基于Matlab的數(shù)據(jù)采集器設(shè)計.doc

畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：基于Matlab的數(shù)據(jù)采集器設(shè)計基于Matlab的數(shù)據(jù)采集器設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書一、畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)課題內(nèi)容課題的主要內(nèi)容：1、MATLAB的國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀；2、MATLAB數(shù)據(jù)采集工具箱；3、基于MATLAB的數(shù)據(jù)采集器（系統(tǒng)）總體設(shè)計。4、編程實現(xiàn)。5、完成本科畢業(yè)論文一篇。課題任務(wù)要求MATLAB所處理的數(shù)據(jù)必須是現(xiàn)成的，因此，不能直接對硬件端口進行讀寫操作，不能直接實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時采集。在傳統(tǒng)的工程檢測中，需要將采集到的數(shù)據(jù)存儲起來，經(jīng)過一系列的處理和轉(zhuǎn)換，才能利用MATLAB進行分析和處理，從而影響了它在測控系統(tǒng)開發(fā)上的應(yīng)用范圍。但MATLAB提供了應(yīng)用程序接口API(ApplicationProgramInterface)，通過該接口，利用MEX文件和編譯器(Compiler)，用戶可以在MATLAB環(huán)境中調(diào)用C語言或FORTRAN程序、輸入或輸出數(shù)據(jù)，方便地完成MATLAB與外部環(huán)境（數(shù)據(jù)和程序）的交互，與其他軟件程序建立客戶/服務(wù)器關(guān)系。本課題要求學生首先了解數(shù)據(jù)采集的基本理論、數(shù)據(jù)采集的過程、不同的數(shù)據(jù)采樣方式（實時采樣、等效時間采樣等）、MATLAB軟件的特點。然后，對比分析已有的基于MATLAB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的特點，提出自己的數(shù)據(jù)采集器總體設(shè)計方案，包括系統(tǒng)構(gòu)成、接口方案、編程語言等等?？梢岳肕ATLAB和C（或C+）語言交互，設(shè)計基于MATLAB的數(shù)據(jù)采集器。也可以利用集成于MATLAB中的數(shù)據(jù)采集工具箱，通過調(diào)用其中的命令和函數(shù),直接控制各種與PC機兼容的數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和通訊,并完成對所采集數(shù)據(jù)的實時分析或離線處理。最后，完成畢業(yè)論文撰寫工作。通過本課題的工作，可以鞏固和加深學生對數(shù)字信號處理技術(shù)的掌握，開闊視野，并提高學生主動發(fā)現(xiàn)、分析并解決問題的能力，通過畢業(yè)論文的訓練，使其具備科研論文寫作的基本功。課題完成后應(yīng)提交的資料（或圖表、設(shè)計圖紙）1、總體設(shè)計方案；2、相關(guān)的設(shè)計和仿真圖表及程序源碼；3、完整的畢業(yè)論文一篇。主要參考文獻與外文翻譯文件（由指導教師選定）1王海龍,陳珊杰,李茜等.基于MATLAB的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究J.中國農(nóng)學通訊，2007,23(1):381-384.2邱選兵.基于USB數(shù)據(jù)采集的虛擬儀器設(shè)計D.太原理工大學碩士學位論文，2006.3張威.MATLAB外部接口編程M.西安:西安電子科技大學出版社,2004:50-85.4夏文芳，吳鴻修，李享元.基于USB的實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其在MATLAB中的應(yīng)用J.電子技術(shù)應(yīng)用,2003,(2):15-17.5馬海潮.超高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀J.測試技術(shù)學報,2003，17(4):287292.6J.Ludvig,J.Mcarthy,S.Meuendorfferetc.ReprogrammablePlatformsforHigh-SpeedDataAcquisitionJ.DesignAutomationforEmbeddedSystems，2002(7)，pp.341-364.7伯曉晨MATLAB工具箱應(yīng)用指南M.北京:電子工業(yè)出版社,2003.8施陽,李俊.MATLAB語言工具箱ToolBox實用指南M.西安:西北工業(yè)大學出版社,1999.5098.9付俊慶,李風鈴MATLAB環(huán)境下的實時數(shù)據(jù)采集方法J測控技術(shù),2004,23(1):3032.10薛定宇.控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計MATLAB語言及應(yīng)用.清華大學出版社,1996.11NationalInstrumentsCorporation.PXIspecificationZ.2000.12RationalSoftwareCorp.UnifiedmodelinglanguageUMLsemanticsEBOL.http:www.R,1998.13IngleVK,ProakisJG著.數(shù)字信號處理及其Matlab實現(xiàn)M.陳懷琛等,譯.北京:電子工業(yè)出版社,1998.14Tektronix.TDS3000seriesdigitalphosphoroscilloscopesprogrammermannualZ.1997.15張宜華編寫精通MATLAB5清華大學出版社,1999.16馬明建,周長城.數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)M.西安:西安交通大學出版社,1989.17VINAYKI,JOHNGP.DigitalsignalprocessingusingMatlabM.Newyork:PWSPublishingCompany,1996.18EvaPart-EnanderAndersSjoberg.MATLAB5手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,2000.200246.19李人厚譯校.精通MATLAB綜合輔導與指南M.西安交通大學出版社,1999.20黃錫泉.基于COM組件的VB與MATLAB接口編程(J).電腦編程技巧與維護,2004,(8):1921.21MAXIM公司.1995NEWRELEASESDATABOOKZ,1996.22ANALOGDEVICESINC.Design-inReferenceManualZ,1994.23程衛(wèi)國,馮峰,姚東,徐昕編著.MATLAB5.3應(yīng)用指南.人民郵電出版社,1999.11.