基于Matlab的数据采集器设计.doc

毕业设计（论文）题目：基于Matlab的数据采集器设计基于Matlab的数据采集器设计毕业设计（论文）任务书一、毕业设计（论文）任务课题内容课题的主要内容：1、MATLAB的国内外应用现状；2、MATLAB数据采集工具箱；3、基于MATLAB的数据采集器（系统）总体设计。4、编程实现。5、完成本科毕业论文一篇。课题任务要求MATLAB所处理的数据必须是现成的，因此，不能直接对硬件端口进行读写操作，不能直接实现对数据的实时采集。在传统的工程检测中，需要将采集到的数据存储起来，经过一系列的处理和转换，才能利用MATLAB进行分析和处理，从而影响了它在测控系统开发上的应用范围。但MATLAB提供了应用程序接口API(ApplicationProgramInterface)，通过该接口，利用MEX文件和编译器(Compiler)，用户可以在MATLAB环境中调用C语言或FORTRAN程序、输入或输出数据，方便地完成MATLAB与外部环境（数据和程序）的交互，与其他软件程序建立客户/服务器关系。本课题要求学生首先了解数据采集的基本理论、数据采集的过程、不同的数据采样方式（实时采样、等效时间采样等）、MATLAB软件的特点。然后，对比分析已有的基于MATLAB的数据采集系统的特点，提出自己的数据采集器总体设计方案，包括系统构成、接口方案、编程语言等等。可以利用MATLAB和C（或C+）语言交互，设计基于MATLAB的数据采集器。也可以利用集成于MATLAB中的数据采集工具箱，通过调用其中的命令和函数,直接控制各种与PC机兼容的数据采集硬件设备的数据采集和通讯,并完成对所采集数据的实时分析或离线处理。最后，完成毕业论文撰写工作。通过本课题的工作，可以巩固和加深学生对数字信号处理技术的掌握，开阔视野，并提高学生主动发现、分析并解决问题的能力，通过毕业论文的训练，使其具备科研论文写作的基本功。课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸）1、总体设计方案；2、相关的设计和仿真图表及程序源码；3、完整的毕业论文一篇。主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定）1王海龙,陈珊杰,李茜等.基于MATLAB的数据采集系统的研究J.中国农学通讯，2007,23(1):381-384.2邱选兵.基于USB数据采集的虚拟仪器设计D.太原理工大学硕士学位论文，2006.3张威.MATLAB外部接口编程M.西安:西安电子科技大学出版社,2004:50-85.4夏文芳，吴鸿修，李享元.基于USB的实时数据采集系统及其在MATLAB中的应用J.电子技术应用,2003,(2):15-17.5马海潮.超高速数据采集技术发展现状J.测试技术学报,2003，17(4):287292.6J.Ludvig,J.Mcarthy,S.Meuendorfferetc.ReprogrammablePlatformsforHigh-SpeedDataAcquisitionJ.DesignAutomationforEmbeddedSystems，2002(7)，pp.341-364.7伯晓晨MATLAB工具箱应用指南M.北京:电子工业出版社,2003.8施阳,李俊.MATLAB语言工具箱ToolBox实用指南M.西安:西北工业大学出版社,1999.5098.9付俊庆,李风铃MATLAB环境下的实时数据采集方法J测控技术,2004,23(1):3032.10薛定宇.控制系统计算机辅助设计MATLAB语言及应用.清华大学出版社,1996.11NationalInstrumentsCorporation.PXIspecificationZ.2000.12RationalSoftwareCorp.UnifiedmodelinglanguageUMLsemanticsEBOL.http:www.Rational.com,1998.13IngleVK,ProakisJG著.数字信号处理及其Matlab实现M.陈怀琛等,译.北京:电子工业出版社,1998.14Tektronix.TDS3000seriesdigitalphosphoroscilloscopesprogrammermannualZ.1997.15张宜华编写精通MATLAB5清华大学出版社,1999.16马明建,周长城.数据采集与处理技术M.西安:西安交通大学出版社,1989.17VINAYKI,JOHNGP.DigitalsignalprocessingusingMatlabM.Newyork:PWSPublishingCompany,1996.18EvaPart-EnanderAndersSjoberg.MATLAB5手册M.北京:机械工业出版社,2000.200246.19李人厚译校.精通MATLAB综合辅导与指南M.西安交通大学出版社,1999.20黄锡泉.基于COM组件的VB与MATLAB接口编程(J).电脑编程技巧与维护,2004,(8):1921.21MAXIM公司.1995NEWRELEASESDATABOOKZ,1996.22ANALOGDEVICESINC.Design-inReferenceManualZ,1994.23程卫国,冯峰,姚东,徐昕编著.MATLAB5.3应用指南.人民邮电出版社,1999.11.外文翻译文件：Mulleretc.FirstExperiencewiththeScalableCoherentInterface.1993.同组设计者无注：1.此任务书由指导教师填写。如不够填写，可另加页。2.此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。3.此任务书可从教务处网页表格下载区下载基于Matlab的数据采集器设计基于Matlab的数据采集器设计摘要在当今社会各个领域,包括科研和实验研究,数据采集系统有着不可代替的作用。但使用数据采集卡构建的数据采集系统一般价格较高，而声卡作为数据采集卡具有价钱低廉、开发容易和系统灵敏等优点。本文具体介绍了系统的开发背景,软件结构和特点,系统地分析了数据采集硬件和软件设计方法,并在此基础上以声卡为数据采集卡,以Matlab为开发平台设计了数据采集与分析系统：利用Matlab数据采集工具箱、声卡良好的A/D、D/A性能和Matlab的便利编程及可视化功能,提出了一种基于声卡的数据采集与分析方案，并用Matlab编制了相应软件,实现了该系统。