数据采集与处理技术试卷
一、绪论
（一）、1、“数据采集”是指什么?
将温度、压力、流量、位移等模拟量经测量转换电路输出电量后再采集转换成数字量后，再由PC 机进行存储、处理、显示或打印的过程。
2、数据采集系统的组成?
由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。
3、数据采集系统性能的好坏的参数?
取决于它的精度和速度。
4、数据采集系统具有的功能是什么?
（1）、数据采集，（2）、信号调理，（3）、二次数据计算，（4）、屏幕显示，（5）、数据存储，（6）、打印输出，（7）、人机联系。
5、数据处理系统的分类?
分为预处理和二次处理两种；即为实时（在线）处理和事后（脱机）处理。
6、集散式控制系统的典型的三级结构?
一种是一般的微型计算机数据采集系统，一种是直接数字控制型计算机数据采集系统，还有一种是集散型数据采集系统。
7、控制网络与数据网络的结合的优点?
实现信号的远程传送与异地远程自动控制。
（二）、问答题：
1、数据采集的任务是什么？
数据采集系统的任务：就是传感器输出信号转换为数字信号，送入工业控制机机处理，得出所需的数据。同时显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，还将被生产过程中的PC机控制系统用来控制某些物理量。
2、微型计算机数据采集系统的特点是
（1）、系统结构简单；（2）、微型计算机对环境要求不高；（3）、微型计算机的价格低廉，降低了数据采集系统的成本；（4）、微型计算机数据采集系统可作为集散型数据采集系统的一个基本组成部分；（5）、微型计算机的各种I/O模板及软件齐全，易构成系统，便于使用和维修；
3、简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点？
（1）、一般微型计算机数据采集与处理系统是由传感器、模拟多路开关、程控放大器、采样/保持器、A/D转换器、计算机及外设等部分组成。
（2）、直接数字控制型数据采集与处理系统（DDC）是既可对生产过程中的各个参数进行巡回检测，还可根据检测结果，按照一定的算法，计算出执行器应该的状态（继电器的通断、阀门的位置、电机的转速等），完成自动控制的任务。系统的I/O通道除了AI和DI外，还有模拟量输出（AO）通道和开关量输出（FDO）通道。
（3）、集散式控制系统也称为分布式控制系统，总体思想是分散控制，集中管理，即用几台计算机分别控制若干个回路，再用监督控制计算机进行集中管理。
（三）、分析题：
1、如图所示，分析集散型数据采集与处理系统的组成原理，系统有那些特点？
集散式控制系统也称为分布式控制系统，总体思想是分散控制，集中管理，即用几台DDC 计算机分别控制若干个回路，再用监督控制计算机对各DDC 进行集中管理。集散式控制系统的分级规模可大可小，可以只有两级也可以多级。 集散型数据采集系统的特点：（1）、系统的适应能力强；（2）、系统的可靠性高；（3）、系统的实时响应性好；（4）、对系统硬件的要求不高。
二、模拟信号的数字化处理
（一）、填空与选择题：
1、在数据采集系统中同时存在着那两种不同形式的信号？ 离散数字信号和连续模拟信号
2、保持的概念？
3、传感器所测量到的连续模拟信号转换成离散的数字信号的步骤？ 连续的模拟信号转换为离散的数字信号，经历了两个断续过程： （1）.时间断续：采样 X(t) X s (nT s )
（2）.数值断续：量化，即把采样信号X s(nT s )以最小数量单位的整倍数来度量. 信号转换过程如图所示
4、采样周期Ts 决定采样信号的质量和数量:
Ts 太小, X s (nT s )数量剧增,占用内存; Ts 太大, 模拟信号的某些信息被丢失.
5、采样定理
设有连续信号x(t),其频谱为X(f),以采样周期Ts 采得的离散信号为x s (nT s ) . 如果频谱X(f)和采样周期满足下列条件:
(1).频谱X(f)为有限频谱,即当F1的绝对值大于等于fc(截止频率)时,x(f)=0;
(2).
