信号稳定地 跟踪上输入信号为止，所需的时间定义为捕捉时间 关断时间：从发出保持指令的时刻起，直到输出信号稳定下 来为止，所需的时间定义为关断时间。(引起孔径误差)
第23页/共57页
• 双积分式A/D转换原理如上图所示，在转换开始信号控
制下，开关接通模拟输入端，输入的模拟电压VIN 在固 定时间T内对积分器上的电容C充电（正向积分），时间 一到，控制逻辑将开关切换到与VIN极性相反的基准电源
上，此时电容C开始放电（反向积分），同时计数器开始 计数。当比较器判定电容C放电完毕时就输出信号，由控 制逻辑停止计数器的计数，并发出转换结束信号。这时计 数器所记的脉冲个数正比于放电时间。
(a) 电路原理图
V0 积分器
输出
反充电
充电
t
定时脉冲 （开关S
状态）
S闭和
S断开
t
Vfo
频率输出
T截止
（三极管
数据采集技术PPT课件
系统设计灵活。 （3）数据采集与数据处理紧密，形成数据采
集与处理系统，可实现从数据采集、处理到 控制的全部工作。
2
（4）数据采集过程一般都具有“实时”特性，实时的 标准是能满足实际需要。
（5）随着微电子技术的发展，电路集成度的提高，数 据采集系统的体积越来越小，可靠性越来越高，出 现单片数据采集系统。
✓ CMOS：互补金属氧化物（PMOS管和NMOS管）共 同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，功耗很低、 电压范围宽、抗干扰能力强。
✓ TTL：集成电路输入级和输出级全采用晶体管组成的 单元门电路，多发射极实现输入级“与”逻辑，输 出级晶体管实现“非”逻辑。与非门输出结果为： 有0出1，全1出0。+5V等价于逻辑“1”，0V等价于 逻辑“0”，被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平） 信号系统 。
率信号和开关量信号等。
7
二、数据采集系统的主要性能指标 ➢ ①系统分辨率； ➢ ②系统精度； ➢ ③采集速率； ➢ ④动态范围； ➢ ⑤非线性失真。
8
第二节 数据釆集基本电路
一、运算放大器和测量放大器 1.运算放大器 在模拟集成电路中，集成运算放大器是最基本
又是用途最广的一种电路。集成运算放大器是 高增益、多级直接耦合放大器，在模拟计算中， 这种放大器能够实现各种数学运算，故称为运 算放大器。 ✓ 直接耦合:将前一级的输出端直接连接到后一级 的输入端。 高增益单片集成化运算放大器在自动控制、测 量仪表、计算技术等许多方面都有着极其广泛 的应用，是模拟电子领域中最重要的有源器件。
25
模拟多路开关有机械式、电磁式和电子式三大类。 ➢ 纯机械式开关在现代数据采集系统中已很少使用。 ➢ 电磁式多路开关主要是指各种继电器、干簧管等，
集与处理系统，可实现从数据采集、处理到 控制的全部工作。
2
（4）数据采集过程一般都具有“实时”特性，实时的 标准是能满足实际需要。
（5）随着微电子技术的发展，电路集成度的提高，数 据采集系统的体积越来越小，可靠性越来越高，出 现单片数据采集系统。
✓ CMOS：互补金属氧化物（PMOS管和NMOS管）共 同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，功耗很低、 电压范围宽、抗干扰能力强。
