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数据采集范文1
1．1采集系统方案采集系统方案如图2所示，系统由ST32F407单片机加FPGA结构组成，FPGA采用Altera公司的CYCLONEⅣ系列芯片EP4CE6E22C8N。单片机作为主控制器，用于控制FPGA采集，数据存储;电路包含以太网接口，GPS接口，SD卡存储器以及授时守时电路;FPGA部分用于产生AD同步时钟，控制六通道AD同步采集，并将采样值传入单片机中，电路包含6通道采集板和参考源;单片机与FPGA之间通过SPI接口与地址线A0进行通信。数字补偿晶体是整个系统的时钟源，该晶体的频率为16．384MHz，准确度为0．5×10－6，温漂为0．1×10－6。
1．2传感器选型本系统选用的传感器为ES－T型三分向力平衡式加速度计，传感器可以在±0．25gn到±4gn的范围内选择设定满量程，其动态范围优于155dB，带宽在DC－200Hz之间。
1．3信号调理与AD采集电路传感器输出为差分信号，信号动态范围为±5V，系统选用的AD芯片输入信号范围在±2．5V之间，所以传感器输出信号必须经过信号调理后才能进行采集，图3是其中一个通道的信号调理与AD采集电路，其余通道电路与该图完全一致。信号调理电路由全差动放大器OPA1632构成，该放大器的电压噪声密度为1．3nV/Hz1/2，在100Hz(高铁地震监测常用采样率为200sample/s)带宽范围内噪声有效值不超过15nV，满足地震信号采集要求。图中R2∶R1、R7∶R9均为2∶1，可将输入差分信号衰减2倍，实现将传感器输出的±5V信号衰减到±2．5V范围内，满足ADS1281的输入电压范围，图中二极管D1与D2是钳位二极管，将电压钳位在±3V左右，保护AD芯片。AD转换器是一款32bitΔ－Σ高精度模数转换器ADS1281，内部具有可编程FIR、IIR和SINC滤波器，0．6×10－6线性度，在250sample/s采样率下其SNR可达130dB，全速采样模式下功耗仅12mW，非常适用于电池供电的野外作业。通过配置PINMODE引脚，可将ADS1281设置为引脚控制模式(PINMODE=1)和寄存器控制模式(PINMODE=0)，本系统将其配置成寄存器控制模式。系统为实现同步采样，将六通道ADS1281的低功耗控制PWDN，复位RST，同步SYNC，采样时钟CLK，SPI时钟SCLK，SPI数据输入DIN引脚分别连在一起，并由FPGA统一控制，达到时钟同步，统一配置AD的目的，从而实现同步采样;而ADS1281的数据输出引脚DOUT分别接在FPGA的6个不同IO口，用于读取六通道AD的数据。参考源是数据采集系统的关键部分，本系统利用DCDC产生－5V电压，低噪声LDO电源芯片LT1964产生－2．5V电压，作为六通道ADS1281的VREFN输入，LT1964噪声为30μVRMS(10Hz～100kHz);利用专用精准基准芯片LTC6655－2．5产生+2．5V电压，作为六通道ADS1281的VREFP输入，该芯片噪声0．25×10－6p－p(0．1Hz～10Hz)，温飘为2×10－6/℃，经过试验，该方案是取得较好结果。
1．4FPGA采集控制与数据传输实现数据采集之前，STM32单片机需要通过FPGA对各通道采集卡(即ADS1281)进行配置;数据采集过程中，FPGA需要对六通道数据读取、打包并传入STM32单片机。控制线A0用于选择上述功能。当A0=0时，将STM32单片机与FPGA之间的SPI接口、FPGA与六通道采集卡之间的SPI接口直接相连，此时由STM32单片机直接完成采集卡配置;当A0=1，FPGA输出采样时钟CLK，六通道采集卡同时启动采样。FPGA数据采集与传输过程如图4所示。当六通道ADC数据准备就绪时，ADC_nDRDY信号将同时由高变低，FPGA收到下降沿信号后，将在ADC_SCLK引脚连续产生32个周期的SPI时钟，ADS1281在时钟上升沿输出数据(ADC_DOUT_1至ADC_DOUT_6)，FPGA在时钟下降沿读取数据，六通道数据将被缓存在6个32bit寄存器ADC_DA-TA0至ADC_DATA5内;FPGA读取完六通道32bit数据后，在MCU_DRDY引脚产生一个高脉冲，通知STM32单片机读取数据，单片机在MCU_DRDY下降沿启动中断，并在中断中完成数据读取;数据读取过程中，单片机的SPI时钟MCU_SCLK连续产生时钟信号，FPGA在收到时钟信号时，将数据通过MCU_DIN输出，时钟信号共6×32=192个，正好读完六通道数据。