外文翻譯文件：Mulleretc.FirstExperiencewiththeScalableCoherentInterface.1993.同組設(shè)計者無注：1.此任務(wù)書由指導教師填寫。如不夠填寫，可另加頁。2.此任務(wù)書最遲必須在畢業(yè)設(shè)計（論文）開始前一周下達給學生。3.此任務(wù)書可從教務(wù)處網(wǎng)頁表格下載區(qū)下載基于Matlab的數(shù)據(jù)采集器設(shè)計基于Matlab的數(shù)據(jù)采集器設(shè)計摘要在當今社會各個領(lǐng)域,包括科研和實驗研究,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有著不可代替的作用。但使用數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)建的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般價格較高，而聲卡作為數(shù)據(jù)采集卡具有價錢低廉、開發(fā)容易和系統(tǒng)靈敏等優(yōu)點。本文具體介紹了系統(tǒng)的開發(fā)背景,軟件結(jié)構(gòu)和特點,系統(tǒng)地分析了數(shù)據(jù)采集硬件和軟件設(shè)計方法,并在此基礎(chǔ)上以聲卡為數(shù)據(jù)采集卡,以Matlab為開發(fā)平臺設(shè)計了數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)：利用Matlab數(shù)據(jù)采集工具箱、聲卡良好的A/D、D/A性能和Matlab的便利編程及可視化功能,提出了一種基于聲卡的數(shù)據(jù)采集與分析方案，并用Matlab編制了相應(yīng)軟件,實現(xiàn)了該系統(tǒng)。該方案具有實現(xiàn)簡單、性價比和靈敏度較高的優(yōu)勢，且該軟件有著較為精簡的人機交互工作界面,操作較便利,而且可以按照用戶的需求進行功能擴充。最后對該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了調(diào)試及仿真，并給出了相應(yīng)結(jié)果。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集；Matlab；數(shù)據(jù)采集工具箱；A/D；D/A；聲卡基于Matlab的數(shù)據(jù)采集器設(shè)計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的數(shù)據(jù)采集器設(shè)計目錄1緒論.11.1課題背景及意義.11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.11.3本文主要內(nèi)容和章節(jié)安排.42數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分析.52.1數(shù)據(jù)采集原理.52.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成.72.3系統(tǒng)的特點和性能指標.92.4系統(tǒng)常見的幾種結(jié)構(gòu)形式.102.5本章小結(jié).133基于Matlab的數(shù)據(jù)采集.143.1Matlab簡介.143.2Matlab數(shù)據(jù)采集工具箱（DAT）及其使用.173.2.1MATLAB數(shù)據(jù)采集工具箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu).173.2.2DAT的使用方法.193.3利用Matlab的數(shù)據(jù)采集工具箱實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采.233.3.1基于Matlab的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).243.3.2數(shù)據(jù)采集命令流程.253.3.3設(shè)備對象.253.4本章小結(jié).264基于Matlab及多媒體聲卡的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計.274.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖.274.2系統(tǒng)功能設(shè)計.284.3系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn).284.3.1聲音信號采集的硬件配置.284.3.2數(shù)據(jù)采集實現(xiàn).294.4軟件設(shè)計.31基于Matlab的數(shù)據(jù)采集器設(shè)計4.4.1基于Matlab的數(shù)據(jù)采集程序.324.4.2數(shù)據(jù)采集界面程序設(shè)計.334.5系統(tǒng)仿真實現(xiàn).344.6本章小結(jié).355結(jié)論.36參考文獻.37致謝.39附錄.40附件:附件1開題報告（文獻綜述）附件2譯文及原文影印件基于Matlab的數(shù)據(jù)采集器設(shè)計第1頁共46頁1緒論1.1課題背景及意義數(shù)據(jù)也稱觀測值，是實驗、測量、觀察、調(diào)查等的結(jié)果，常以數(shù)量的形式給出。數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，就是將系統(tǒng)需要管理的所有對象的原始數(shù)據(jù)收集、歸類、整理、錄入到系統(tǒng)當中去。數(shù)據(jù)采集是計算機管理系統(tǒng)使用前的一個數(shù)據(jù)初始化過程。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個領(lǐng)域。比如攝像頭，麥克風，都是數(shù)據(jù)采集工具35。數(shù)據(jù)采集是獲取信息的基本手段，數(shù)據(jù)采集技術(shù)作為信息科學的一個重要分支，與傳感器、信號測量與處理、微型計算機等技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)，它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理及控制等作業(yè)，具有很強的實用性。數(shù)據(jù)采集（DataAcquisition）12是將被測對象(外部世界、現(xiàn)場)的各種參量(可以是物理量，也可以是化學量、生物量等)通過各種傳感元件作適當轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)信號調(diào)理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，最后送到控制器進行數(shù)據(jù)處理或存儲記錄的過程。數(shù)據(jù)采集的目的是為了測量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現(xiàn)象?；赑C的數(shù)據(jù)采集，通過模塊