则连续信号
唯一确定.Fc 称为截止频率，又称为奈奎斯特频率。 6采样定理中两个条件的物理意义
（1）连续模拟信号x(t)的频率范围是有限的，即信号的频率f 在
（2）采样周期Ts 不能大于信号周期Tc 的一半。
7、采样定理在
时是不适应的。
例如,设连续信号为: π??π20);2sin()(≤≤+=fc A t x ，其采样值为:)2sin()(?π+=fcnTs A nTs xs 当
有 ??πsin )1()2sin()(n s A fcnTs A nTs x -=+=，则当?=0时,采样信号为零,无法恢复原模拟信号； 当1sin 0<
如果Ts 取的过大,使Ts>1/(2fc)时,将会出现x(t)中的高频成分被叠加到低频成分上去的现象,这种现象称为频率混淆
不产生频率混淆现象的临界条件是fs=1/Ts=2fc 。或者说，当采样间隔一定时，不发生频率混淆的信号最高频率为fc=1/（2Ts ） 9、消除频率混淆的措施：
1．对于频域衰减较快的信号，可用提高采样频率的方法来解决。
2、对于频域衰减较慢的信号，可用消除频混滤波器来解决：低通滤波器。 10、采样控制方式的选择：
fc
Ts 21≤∑--=s
s s
s s s T nT t T nT t nT x t x π
π
*
)(]
)sin[()
()(c
f f ≤≤01/(2)
c f Ts =)
/(Ts fc 21=
（1）、无条件采样，仅适用于随时处于准备好状态的A/D 转换器，且要求CPU 与A/D 转换器同时工作。 （2）、中断方式（3）、查询方式 （4）、DMA 方式，有硬件完成数据的传送操作，常用于高速数据采集系统。 11、量化就是把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一系列整数倍比较，以最接近于采样信号幅值的最小数量单位来代替该幅值，这一过程称为“量化过程”，简称“量化”。
量化单位定义为量化器满量程电压FSR 与2n 的比值，即2
n FSR
q =，其中n 为量化器位数。
12、完成量化和编码的器件是模/数（A/D ）转化器。 13、量化的方法有哪两种？ （1）、“只舍不入”的量化 ，信号幅值小于量化单位q 的部分一律舍去。 （2）、“有舍有入”的量化，采样信号幅值小于q/2的部分舍去，大于q/2的部分计入。
结论：经过量化之后，把原来幅值连续变化的采样模拟信号，变成了幅值为有限序列的量化信号。经过量化后的信号，其精度取决于所选的量化单位q.
14、量化误差：()()s s q s e x nT x nT =-，前为采样信号，后为量化信号。
（1）、“只舍不入”的量化误差：量化误差e 只能是正误差，它可以取0—q 之间的任意值。最大量
化误差e max =q,量化误差的方差是2
212
e
q σ=，这表明：即使模拟信号x(t)为无噪声信号，经过量化器
量化后，量化信号()q s x nT 将包含噪声2
12q
。量化误差的标准差为0.29e q σ=
≈ （2）、“有舍有入”的量化误差，最大量化误差为
2
q
，标准差与“只舍不入”的情况相同，即0.29e q σ=
≈
结论：量化误差是一种原理性误差，它只能减小而无法完全消除。 量化方法比较：“有舍有入”的方法比较好，因为“有舍有入”法德最大量化误差只有“只舍不入”法德1/2。目前大部分A/D 转换器都是采用“有舍有入”的量化方法，但也有少数价格低廉的A/D 转换器，采用“只舍不入”的方法。
增加A/D 转换器的位数n 能减小量化误差，即增加A/D 的位数，减小量化误差。
编码
1、编码是指把量化信号的电平用数字代码来表示。
2、单极性编码： （1）、二进制码是单极性编码中使用最普遍的编码，在这种码制中，一个十进制数D 的量化电平可表示为3
1223
122222n
i n
i n
i a a a a D a -===
++++
∑ 一个模拟输出电压用二进制表示为12
21
()222
2
n
i n
OUT i n i a a a a U FSR FSR ===+++
∑
最低有效位的值2
n FSR
LSB =
=q.