2预警系统C/S构架软件设计
2．1客服端LabVIEW编程PC机客服端界面与网络编程利用LabView软件实现。LabView是由美国国家仪器(NI)公司研制开发虚拟仪器开发软件，是一种图形化编程语言，使用较为方便［6－7］。LabView主界面包含采样率、量程设置，IP地址，端口，开始采集按钮，停止采集按钮和波形界面几个部分，其中波形界面由WaveChart控件实现，具体实现如下:将下位机上传的六通道数据绑定为簇，簇输出接到WaveChart控件的数据输入端，Wave-Chart控件的图形显示方式设置为分格显示曲线，由于簇输入是6个数组绑定而成，WaveChart自动将窗口分成6个子窗口，每个数据对应一个窗口;Wave-Chart界面更新模式设置为StripChart，此模式下波形从左至右绘制，达到右边边界时，旧数据从左边溢出，新数据从右边进入。LabView具有强大的网络编程功能，本系统客户端利用了其中的TCP/IP协议模块，主要涉及到以下几个函数:TCPOpen(打开)，TCPRead(读取)，TCPWrite(写入)，TCPClose(关闭)。客户端程序工作流程如图5所示。从图中可以看出，从开始到结束采集一共用了两次TCP/IP连接，第1次用于发送采集命令，然后接收、处理、显示数据，当按下“停止采样”命令后，首先关闭第1次TCP/IP连接，此时服务器还在继续采集数据，但不发送，所以还需进行一次TCP/IP连接发送停止采集命令给服务器，服务器收到命令后即可停止采集，并进入低功耗模式。
2．2基于LWIP的服务器程序设计服务器的主控单片机是STM32F407，其内部集成了10/100M以太网MAC，结合PHY芯片DP83848即可完成以太网硬件搭建;以太网软件部分通过移植LWIP协议栈实现，已有较多文献或文档详细叙述了移植方法与过程，服务器接收命令、启动采样和传输数据等功能在tcp回调函数中实现。数据采集和传输是同时进行的，可在单片机中申请两个缓存，采用乒乓操作模式工作实现，即:其中一个用于中断采集数据存储，缓存满后，设置数据满标志，并查询另一个缓存的数据空标志，若为空，证明数据已经传输完成，可新的存储数据;另一个用于传输，传输完成后，设置数据空标志，并查询第1个缓存的数据满标志，若位满，证明数据可以传输;由于以太网的传输速度远大于数据采集的速度，以太网传输完成后会等待另一个缓存存满，所以整个过程中不会出现采样数据丢失的情况。
3采集系统性能测试
3．1噪声测试进行噪声测试时，将6通道输入短接，采样率设置为200sample/s;采集开始后，数据将以文本文档的形式实时存入SD卡。图6是由采集的一个通道数据用excel作图得到(取其中任意2000个点)，从该图可以看出:该通道采集的输入短接噪声峰峰值在±1．5μV范围内。为进一步对噪声大小进行量化分析，分别进行了三次噪声测试，并在excel软件中利用STDEVA函数对每一次的六通道采集数据做均方差处理，处理结果如表1所示。从表中可以看出:每隔通道的噪声均方差低于0．5μV，噪声一致性较好;采集卡输入信号范围是±5V，按照ADC的信噪比计算公式可算出采集卡的信噪比优于140dB。
3．2地震信号采集实验实验时，把传感器放置于地面，传感器差分信号输出端接入采集卡第1通道，打开监测站电源，在PC机中启动LabVIEW界面，设定好采样率、量程、IP地址与端口，点击“启动采集”，在距传感器2m左右用硬物连续敲击地面，图7是截取的实时显示结果图，从图7可以看出，第1通道具有典型的地震波形输出，纵坐标单位为mV，第2通道～第6通道输出为随机噪声，纵坐标单位为μV。
4结束语
数据采集范文2
关键词:振动噪声;信号;相关性分析;四路循环采集;变频器
中图分类号:TU112
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2009)18-0012-02