✓ TTL：集成电路输入级和输出级全采用晶体管组成的 单元门电路，多发射极实现输入级“与”逻辑，输 出级晶体管实现“非”逻辑。与非门输出结果为： 有0出1，全1出0。+5V等价于逻辑“1”，0V等价于 逻辑“0”，被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平） 信号系统 。
率信号和开关量信号等。
7
二、数据采集系统的主要性能指标 ➢ ①系统分辨率； ➢ ②系统精度； ➢ ③采集速率； ➢ ④动态范围； ➢ ⑤非线性失真。
8
第二节 数据釆集基本电路
一、运算放大器和测量放大器 1.运算放大器 在模拟集成电路中，集成运算放大器是最基本
又是用途最广的一种电路。集成运算放大器是 高增益、多级直接耦合放大器，在模拟计算中， 这种放大器能够实现各种数学运算，故称为运 算放大器。 ✓ 直接耦合:将前一级的输出端直接连接到后一级 的输入端。 高增益单片集成化运算放大器在自动控制、测 量仪表、计算技术等许多方面都有着极其广泛 的应用，是模拟电子领域中最重要的有源器件。
25
模拟多路开关有机械式、电磁式和电子式三大类。 ➢ 纯机械式开关在现代数据采集系统中已很少使用。 ➢ 电磁式多路开关主要是指各种继电器、干簧管等，
数据采集及信息集成系统设计与应用
数据采集及信息集成系统设计与应用一、引言随着信息技术的不断发展和普及，各行各业的数据量都在不断增加，如何高效地采集和整合各种数据成为了企业和组织面临的重要问题。
数据采集及信息集成系统的设计与应用，对于提高数据处理效率和信息化水平具有重要意义。
本文将重点讨论数据采集及信息集成系统的设计原理和应用实践。
二、数据采集系统设计原理1. 数据采集系统概述数据采集系统是指将目标数据源中的数据转换成计算机能够处理的数据格式，并实现数据的传输和存储。
数据采集系统通常包括数据源接入、数据抽取和数据传输等环节。
在设计数据采集系统时，需要考虑数据源种类、数据格式、数据量、数据更新频率等因素。
2. 数据源接入数据源接入是指将数据采集系统与各种数据源进行连接和通信的过程。
数据源可能来自数据库、文件、传感器、网络接口等多种形式。
在设计数据源接入环节时，需要考虑数据源类型的多样性和连接稳定性，选择合适的接入方式进行数据采集。
3. 数据抽取数据抽取是指从数据源中提取数据的过程，通常包括数据过滤、数据转换和数据加载等步骤。
在设计数据抽取环节时，需要考虑如何高效地提取数据、对数据进行预处理和清洗，并将数据转换成目标格式。
4. 数据传输数据传输是指将采集到的数据传输到目标系统或存储介质的过程。
数据传输需要考虑数据传输的安全性、稳定性和效率，可以选择网络传输、文件传输或其他方式进行数据传输。
三、信息集成系统设计原理1. 信息集成系统概述信息集成系统是指将不同数据源中的数据进行整合和统一管理的系统。
信息集成系统可以将分散的数据整合成统一的数据视图，并提供统一的数据访问接口。
信息集成系统通常包括数据集成、数据存储和数据访问等部分。
3. 数据存储数据存储是指存储整合后的数据的过程，可以选择关系数据库、数据仓库、大数据存储等形式进行数据存储。
在设计数据存储环节时，需要考虑数据存储的安全性、容量和性能。
4. 数据访问数据访问是指用户对整合后的数据进行查询和分析的过程，通常需要提供统一的数据访问接口，方便用户对数据进行访问。
第九章数据采集技术第三讲
AD582的特性如下： 1）有较短的捕获时间，最短达6μs，电容越大，捕获时间越长，它影响采样频率。 2）有较高的采样/保持电流比，可达107，该值是电容充电电流与保持模式电容漏电流之比，表征采样/保持器的质量。 3）有较高的输入阻抗，约30M 。 4）有可达±Us输入信号电平，适用于12位A/D转换器。 5）有相互隔离的模拟地、数字地，提高了抗干扰能力。 6）有差动式逻辑驶入端。 7）可与任何独立的运算放大器连接。