注意：由于二进制数码的位数n 是有限的，即使二进制码的各位1(1,2,
,)i a i n ==，最大输出电压
max U 也不与FSR 相等，而是差一个量化单位q ，可确定下式max 1(1)2
n U FSR =-
(2)、二-十进制编码（BCD 码）：是用一组四位二进制码来表示一位0-9的十进制数字。
例：一个电压按BCD 编码，则有12341234(842)(842)10100
OUT FSR FSR
U a a a a b b b b =++++++++
BCD 编码常用超量程附加位，这样对A/D 转化器来说，量程需增加一倍。
（3）、格雷码：又称反射二进制码，优点是从一个数到下一个相邻的数只需改变一位，中间错误的变化就可避免。
二进制转换成格雷码的规律：从二进制码的最低两位开始，按异或规律定下格雷码的最低位，然后再用二进制码末前两位按异或规律定下格雷码的末前一位，如此往前推，最后可以定下全部格雷码。所谓异或规律：相邻两数相同为“0”，不同时为“1”。 1、双极性编码： （1）、偏移二进制码是转化器最容易实现的双极性编码。
偏移情况：a)代码为“0000”时，表示模拟负满量程，即-FSR;
b)代码为“1000”时，表示模拟零，即模拟零电压对应于2n-1数；
c)代码为“1111”时，表示模拟正满量程值减1LSB ，即12
n FSR
FSR --。
偏移二进制码的优点：容易实现，容易换成2的二进制补码。 缺点：在零点附近会发生主码跃迁。
三、模拟多路开关
1、 电子多路开关根据结构可分为双极性晶体管开关、场效应晶体管开关、集成电路开关三大类型。
2、多路开关的电路特性：
1) 漏电流：通过断开的模拟开关的电源。
一般情况有 L
ON S R R R +，因而
(1)()OE S S ON U n I R R =-+,式中n 是并
联的模拟开关数， S I 是单个开关断 开时的漏电流。
2）动态响应
见右图的多路开关动态响应的等效电路 其中T C 表示连到测试点的所有开关输出电 容
OUT C 与负载电容L C 之和
得时间常数()C S ON T T R R C =+,对时间常数C T 的RC 电路，其设定时间为100
ln
s C t T =误差
对于开关闭合时的带宽，设I T C C ,则该电路的带宽为3dB 1
2()S ON T
f R R C π=
+
3）源负载效应误差：指有信号源电阻
S R 和开关导通电阻
ON R 与多路开关所接器件的等效电阻L R 分压而引起的误
差，
等效电路如右图。
由于负载效应是一种分压作用，它使输出到L R 上的信号
减小，因此应合理设计，开关所接器件的()L
S ON R R R +,可根据,,S ON L R R R 计算出负载效应引起
的衰减，然后用提高下集增益的方法加以补偿。 4、多路开关的配置
（1）单端接法：是把所有的输入信号源的一端接至同一个信号地，然后再将信号地与A/D 转换器的模拟地相接。
A 接法可保证系统的共模抑制能力，而无需减少一半的通道数；
B 接法系统的共模抑制能力基本未发挥，但是系统可以得到最大的通道数。
（2）双端接法：是把所有的输入信号源的两端 各自分别接至多路开关的输入端
当信号源的信噪比较小时，必须使用此接法， 此接法抗共模抑制能力强，适用于采集低电平信 号，但实际通道数只有单端接法的一半。
应该指出：多路开关从一个通道切换到另一个通道时会发生瞬变现象，是输出产生短暂的尖峰电压，如果此时采集多路开关输出的信号，就会引起误差。
四、测量放大器
1、 测量放大器是一种带有精密差动电压增益的器件，由于它具有高输入阻抗，低输出阻抗，强抗共模干扰能力，低温漂，低失调电压和高稳定增益的特点。
2、 测量放大器的电路原理：如右图 （1）测量放大器的增益 0340
121234()()()
i i i i U U U U K U U U U U U -=
=---
为提高共模抑制比和降低温漂影响，测量放大器采用 对称结构，即123456,,R R R R R R ===,则 051123
2(1)i i G U R
R K U U R R =
=-+-
3、测量放大器的主要技术指标：