随着计算机技术的飞速发展和普及,数据采集系统也在迅速地得到应用。如果机床中的零件出现了故障,像磨损断裂等情况就可以通过采集过来的波形与以前的波形进行比较分析,判断哪个阶段出现了故障。
一、AMPCI9102插卡
AMPCI-9102板是PCI总线通用数据采集控制板,该板可直接插入具备PCI插槽的工控机或个人微机,构成模拟量电压信号、数字量电压信号采集、监视输入和模拟量电压信号输出、数字量电压信号输出及计数定时系统。
AMPCI-9102板为用户提供了单端16路/双端8路模拟量数据采集输入通道, 模拟量输入通道具有程控放大功能,4路12Bit模拟量电压信号输出,16Bit TTL数字量输入和16Bit TTL数字量输出,配接AMPCD821光隔端子板实现光隔I/O,可直接驱动继电器, 6路16位计数定时通道(二片82C54),基准时钟8M,可构成脉冲计数、频率测量、脉冲信号发生器等电路。
二、传感放大电路的设计
在数据采集系统中,被测量的物理量经过传感器变成模拟电信号,往往是很微弱的微伏级信号(例如热电偶的输出信号),需要用放大器加以放大。在这次的毕业设计中用到的放大器是UA741放大器。 如图1和图2所示:
三、数据采集与处理
“数据采集”是指将温度压、压力、流量、位移等模拟量采集、转换成数字量后,再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的系统称为数据采集系统。在对声音进行采集时,选择四路循环采集。
步骤:用鼠标点击:“采集通道“菜单里的“通道1”,在文本框1中显示采集到的数据,在“数据分析区”中实时显示出噪声波形图来。界面如图3所示:
在将采集到的数据先保存到文件里,在分析信号相关性的时候,通过打开文件进行分析。点击“文件”菜单中的“保存”在子菜单中选择“保存通道1”,系统会出弹出“另存为”的对话框,输入要保存文件的名字,点击“确定”。
四、硬件接线分析
1.将插卡接线端子的D/A1转换通道输出引脚接变频器端子3,D/A1转换器的地与变频器2和4端子同时相连接,将插卡接线端子的1、2、3、4分别接声音放大电路的四个输出端子。同时将放大电路的的电源接在+5V上。将变频器中的端子5和8相连接(手动调试不要相连)。
把硬件接好线后,打开变频器。此时快速的设置MM420中的参数, 快速设置框步骤见表1:
打开计算机vb编程软件,运行微机中的驱动程序,在向程序界面中输入一个数值比如是在增加转速的文本框中,实现电机启动。运行vb,进行噪声采集,并绘出波形,保存数据画出相关函数波形,并分析相关性。
五、数据的相关分析
假如X(t)是采集到的一个样本记录,X(t+τ)是时移τ后的的样本。得出它们有相同的均值和标准差,可以说明是同一个声源,如果不是就可以辨别出各个声源了,因为各个的声源的频率是不同的。如果是电机在运转时的噪声波形则说明电机是没有什么故障的,前提是和没有故障的时候作比较的。
在图7、图8、图9中可以看出:
在对自相关函数图分析的时候,可以看出t 0是值最大,等于该信号的均方值。当t∞时它们之间就没有联系了。自相关函数是区别信号类型的有效手段。只要信号中含有周期成分,其自相关函数在t很大的时候都不会衰减并具有明显的周期性,否则自相关函数就会趋于近于0。
六、结语
在实际生产过程中应用采集系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录,为提高产品质量、降低产品成本提供信息和手段。在科研中,应用数据采集系统可以获得大量的动态信息,是研究瞬间物理过程的有利工具,也是获得科学奥秘的重要手段之一。总之,不论在哪个应用领域中,数据采集与处理越及时,工作效率就越高,取得的经济效益就越大。
参考文献
[1]杨龙兴. 机电一体化系统设计实验指导书[M]. 2006.
[2]牛又奇. Visual Basic 程序设计教程[M].苏州大学出版社,2004.
[3]John Ckack,Craig,Jef Webb.Visual Basic 6.0 程序开发环境[M].北京:北京大学出版社,1999.
[4]编程高手工作室. Visual Basic编程高手[M].北京:北京希望电子出版社,2001.
[5]王茁,张波.机电一体化系统设计[M]. 北京:化学工业出版社,2005.