该方案具有实现简单、性价比和灵敏度较高的优势，且该软件有着较为精简的人机交互工作界面,操作较便利,而且可以按照用户的需求进行功能扩充。最后对该数据采集系统进行了调试及仿真，并给出了相应结果。关键词：数据采集；Matlab；数据采集工具箱；A/D；D/A；声卡基于Matlab的数据采集器设计THEDESIGNOFDATAACQUISITIONBASEDONMATLABABSTRACTNowadays,inallfieldsofoursociety,includingscientificresearchandexperimentalresearch,dataacquisitionsystemhasanirreplaceablerole.But,generally,dataacquisitionsystemconstructedbyusingdataacquisitioncardismoreexpensive.However,usingsoundcardasdataacquisitioncardhasmanyadvantages,suchaslowerprice,easyimplementationandmoresensitiveandsoon.Thispaperdescribesthespecificsystemdevelopmentbackground,softwarearchitectureandfeatures.Thensystemlyanalyzingthedataacquisitiondesignmethodsofhardwareandsoftware,andonthisbasis,developingthedataacquisitionandanalysissystembytheuseofsoundcardasdataacquisitioncardsandMatlabplatform:WithMatlabdataacquisitiontoolbox,soundcardwithgoodA/D,D/AperformanceandconvenienceofMatlabprogrammingandvisualizationcapability,Icomeupwithasoundcardbaseddataacquisitionandanalysissystem,andusingMatlabtodesigncorrespondingsoftwaredevelopedtoachievethesystem.Thesystemhasadvantagesofsimple,cost-effective,andhighsensitivity.Thesoftwarehasasimplehuman-computerinteractioninterface,andcanbeoperatemoreconveniently.Moreover,itsfunctioncanbeexpandedaccordingtousersneeds.Finallydebugandsimulatethedataacquisitionsystem,showingcorrespondingresults.Keywords:dataacquisition；Matlab；dataacqusitiontoolbox；A/D；D/A；soundcard基于Matlab的数据采集器设计目录1绪论.11.1课题背景及意义.11.2国内外研究现状.11.3本文主要内容和章节安排.42数据采集系统分析.52.1数据采集原理.52.2系统结构组成.72.3系统的特点和性能指标.92.4系统常见的几种结构形式.102.5本章小结.133基于Matlab的数据采集.143.1Matlab简介.143.2Matlab数据采集工具箱（DAT）及其使用.173.2.1MATLAB数据采集工具箱的内部结构.173.2.2DAT的使用方法.193.3利用Matlab的数据采集工具箱实现实时数据采.233.3.1基于Matlab的数据采集系统.243.3.2数据采集命令流程.253.3.3设备对象.253.4本章小结.264基于Matlab及多媒体声卡的数据采集系统设计.274.1系统结构框图.274.2系统功能设计.284.3系统设计实现.284.3.1声音信号采集的硬件配置.284.3.2数据采集实现.294.4软件设计.31基于Matlab的数据采集器设计4.4.1基于Matlab的数据采集程序.324.4.2数据采集界面程序设计.334.5系统仿真实现.344.6本章小结.355结论.36参考文献.37致谢.39附录.40附件:附件1开题报告（文献综述）附件2译文及原文影印件基于Matlab的数据采集器设计第1页共46页1绪论1.1课题背景及意义数据也称观测值，是实验、测量、观察、调查等的结果，常以数量的形式给出。数据采集，又称数据获取，就是将系统需要管理的所有对象的原始数据收集、归类、整理、录入到系统当中去。数据采集是计算机管理系统使用前的一个数据初始化过程。数据采集技术广泛引用在各个领域。比如摄像头，麦克风，都是数据采集工具35。数据采集是获取信息的基本手段，数据采集技术作为信息科学的一个重要分支，与传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础而形成的一门综合应用技术，它研究信息数据的采集、存储、处理及控制等作业，具有很强的实用性。数据采集（DataAcquisition）12是将被测对象(外部世界、现场)的各种参量(可以是物理量，也可以是化学量、生物量等)通过各种传感元件作适当转换后，再经信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤，最后送到控制器进行数据处理或存储记录的过程。数据采集的目的是为了测量电压、电流、温度、压力或声音等物理现象。基于PC的数据采集，通过模块化硬件、应用软件和计算机的结合，进行测量。尽管数据采集系统根据不同的应用需求有不同的定义，但各个系统采集、分析和显示信息的目的却都相同。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，常常需要对外部的温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集。数据采集技术是一种流行且实用的电子技术。它广泛应用于信号检测、信号处理、仪器仪表等领域。近年来，随着数字化技术的不断发展，数据采集技术也呈现出速度更高、通道更多、数据量更大的发展态势。1.2国内外研究现状数据采集与分析一直是生产实践研究与应用领域的一个热点和难点。传统的