（1）非线性度：是指放大器实际输出输入关系曲线与理想直线的偏差。它与增益有关，对数据采集的精度的影响很大。在选择测量放大器时，一定选择非线性度偏差小于0.024%的测量放大器。 （2）温漂：指测量放大器输出电压随温度变化而变化的程度。它也与测量放大器的增益有关。 （3）建立时间：指从阶跃信号驱动瞬间至测量放大器输出电压达到并保持在给定误差范围内所需的时间。它随增益的增加而上升。
（4）恢复时间：是指放大器撤除驱动信号瞬间至放大器由饱和状态恢复到最终值随需的时间。它直接影响数据采集系统的采样速率。
（5）电源引起的失调：是指电源电压每变化1%，引起放大器的漂移电压值，测量放大器一般用作数据采集系统的前置放大器，对于共电源系统，该指标则是设计系统稳压电源的主要依据之一。 （6）共模抑制比
当放大器两个输入端具有等量电压变化值in U 时，在放大器输出端测量出电压变化值cm U ，则
共模抑制比CMRR 可为20log cm
in
U CMRR U
五、 采样/保持器
1、采样/保持器是一种具有信号输入、信号输出以及由外部指令控制的模拟门电路，它主要由模拟开关K 、电容
H C 和缓冲放大器A 组成。
2、采样/保持器是一种用逻辑电平控制其工作状态的器件，它具有两个稳定的工作状态：
（1）跟踪状态。在此期间它尽可能快地接收模拟输入信号，并精确地跟踪模拟输入信号的变化，一直到接到保持指令为止；
（2）保持状态。对接收到的指令前一瞬间的模拟输入信号进行保持。 3、在数据结构采集系统中，采样/保持器主要以下两种作用： （1）“稳定”快速变化的输入信号，以利于模/数转换器把模拟信号转换成数字信号，以减少采样误差。 （2）用来储存模拟多路开关输入的模拟信号，这样可使模拟多路开关继续切换下一个待转换的信号。 4、采样/保持器按结构可分为两种类型：串联型和反馈型。 （1）串联型采样/保持器
串联型采样/保持器的结构原理如下图，图中1A 和2A 分别是输入和输出缓冲放大器，用以提2A 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 是模拟开关，它由控制信号电压k U 控制其断开或闭合；H C 是保持电容器。
串联型采样/保持器的有点是结构简单。
串联型型采样/保持器的缺点：它的失调电压为两个运放失调电压之和，比较大，影响到型采样/保持器的精度。另外，它的跟踪速度也较低。
（2）反馈型型采样/保持器
反馈型型采样/保持器的结构如下图，其输出电压o U 反馈到输入端，使1A 和2A 共同组成一个跟踪器。
注意：在保持状态，由于2K 是闭合的，放大器1A 的输出仍在跟踪输入，避免1A 开环而进入饱和，使得当采样/保持器再次转入跟踪状态时，1A 能立即跟踪i U 。
5、孔径时间AP t ：孔径时间AP t 是指保持指令给出瞬间到模拟开关有效切断所经历的时间。
6、孔径不定AP t ：孔径不定AP t 是指孔径时间的变化范围。孔径时间只是使采样时刻延迟，如果每次采样的延迟时间都相同，则对总的采样结果的精确性不会有影响。但若孔径时间在变化，则对精度就会有影响。如果改变保持指令发出的时间，可将孔径时间消除。
7、捕捉时间AC t ：捕捉时间AC t 是指当采样/保持器从保持状态转到跟踪状态时，采样/保持器的输出从保持状态的值变到当前的输入值所需的时间，它包括逻辑输入开关的动作时间、保持电容的充电时间、放大器的设定时间等。
8、电荷转移偏差
电荷通过寄生电容转移到电容器上引起的，可通过加大保持电容器容量来克服。不过当增大保持电容时，也增大了采样/保持器的响应时间。
采样/保持器的性能在很大程度上取决于保持电容器H C 的质量。
9、如果在转换时间CONV t
内，正弦信号变化不超过1LSB 所代表的电压，则在m U FSB =条件下，数据
采集系统可采集的最高信号频率为：
max
12n
CONV f t π=(CONV t 为A/D 转换时间)
如果允许信号变化为1
2
LSB ,则系统可采集的最高信号频率为：
max
1
12n CONV
f t π+=
例：已知A/D 转换器的型号为ADC0804，其转换时间CONV t
=100s μ（时钟频率为640kHz ）,位数n=8，允许
信号变化为1
2
LSB ，计算系统可采集的最高信号频率。
解：
max
1816
11 6.2222 3.1410010
n CONV f Hz t π++-===???