数据采集范文3
关键词 数据挖掘；数据采集；应用
中图分类号TP392 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）102-0222-02
所谓数据挖掘，就是将那些隐含的在数据中的、不能先知以及包含潜在价值的大量信息，从数据中提炼出来以供技术人员参考分析。通过数据挖掘理论所得到的信息，可以为地理信息的测绘提供依据，并且还具有预测和决策的功能。为了能够得到更加精确的信息，我们建立了数据采集平台。数据采集平台侧重于数据的收集，将大量的数据进行有效的汇总，使之转化成有助于测绘地理信息管理和决策的有效信息。我们在实际工作中，常常可以看到，由于对数据没有进行系统科学的分析，使得一些潜在的威胁留在了我们要做的工程中，甚至会为此丧失掉很多利益。如果我们不能够尽力把威胁清除掉，后果可能不堪设想，数据表面，看不出东西（即其隐藏的信息量），绝对是关键所在。因此，我们不仅要做好数据采集工作，更要有效的利用好数据挖掘理论，做好数据分析工作，充分挖掘出这些数据背后所带来的意义。
1数据挖掘的功能
在测绘地理信息技术领域，数据挖掘理论能够将采集的数据转化为我们需要的知识。下面就数据挖掘的功能，并结合其在数据采集中的运用，我概括了几点，主要功能有以下几点：1）聚类功能。即按照数据内在的规则，把数据聚合分类；2）关联分析功能。关联分析是从数据库中发现知识的一类重要方法。当建立在多次检测的基础上的某两个或多个数据之间算出来的数据相似，差异极小的时候， 那么我们就说这些事件之间存在着某种关联， 能够建立起这些关联项的关联规则；3）分类功能。将不同数据按照不同的分类标准进行分类组合；4）偏差检测功能。对那些不常见，极端的特例进行归档分析， 并揭示其发生偏差的原因，以便以后好做调整；5）预测功能。通过数据信息所显示的一些潜在的知识，我们能够做好对未来测绘数据的预测。实践证明，事物的联系是普遍存在的，即数据挖掘的各项功能协调组合，以便发挥更大的作用。数据挖掘通过对数据的总结、分类、聚类和关联等分析， 对采集的数据进行深层次的剖析，把那些潜在的东西给挖掘出来，便于技术人员的管理与预测。
2 “数据挖掘”理论在数据采集平台上的应用基础
2.1数据采集平台的建立
由于科技发展的需要，数据采集平台应势而生。数据采集平台，是一个拥有大量数据的数据库。据最新的统计数据显示，整个平台采集一次便可产生多达50万以上的数据量。数据采集平台最大的作用就是能够产生巨大的数据。
我们知道数据本身就是数据而已，不能够得到对我们有帮助的东西。而数据挖掘理论，基于相应的知识，做出极具准确性的预测性，能够把单纯的数据，通过总结、分类、聚类、偏差检测和关联等功能可以把那些分散在数据库里面的各种数据，进行综合分析整合。数据挖掘理论，是以对数据的分析作为基础的，其功能与分析方法对数据采集平台管理和运用，有着不可估量的作用和意义。
2.2“数据挖掘”理论应用基础
由于科技的不断发展，数据库不断充实，数据采集平台也在不断的完善和发展中。在国家政策，和科技不断发展的趋势下，数据采集平台近几年来，其结构和采集信息量上也发生了翻天覆地的改变。主要表现在版本、汇总部分字段以及采集字段上。即：版本不断的更新，由原先的“08c版”一直发展到现在的“10a001版”； 汇总部分字段和采集字段的增加，使得数据库里的数据成海量的增长，甚至多达数十万。这样使得数据采集平台更加规模化，同时也加强了数据与数据之间的联系，这也使得采集的数据成了 “数据挖掘”的数据基础，给了“数据挖掘”一个更好的平台。也为技术人员运用数据挖掘理论提供了数据来源。
3 “数据挖掘”理论在数据采集平台上的实际应用
在上面我笼统的介绍了数据挖掘的基本功能，即分类、估计、关联、聚类、偏差检测和预测。在这里我具体的介绍一下“关联规则挖掘” 理论。通过“关联规则挖掘”理论，我们知道，如果仅仅是单独、孤立的数据，那是形成不了重要信息的，但是，如果我们将那些相互关联的数据集中起来，并从不同的角度，不同的方面去分析这些数据，那么潜伏在这些数据表面以下的部分就会浮出表面，这样我们就能看到事物的全部。这对我们做决策有着重要的意义。所以我们要可以通过“关联规则挖掘”理论辨证的去分析事物内部所蕴含的关系。相反，如果只是盲目的看到表面的数据，甚至割裂地、孤立地去看待数据，这样不仅找不到数据与数据之间关联关系，更不能通过聚合这些相互关联的数据，这不能做出科学有效的决策。在测绘地理信息的时候，“关联规则挖掘”的理论，为我们提供了更广阔的分析方法和思维模式，为我们做出正确合理的决策提供了理论依据。在实际操作中，我们感觉到任何一个重要问题的分析，我们都要依赖“关联规则挖掘”理论，对具体的数据进行科学分析，以呈现其数据和事物之间的关联性。
4 结论
结合个人的工作经验和实际操作，就数据挖掘理论在数据采集中的应用展开了探讨和研究。介绍了数据挖掘的功能；“数据挖掘”理论在数据采集平台上的应用基础：数据采集平台的建立和“数据挖掘”理论应用基础；以及“数据挖掘”理论在数据采集平台上的实际应用。但是由于自身学识和理解的局限性，说的不是很全面，只是希望大家可以关注一下数据挖掘理论在数据采集中的应用，并能在你所在的领域内有所应用。
参考文献
[1]谭广宇.数据挖掘理论在状态数据采集平台上的应用[J].广西教育，2011（6）.
[2]蒋盛益，李霞，郑琪.数据挖掘原理与实践[J].图书，2011（8）.
[3]曾锡山，胡俊荣.WEB文本海量数据挖掘应用中的多点数据采集及处理问题研究[J].情报杂志，2010（8）.