一、采样/保持器的工作原理 采样/保持器是指在输入逻辑电平的控制下，处于“采样”和“保持”两种工作状态的电路。
在“采样”状态下，电路的输出跟踪输入模拟信号； 在“保持”状态下，电路的输出保持着前一次采样结束瞬间的模拟输入信号，直到进入下一次采样状态为止。
最基本的采样／保持器的构成 模拟开关 存储元件（保持电容） 缓冲放大器 图中，K为模拟开关；CH为保持电容；A为缓冲放大器；而Vc为模拟开关控制信号，确定采样还是保持的状态。
串联型采样/保持器 串联型采样/保持器的基本结构如下图所示。运算放大器A1和A2为输入、输出缓冲放大器，用来提高采样/保持器的输入阻抗，减小输出阻抗，以便与信号源和负载连接；K为模拟开关，CH为保持电容。
当开关闭K合时，输入信号Vi通过A1对CH高速充电，CH的电压将跟踪Vi的变化；当开关K断开时，采样/保持器从跟踪状态变为保持状态，CH没有放电回路，在理论上CH的电压将一直保持在K断开瞬间Vi的值上。 优点：结构简单。 缺点：失调电压为两个运放失调电压之和，且比较大，影 响采样/保持器的精度；同时，跟踪速度也比较低。
2、工作过程 1）准备阶段： CR信号 把计数器清零，让K2 闭合，等电容放电后， 再断开K2。 2）采样阶段：开关K1接通Ui，正的输入电压Ui加积分器输入端，积分器从0开始对Ui积分。
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▪ 例：青岛项目 薄膜蒸发器项目
▪
南理工压力，速度测量系统
例子
.
例子
各. 种传 感器
智能数据 采集模块
下位机
RS485
工控机
.
.
USB总线数据采集系统
.
温湿度变送器
压差变送器 风速变送器 电压电流变
送器 流量传感器
各种传感器
机箱 供电电源
USB数据采集卡
USB总线
基于Labview平台 开发的数据采集
2、单片机的结构及组成
.
Sensor Sensor 开关量
键盘
打印
调理电路
放大滤波 整形
Smit触发器
A/D 整形
显示LED 报警
0832D/A 通信RS232
基于8051的智能仪表的组成
13.5基于IPC与PLC的测控系统
.所有的工业控制中，PLC的可靠性是最高的，其弱点是： （1）显示功能和数据处理的能力不如IPC机， （2）开关控制功能强大，模拟量控制能力稍差。 PLC一般应用于批量不大的工业设备和工厂生产过程的自 动控制。如果系统中开关量多（10个以上），采用PLC。 如今PLC 作为下位机与PC机，IPC进行连网，组成计算机 集散控制与管理系统（DCS）前景非常好。
软件
工业控制机
下位机机箱
上位机
13.3基于单片机数据采集系统
▪ . 1、单片机的特点 ▪ （1）可靠性高：芯片本身是按工业测控环境要求设计，其工业抗
干扰能力强，指令及系统常数因化在ROM中，不易破坏，硬件集成 度高，所以可靠性高。 ▪ （2）易扩展：单片机提供扩展用三总成，并行、串行I/O引脚，易 构成各种规模的计算机应用系统。 ▪ （3）控制功能强，软件指令丰富。 ▪ （4）存储容量小，一般RAM仅几百字节，ROM为几千字节 ▪ 8位： 256 4k 8k ▪ 扩展后： 64k 64k ▪ （5）体积小 ▪ （6）开发周期短，成本低
研究生课程
传感技术与数据采集
.