此例说明无采样/保持器的系统只能对频率低于6.22Hz 的信号进行采样。
10、如果正弦信号电压的最大变化不超过1LSB 所代表的电压，则在n 位A/D 转换器前加上采样/保持器后，系统可采集的信号最高频率为：
max
12n
AP
f t π=
如果允许正弦信号电压的最大变化为1
2
LSB ，则系统可采集的最高信号频率为：
max 112n AP
f t π+=
11、系统课处理的最高输入信号频率应为：
max 1
2()AC CONV AP f t t t =
++
式中：AC t ------采样/保持器的捕捉时间；
AP t ------采样/保持器的最大孔径时间（包括抖动时间）； C O N V t ---A/D 转换器的转换时间。
六、 模/数转换器
1、模/数转换器是一种器件，它把采集到的采样模拟信号经量化和编码后，转换成数字信号并输出。
2、A/D 转换器的分类
(1)直接比较型：将输入的采样模拟量直接与座位标准的基准电压相比较，得到可按数字编码的离散量或直接得到数字量。
这种类型包括连续比较、逐次逼近、斜波（或阶梯波）电压比较等，其中最常见的是逐次逼近型。
（2）简介比较型：输入的采样模拟量不是直接与基准电压比较，而是将二者都变成中间物理量再进行比较，然后将比较得到的时间（t ）或频率（f ）进行数字编码。
例如：双斜式、脉冲调宽型、积分型、三斜率型、自动校准积分型等。
2、分辨率：分辨率是指A/D 转换起所能分辨模拟输入信号的最小变化量。设A/D 转换器的位数为n ，满量程电压为FSR ，则A/D 转换器的分辨率定义为：
n 2
FSR
=分辨率
另外，也可以用百分数来表示分辨率，此时的分辨率称为相对分辨率。相对分辨率定义为：
n 1
100%100%2
FSR =?=?分辨率相对分辨率
3、量程：量程是指A/D 转换器所能转换模拟信号的电压范围。
4、精度：A/D 转换器的精度分为绝对精度和相对精度两种。
（1）绝对精度：绝对精度定义为对应于输出数码的实际模拟输入电压与理想模拟输入电压之差。
在A/D 转换时，量化带内的任意模拟输入电压都能产生同一输出数码，上述定义则限定为量化带中点的模拟输入电压值。 绝对误差一般在1
2
LSB ±
范围内。绝对误差包括增益误差、偏移误差、非线性误差，也包括量化误差。 （2）相抵精度：相对精度定义为绝对精度与满量程电压值之比的百分比：
100%FSR
=
?绝对精度
相对精度
5、注意：精度和分辨率是两个不同的概念，精度是指转换后所得结果相对于实际值的准确度；分辨率是指转换器所能分辨的模拟信号的最小变化值。
6、转换时间和转换速率
（1）转换时间：转换时间是指按照规定的精度将模拟信号转换为数字信号并输出所需要的时间。 （2）转换速率是指能重复进行数据转换的速度，即每秒钟的次数。
7、可见当精度一定时，信号频率越高，要求的转换时间也就越短；若信号频率一定，转换时间越长，误差越小。 对于平均值的转换，被转换的采样模拟量是直流（或缓慢变化）电压，而干扰则是交变的，因此转换一次的时间CONV t
越长，其抑制干扰的能力就越强。换言之，平均值响应的转换器是在牺牲转换时间的情况下提高转换精度的。
8、逐次逼近式A/D 转换器
（1）工作原理：它主要由逐次逼近寄存器SAR 、D/A 转换器、比较器、基准电源、时序与逻辑控制电路等部分组成。
9、工作过程：见课本P83
10、8位A/D转换器芯片ADC0809：见课本P86
11、12位A/D转换器芯片AD547A：见课本P89
12、A/D转换器与微机接口的主要任务有两个：
（1）A/D转换器每接收一次微机发出的转换指令，就进行一次A/D转换；
（2）当微机发出取数据指令时，转换所得的数据从A/D转换器的输出寄存器中取出，经数据总线存入微机存储器的指定单元。
13、A/D转换器在与微机接口时，需要解决以下三个问题：
（1）A/D转换器输出到总线的数据需加缓冲，以免对数据总线的工作造成干扰；
（2）产生芯片选通信号和控制信号；
（3）从A/D转换器读出数据。
14、A/D574A与8031的接口