数据采集范文4
1 ZigBee技术原理介绍
ZigBee技术是一种具有统一技术标准的短距离无线通信技术，其技术协议［4］组成见图1。ZigBee技术的物理层和MAC（media access control，媒体访问控制）层协议标准为IEEE 802．15．4协议标准，网络层由ZigBee技术联盟指定，应用层的开发应用则是根据用户自己的应用需求，对其进行开发和利用。根据IEEE 802．15．4标准协议，ZigBee的工作频段可分为3个频段，分别是868MHz、915MHz和2．4GHz，其中在2．4GHz频段上，分为16个信道，该频段为全球通用的工业、科学、医学频段，该频段为免付费、免申请的无线电频段，在该频段上，数据的传输速率为250bit／s，本文设计的系统节点的数据信息传输部分就是工作在这个频段上的。另外2个频段为915MHz和868MHz，其相应的信道个数分别为10个信道和1个信道，传输速率分别为40bit／s和20bit／s。在组网性能［5］上，ZigBee设备可构造为星型网络、树状网络或者点对点网络，在每一个ZigBee组成的无线网络中，连接地址码可分为16bit短地址或者64bit长地址，可容纳的最大设备个数分别为216个和264个，具有较大的网络容量［6］。ZigBee设备是低功耗设备，其发射输出为0～3．6dBm，通信距离为30～70m，具有能量监测和链路质量识别能力；在无线通信技术上，采用载波监听多点接入／冲突避免（CSMA／CA，carrier sense multiple ac－cess with collision avoidance）方式，有效地避免了无线电载波之间的冲突，此外，为保证传输数据的可靠性，建立了完整的应答通信机制［7］。为保证ZigBee设备之间通信数据的安全保密性，ZigBee技术了采用密匙长度为128位的加密算法，对所传输的数据信息进行加密处理。在ZigBee技术中，其体系结构通常使用层来量化的各个简化标准。每一层负责完成所规定的任务，并且向上层提供服务。各层之间的接口通过所定义的逻辑链路来提供服务［8］。
2 无线数据采集节点硬件设计
无线数据采集节点由数据采集单元、数据处理及显示单元、数据传输单元和系统供电电源模块4部分构成。数据采集单元包括温湿度数据采集、剩余能量数据采集、图片采集和红外报警4部分。温湿度数据采集由内部集成A／D转换器的SHT11温湿度传感器来完成；剩余能量数据采集由电压监测模块来采集实际的电压数据，并将数据送给微处理器的A／D转换模块以完成数据的转换，实现电压采集；图片采集模块采用串口摄像头，通过4线的接口与控制器相连，使用标准的RS232协议与控制器通信；红外报警模块主要采用的是主动式红外检测报警，该模块通过与控制器的一个外部中断接口相连，一旦检测到报警信号就通过该外部中断接口通知给控制器。数据处理单元负责控制整个节点的处理操作、组网协议、功耗管理以及任务管理等。数据显示单元主要是用于显示节点的状态信息、数据信息以及控制信息，操作人员可以根据LCD液晶屏的显示信息进行按键操作，选择不同的功能，使采集节点更智能化。数据传输单元负责与其他节点一起组成无线网络并进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据。电源模块负责为其他几个单元提供电力支持，保证其余各部分能够正常工作。
2．1 温湿度数据采集部分
本系统采用的传感器［9］为瑞士Sensirion公司生产的SHT11温湿度一体传感器，该传感器有效地将温度感测、湿度感测、信号变换、A／D转换和加热器等功能集成到一个芯片上，其内部结构如图2所示。该芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件。这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大；然后进入一个14位的A／D转换器；最后经过二线串行数字接口输出数字信号。SHT11工作电压范围为2．4～5．5V，可以由电池或微处理器的I／O管脚对其进行供电。SHT11与微处理器C8051F121的硬件接口电路比较简单，可以通过二线数字串行接口进行访问。
2．2 图片采集模块
