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.R,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