15、例：编写采用查询法完成一次A/D转换的程序
解程序清单如下：
ORG 0500H
START: MOV DPTR.,#8000H
MOV R0,#0FCH
MOVX @R0,A
LOOP: JB P1.0,LOOP
MOV R0,#0FEH
MOVX A,@R0
MOVX @DPTR,A
INC R0
INC DPTR
MOVX A,@R0
MOVX @DPTR,A
RET
七、数/模转换器
1、D/A转换器主要有两大类型：并行D/A转换器和串行转换器
（1）并行D/A转换器
并行D/A转换器的结构如图。其特点是转换器的位数与输入数码的位数相同，对应数码的每一位都有输入
U接到电阻网络。
端，用以控制相应的模拟切换开关把基准电压
REF
并行D/A转换器的转换速度很快，只要在输入端加入数字信号，输出端立即有相应的模拟电压输出。它的转换速度与模拟开关的通断速度、电阻网络的寄生电抗和运算放大器的输出频率有关，但主要决定于后者。
（2）串行D/A转换器
串行D/A转换器的结构图如下图：
注：详细讲解见课本P114
2、D/A转换器的基本组成
（1）电阻网络
（2）基准电源：在D/A转换器中，基准电源的精度直接影响D/A转换器的精度。
（3）模拟切换开关
（4）运算放大器：D/A转换器的输出端一般都接有运算放大器，其作用有两个：一个是对网络中各支路电流进行求和，另一个是为D/A转换器提供一个阻抗低、负载能力强的输出。
3、D/A转换器的主要技术指标
（1）分辨率：D/A转换器的分辨率定义为最小输出电压（对应的输入数字量只有最低有效位为“1”）与最大输出电压（对应的输入数字量所有有效位全为“1”）之比。
n
1
21=-分辨率
（2）精度：精度分为绝对精度与相对精度两种。
绝对精度是指输入满量程数字量时，D/A 转换器实际输出值与理论输出值之差，该偏差一般应小于
1
2
LSB ±。 相对精度是指绝对精度与额定满量程输出值的比值。相对精度有两种表示方法：一种是用偏差多少LSBA 来表示；另一种是用该偏差相对满量程的百分数表示。
（3）线性误差：线性误差是指D/A 转换器芯片的转换特性曲线与理想之间的最大偏差。
（4）建立时间：建立时间是指D./A 转换器的输入数码满量程变化（即从全“0”变成全“1”）时，其输出模拟量值达到1
2
LSB ±
范围所需的时间。 （5）单调性 （6）温度系数 （7）电源抑制比 （8）输出电平 （9）输入代码 （10）输入数字电平 （11）工作温度
4、权电阻D/A 转换器
权电阻D/A 转换实现的方法是先把输入的数字量转换为对应的模拟电流，然后再把模拟电流转换为模拟电压输出。
5、T 型电阻D/A 转换器
T 型电阻D/A 转换器的突出特点是：
（1） 当数字量相应位为“1”时，对应该位的支路电流进入求和放大器的输入端；当数字量相应位为“0”时，
对应该位饿支路电阻入地，从根本上消除尖峰脉冲的产生。
（2） 为了进一步提高转换速度，可以使每个支路流过电阻2R 的电流保持恒定，即不论输入数字量的各位是
“0”还是“1”，对应支路电流的大小不变。
T 型电阻网路D/A 转换器的优点i 转换速度比较快。在动态过程中的尖峰脉冲很小，使得T 型电阻网路D/A 转换器成为目前D/A 转换器中速度最快的一种。
附：1、分辨率——它说明A/D 转换器对输入信号的分辨能力。
2、转换误差——表示A/D 转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别。
3、系统的分辨率是指数据采集系统可以分辨的输入信号最小的变化量。
4、A/D 转换器从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一定的时间，这就是A/D 转换器的转换时间。其倒数就是A/D 转换器每秒完成的转换次数，称转换速率。
5、多通道并行数据采集系统的组成？
每个通道都带有独自的采样/保持器、信号调理电路直接送到计算机中去。
6、逐次比较型A/D转换器完成一次转换所需时间与其位数和时钟脉冲频率的关系？
位数愈多，时钟频率越高，转换所需时间越短。