本系统数据采集节点的图片采集模块采用外接串口摄像头来实现。通过在电路板上设计一个串口摄像头的四线接口来实现单片机微控制器与摄像头的连接，单片机通过串口来完成图片数据的采集［10］。该摄像头是一款集图片采集、拍摄控制、红外补光、数据压缩、串口传输于一体的工业级图片采集处理设备。其内置的高性能数字信号处理芯片实现了对原始图像的高比例压缩。产品图像输出采用标准JPEG格式，可方便地兼容各种图像处理软件；标准的RS－232通信接口以及简单的图像传输协议使得摄像头可以方便地实现与电脑以及各种嵌入式系统的连接；附加的红外补光功能更可令产品在各种光照条件下清晰成像。其主要特性如下：具有6．35mm、30万像素的CMOS传感器；标准JPEG／M－JPEG输出格式；45至170度的镜头；最大15m监控距离；标准RS－232串行接口；自动坏像素监测和补偿；自动Gamma修正、色彩修正；自动曝光、自动白平衡、自动增益控制；可配置灰度、饱和度及对比度；采集图像分辨率640像素×480像素（VGA）／320像素×240像素（QVGA）／160像素×120像素（QQVGA）；可选红外补光；该部分的硬件电路如图3所示。
2．3 红外报警部分
本系统采用的是主动式红外报警器。正常情况下，接收机收到的是一个稳定的光信号，当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡，接收机收到的红外信号发节点上电后首先对各功能模块进行初始化，包括C8051F121微处理器初始化、协议栈的初始化、无线射频收发芯片CC2420初始化、液晶屏模块初始化等。C8051F121微处理器的初始化包括对系统时钟的选生变化，红外报警器就会产生一个报警信号，同时传给单片机控制器产生中断信号，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号［11］。本系统中所采用红外报警器的是广州恒达安防公司生产的DS433i－CHI三光束100m红外对射报警器。该报警器经过专门的设计，包含独立发射器和接收器，发射器向接收器发射红外光束。这3条光束经过专门设计，只有在同时被阻断时才会激活报警。该系列探测器感应速度为35～700ms，采用树脂材料制造。探测器具备可拆卸式瞄准器，其超声波焊接结构可应对结霜、结露等自然现象。
3 无线数据采集节点软件设计
数据采集节点主要是用来采集现场的数据信息，并通过ZigBee网络传输给远端的用户监控中心，实现系统底层数据采集上传的功能。采集节点的整体软件流程图如图4所示。择、定时计数器的配置、中断配置和各个I／O端口具体功能的分配等。CC2420的初始化是指在ZigBee节点开始信道侦听前，必须要对CC2420芯片的一些寄存器进行的一些设置，例如：发送功率选择、信道选择等。此 处 为 了 保 证 通 信 距 离，将 功 率 设 为 最 大。CC2420一共给用户提供了16个信道，频率从2．405GHz到2．480GHz，每隔5MHz为1个信道，只有在同一个信道上的节点才可以互相通信，所以要组网的节点在初始化时都要把频率设在同一个信道上。CC2420通过一个简单的4线SPI兼容接口实现其配置。CC2420共有33个16位配置和状态寄存器，15个命令选通寄存器，以及2个8位FIFO寄存器。这两个FIFO寄存器用来访问分开的发送FIFO缓冲器和接收FIFO缓冲器。寄存器中的每一个都由6位地址确定位置。在进行寄存器存取时，RAM／寄存器位（第7位）必须清零；R／W位（第6位）用来选择读或者写操作。这两位和6位地址一起构成8位地址。在每个寄存器读或写周期，MCU将24位数据送到SPI上；引脚CSn（片选，低电平有效）在传送期间，必须保持低电平。最先传送的是RAM／寄存器位（设置为0，用于寄存器存取）；接着传送的就是R／W位（0用于写，1用于读）；随后传送的6位是地址（A［5∶0］），其中A5是地址的最高位，首先送出；然后传送16个数据位（D［15∶0］），依然是先传最高位。在节点各部分模块初始化之后，节点加入网络。
4 系统测试结果
4．1 ZigBee网络组网的调试
通过USB线缆将协调器与PC机进行相连，即完成了通过USB接口给系统供电。也可以选择通过9V电池或者9V直流电源给电路板供电，本文为了开发调试方便选择了使用USB接口供电方式。在连接好USB线缆之后将编程下载器连接到PC机和开发板之间，这样就完成了基本的硬件连接。接下来在PC机上打开Silicon Laboratories IDE编程开发环境，设置好编程下载使用的串口号，将其与Keil C软件的相关连接设置选项配置好，就可以开始程序的编辑、编译连接和下载了。