第十三章数据采集系统设计原理
outline
13.1 数据采集系统分类 13.2基于单片机的数据采集系统 13.3基于计算机的数据采集系统 13.4基于智能仪器的的数据采集系统 13.4基于IPC-PLC的测控系统
13.1数据采集系统分类
一般说来，数据采集系统根据其被测量可分为模拟量、开关量、数 字量（频率、计数）。
▪
8098系列 MCS-96系列
▪
8088 等微处理机
▪
嵌入式系统,DSP系统
▪
80386
▪
80486
▪ (3)PLC
▪
13.2于PC机的主机电路
基于PC机的主机电路 1、内插式
内插式（内总线） 外接式（外总线）
内插式测控系数构成如图所
示，它只将输入或输出接口
电路制成印制电路板的插板
形式，并直接插入PC机主机 箱内的扩展槽内，通过计算 机的各种 系统总线与CPU交 键 盘 换信息，来自测量电路的测
A/D转换器 控制逻辑
计算机
速度快，价格昂贵，适用高速有同步要求的场合，如军事，
5~10KHz以上
13.1.2 从主机电路角度分析
▪ 在微机化测试系统中，常把CPU及其相连的存储器和接口电路统称 为主机电路。
▪ CPU：
▪ （1）PC机 ，工控机
▪ （2） 微处理器：
▪
8051系列 MCS-51系列
▪ （1）灵活方便，适用于多通道，高速数据采集成一些特殊场合的测 控要求。
▪ （2）计算机可用于测试目的也可用作他用。
▪ （3）计算机可管理多个测量仪器或相关设备，灵活方便。
▪ 注意：外接电源机箱可以根不同功能或要求的测控系统单独进行设 计，但最好选用通用机箱（标准机箱，2U、3U、4U）价格可以下降。
其他总线： Modbus Can总线
.
PIC101
流 量计
空压机
.
PT101 L T1 0 1
C
电加 热 器
C
TI C 1 0 2
T E 1 02
S E 1 01
雾化器
干 燥塔
T E 1 03
P T 1 02
UI 101
C
T I C 1 01
C
TE101
旋风分离器
排空
布 袋除 尘 器
引风机
SC101
▪ 例：楼宇火灾巡回1 Sensor2
调理电路 调理电路
Sensorn
调理电路
多
路
模 拟
采器样保持
A/D
开
关
逻辑控制
模拟量数采卡或数量模块
（1）b方案：同步采集
. 传感器
传感器
传感器
调理电路 调理电路 调理电路
采样/保持器 采样/保持器 采样/保持器
A/D转换器 A/D转换器
采集通道分析
▪ 1、单个信号输入 ▪ （1）模拟量 放大，滤波 A/D
传感器
信号调理
采集电路
微机
▪ （2）开关量
或单片机
开关量
采集卡
PC
▪ （3）数字量
数字量
采集电路卡
单片机
微机 单片机
2、对于多个信号输入
▪ （1）a方案：集中采集式
▪ 多个模拟信号共用一个A/D，适用信号变化比较缓慢的场合，成本低。 如大多数工业场合电路简单，成本低，但各参数不是同步输入，而 是循环输入，在信号路数较多时，信号在保持器中会有所泄漏而出 现衰减
13.5基于IPC与PLC的测控系统
. PLC PLC PLC PLC PLC PLC PLC
PC profibus
特点：
典型应用：数控机床 网络控制系统
13.4基于智能仪表的测控系统
.
Agilent 数采仪
智能 仪表
智能 仪表
智能 仪表
智能 仪表
RS232 RS485
数据采集软件 PC机 数据采集软件 PC机
C
二流体喷枪 空气
鼓 风机
料桶 料液 蠕动泵
0
1
2
3
无锡 虹 业 自 动 化 工 程 有 限 公 司
4
5
6
文件 名 F il e N am e:
日期 Is su e:
2 00 2. 10
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9
10
设计 D es ig n: 王兵辉
显示器
打印机
PC主机系统
量信号通过插板与计算机打
交道，主机与控制电路系统 测量电路
之间也只通过插板进行联系。
鼠标盘
控制电路 盘
▪ 2、外接式（外总线式）
显示器
打印机
键盘
PC主机系统
鼠标盘
RS232C RS485
串行总线通信
USB总线
IEEE-488并行总线
测量电路
外接电源机箱
控制电路
外总线式的特点：
其他总线： Modbus Can总线
13.4基于智能仪表的测控系统
. 智能
仪表
智能 仪表
智能 仪表
智能 仪表
RS485 PLC
数据采集软件 PC机
Modbus总线
13.4基于智能仪表的测控系统
.
Angilent 数采仪
RS232
智能
RS485
仪表
智能 仪表
智能 仪表
智能 仪表
数据采集软件 PC机 数据采集软件 PC机