4．2 节点采集模拟量并通过
ZigBee网络传输的调试微控制器芯片内部有一个片内的温度传感器，本文设计了一个程序对这个模拟量进行采集，同时在采集之后通过ZigBee无线网络将节点的数据传输到节点信息协调转发器，并通过协调器上传给PC机，通过在PC机上的串口助手观察接收到的数据。调试验证了能够准确地采集节点的模拟量，能显示节点的温度变化，并且无线数据的传输很稳定，能够很好地完成数据的传输。图5为整个系统在开发过程中所用到的实验电路实物图。
数据采集范文5
【关键词】NI LabView无线数据采集 实验室 数据库 生产车间
一个现代化的企业，生产车间产品数据的在线实时监测，对产品质量起着至关重要的作用，而无线网络对实现生产车间全方位立体式数据采集零布线功能，无疑是一个重要研究领域，有着重要的国民经济意义。
1 研究任务的来源
我们所在工厂，厂房2000多平方米，内部按区域划分有：新产品试制区间，成品试车区间，半成品加工车间，钳工加工车间，科研项目实验区间，实验室数据库区间。其中新产品试制车间，科研项目试验区间，成品试车区间，有大量的实验监测设备。为了将这些监测设备和实验室对接，实现实验室集中监控，数据库统一管理，零布线，无线信息传输，我们设计了这套无线网络数据采集装置。
2 技术方案
（1）在三个区间，分别设置无线节点；
（2）节点处采用美国NI公司无线网络模块；
（3）现场数据采集采用厦门宇电AI-708二次仪表，配备压力，温度，液位，压差的传感器；
（4）无线模块与仪表通讯，采用MODBUS-RTU传输协议；
（5）无线模块与实验室通过ZigBee无线网络协议传输信号；
（6）实验室计算机服务器配备 NI LabView-2012软件平台；
（7）各区间设计移动式电控柜，根据需要安装一定数量的宇电仪表，传感器信号通过端子直接传送到仪表，各仪表通过485接口连接在一起组成串行通讯网络。
3 软件编程（如图1和图2）
一共编制：
（1）新产品试制区间通讯软件，下载到通讯模块；
（2）科研项目试验区间通讯软件，下载到通讯模块；
（3）成品试车区间通讯软件，下载到通讯模块；
（4）数据采集网关软件；
（5）实验室新产品试制区间监测软件；
（6）实验室科研项目试验区间监测软件；
（7）实验室新产品成品试车区间监测软件；
（8）实验室网关软件；
（9）实验室示波总览软件；
（10）实验室数据库软件。
4 技术分析
（1）1WSN无线网络传输应用的是ZigBee 协议，基于2.4G的IEEE802.15.4标准。其特点是近距离，低复杂度，自组织，低功耗，低数据传输，低成本。从试验中反映的情况来看，距离远，信号弱，电池供电时间长，下载后程序自动实时运行。
（2）节点寻址，每个节点包含一个射频收发器，网关负责节点连接。
（3）电池供电和外电源相结合，节点工作状态不定，自动休眠。
（4）数据传输速率比较低，但是本试验能满足要求，试验距离50米左右。
5 研制过程中所采取的措施及经验教训
5.1 利用串行助手试验数据的收发，编制仪表驱动程序，利用NI MAX软件设置节点，利用RealTime模块实时采集数据，利用WLAN无线模块收发数据
5.2 经验教训
（1）target@软件与传统的LabView软件在理念上是不同的，编程的方法也不尽相同，刚开始编程时陷入误区，经过反复操作与验证，最终解决问题。
（2）2软件的不同版本是需要互相转换的，在12版编的软件要转换11版的才好用。
（3）无线传输数据有个别数据丢失现象，没有关系，正常现象，这类数据可以排除。
（4）有些例程软件需要核实，不能盲目套用，曾套用过串行通信例程，结果损坏485接口，这与我们没有搞清楚原意有关。
（5）多曲线实时示波显示，设置不好，容易死机，两条比较合适
6 结论
经过研究和验证，无线网络数据采集系统可以在实际中应用，在现场的不同的方位设置节点，将数据通过无线的方式传输到控制室计算机中，利用LabView软件的强大功能，进行数据分析，对于无法布线进行有线传输的地方，的确是一种比较好的方法。
参考文献
[1]吴静编著.虚拟仪器设计基础教程/黄松龄[M].北京：清华大学出版社，2008（10）.
[2]JOHNSON，G.W，JENNINGS，R著，武嘉澍，路劲昆译.Labview图形编程[M].北京：北京大学出版社，2002（01）.
数据采集范文6
引言
在现代电子测量、仪器仪表、通信等领域,经常涉及对宽带信号进行数据采集和存储。实际数字采样系统中存在数字转换器引起的量化噪声、采样保持器带来的非线性失真、带宽限制和孔径抖动误差、数据在系统各部分间传送过程中可能引入的噪声干扰以及由电路布局和系统结构的原因耦合的噪声干扰等多种因素会造成采样系统性能下降，这种因素在高速采样系统中影响尤其突出。因此,高速宽带采样系统设计显得尤其重要。
影响高速采样系统性能的主要因素
1 前端电路的构成
合理的前端电路构成，是系统实现中最为关键的一步。在高速数据采集系统的设计中，最重要的技术指标是系统的通过速率。这一指标与预采样滤波器的建立和恢复时间，模拟多路开关的转换时间，驱动放大器的响应时间，采样保持电路的捕捉时间，模数转换器的转换时间等都有关系，即系统各部件的性能参数限制了系统的性能指标。实际上高速数据采集的实现总会受到器件性能的制约，而且对于不同的系统结构，起决定性作用的部件又各不相同，所以选择合适的结构在系统设计中显得尤为重要。在高速数据采集系统中，常用的结构有单通道采集结构和多通道并行采集结构两种。
在前端电路设计时应注意如下几点：
(1)前置放大器在输入信号的带宽范围内应该有足够大的增益和足够短的稳定时间。一般是选择具有大的驱动能力和快的稳定时间的运放。
(2)降低输出瞬态的影响。一个重要方法是保证工作频带内放大器能保持一个较低的输出阻抗。
(3)放大器带宽要保证其稳定时间跟得上ADC的速度。在接近单位增益的交叉点的频率时，放大器闭环增益会降低，导致输出阻抗增大。因此，在设计前置驱动放大器时，决不能忽视带宽的因素，所以在选择放大器时要有足够大的带宽储备量。
(4)除了前置放大器的噪声、增益和带宽的要求外，放大器还具有足够大的动态范围。
ADC的动态范围决定了高速数据采集系统的主要噪声和信噪比指标。在理想情况下n位ADC系统，当输入信号幅度达到满量程时，系统最大信噪比为：SNR=6.02n+1.76(dB)。实际系统中由于存在各种噪声因素，一般但噪声水平比理论分析值要大，获得的动态范围要小，所以在选择ADC时要有一定的动态范围储备量。
2 电源和接地
在高速采样电路设计时，一般设计原则是应把模拟电源与数字电源应分开。在不能单独供电的场合，模拟电源最好使用二次降压稳压电源。降压设计中主要权衡是使用线性稳压器还是使用开关稳压器。线性稳压器体积小，所需的滤波电容较小，这有利于减小浪涌电流。对于线性稳压器来说，效率低是其主要缺点。对于ADC电路和前端输入电路来说，耗电不大，变换效率不是主要问题，一般首选线性稳压器的。对于开关稳压电源在这种降压设计中尽量避免使用，以减小其带来的高频干扰。
高速数据采集系统中，电源连线上感应的高频干扰信号是不可忽视的电路干扰源。除了采用短而宽的电源线减小感抗外，还需在靠近器件输出端加接退藕电容和旁路电容。退藕电容为器件提供局域化的直流旁路电容，能消除高频辐射噪声和抑制高频干扰。
在滤波电路设计中，关键是确定接入电容、电感等元件构成的滤波网络的结构。对于大多数的采样器，具有较小的瞬态需用电流，可以采用容量较小的去藕电容。一般用容量为0.1～0.01μF的小容量电容接连在器件的电源与地之间。不能直接就近接电源层或地层，否则去藕效果不好，应尽量靠近器件的电源引脚，对用于去藕和旁路的电容器，其自谐振频率是决定电容设计的重要参数。常用如下计算公式计算谐振频率 ，L为电容器的等效电感。
3 系统接地
在高速系统中，接地技术是非常重要的。如果接地不良，使地线回路存在公共阻抗，只要电路的一个回路中出现干扰信号，就会通过地线阻抗对其他回路造成干扰。在设计时应尽可能降低地线上的电流，可以有效地降低地线电感的影响。常用方法是将电路分为若干个回路，每个回路使用自己的地线，各回路的地线再在一点共地，可以使各个回路相互隔离，减少互相影响。
4 采样时钟
对于高速采样器，采样时钟的相位噪声对量化噪声影响极大，应选用高精度、低相位噪声外接时钟源，从而减小由于时钟偏斜引起的噪声，以提高高速系统数据采集精度。
高速采样电路设计主要原则
鉴于上述因素，在高速电路板布线时应采用如下原则:
1 模拟地与数字地分开。
为了避免数字电路噪声对模拟电路的干扰，模拟地应与数字地分开，如果能做在不同的层上最好，否则可以用分割带把二者分开。地线的分割会引起分割带之间的传输线特性阻抗不连续，所以分割带不宜过宽，大多数情况下2～3mm为宜，同时应尽量减少跨越这一间隙的信号线数。还可以在模拟地与数字地接磁珠滤波，磁珠的高频阻抗很大，而直流电阻为零，应根据板上主要噪声的频率确定磁珠的选型。模拟地和数字地在电路板上不共地，可以利用总线插槽实现远端单点共地。
2 ADC模拟电路前端采用单独模拟电源供电，可以采用DC/DC进行隔离。
3 电容与电阻元件尽量采用表贴器件，以减小引线电感，提高电源滤波能力。
4 印制版使用尽量宽的地线或大面积地，印制版的周边构成完整的地线回路。
5 小信号地线与大信号地线分开;器件的接地管脚直接接地，减小了串联感抗。
6 对多通道并行数据采集，各通道间延迟不一致带来的非均匀采样采用各种方法补偿，使合成误差最小：
a) 硬件电路设计为对称结构，用对称的布局和布线方式保证两路ADC通道的一致性；
b) 系统时钟宜采用差分提供两路之间时钟偏斜差异最小。