7、如图，试述采样与保持的工作原理？
如图所示当开关S闭合时，输入模拟量对电容C充电，这是采样过程；开关断开时，电容C上的电压保持不变，这是保持过程。
8、简答题：
为什么A/D转换需要采样、保持电路？信号采集通道中是否需要采样/保持器的依据是什么？
依据是：模拟信号进行A/D转换时，从启动、转换结束到输出数字量，需要一定的转换时间。在此
保持器。
9、分析题：
3-1、如图逐次逼近型ADC转换器的工作原理？
答：工作原理：逐次比较型A/D
10、计算题
例：3-1、若一理想的3 位ADC满刻度模拟输入为10 V
制编码时的数字输出量。
3-2、设某12位A/D转换器的输入电压为0-- +5V，求出当输入模拟量为下列值时输出的数字量：（1）1.25V；（2）2V；（3）2.5V（4）3.75V；（5）4V；（6）5V
1.因为：3 位ADC满刻度模拟输入为10 V的输出量：
精确度：10-10*1/23=10*7/8=8.75(V) 所以：10/7=8.75/x；x=7*8.75/10=6.125(V)
2.N=（212-1）U/U M U M =5V； 212 =4096
解：N=（212-1）*1.25/5=1023.75≈210；同理以此类推。
一、填空选择题：
1、模拟量输入通道的任务是什么？
把模拟量信号转换成PC机可以接收的数字量信号。
2、模拟多路开关的工作原理？
模拟多路开关是一种重要器件，在多路被测信号共用一路A/D转换器的数据采集系统中，通常用来将多路被测信号分别传送到A/D转换器进行转换，以便PC机能对多路被测信号进行处理。
3、程控增益放大器的工作原理？
利用PC机采用软件控制的办法来实现增益的自动变换。
4、跨接器的作用？短接。
二、计算题
4-1、某数据采集系统具有8个模拟通道。各通道输入信号的频率可达5kHZ，而且至少要用每个采样周期10个采样点的速度进行采样。问：
（1）多路开关的切换速率应是多少？（2）可选用什么类型的多路开关？
答：选用AD7501单片集成的CMOS 8选1多路模拟开关。
切换速率为：t=1/5=0.2ms；v=10/0.2=50(kbt)
二、填空与选择题 :
1、（CPU）和外设之间输入/输出数据的传送方式通常有哪二种？各起什么作用？
程序控制传送方式；中断传送方式。
①无条件传送方式假设外设已做好传送数据的准备，CPU不必预先查询外设的状态。
②在查询传送方式下，CPU要不断地查询外设，当外设没有准备好时，CPU要等待，致使CPU
的利用率不高。
2、串行通信的三种制式？其工作方式如何？
为单工、半双工和全双工三种制式。
3、异步串行通信接口主要有哪几个？
RS-232接口；RS-449、RS-422和RS-485接口以及20mA电流环。
4、接口电路的作用？
由于CPU与外设之间速度不匹配等原因，在主机和外设之间需要加入接口电路。
三、简答题：
1、CPU与I/O设备数据传送的查询式输入输出方式以及中断方式输入输出的流程？
2、RS-449与RS-232C的主要区别？
答：1、
2.
①RS-232C是利用传输信号与公共地的电压差，RS-449是利用信号导线之间的信号电压差。
②RS-449规定了两种接口标准连接器，一种为37脚，一种为9脚。
③RS-449比RS-232C传输速率高，通信距离长，噪声低, RS-449通信电缆可与多个设备并联。
四、分析题
1、结合图分析说明AD574的12位ADC转换器及接口电路的工作过程，编写完成一次A/D转换的接口程序。
四、分析题 1、
一、填空与选择题：
1、内部或外部噪声对有用信号的不良作用。
2、传导耦合，静电耦合，电磁耦合，公共阻抗耦合。
3、现场信号的参考接地点与PC机系统输入或输出通道的参考接地点之间存在一个电位差Ucm。这
个电位差Ucm是加在放大器输入端上共有的干扰电压，故称共模干扰电压。措施具体的有变压器隔
离、光电隔离与浮地屏蔽等三种措施。
4、即噪声源、有对噪声敏感的接收电路和两者之间的耦合通道。
5、浮置是指把仪器中的信号放大器的公共线不接外壳或大地的抑制干扰措施。
①浮地就是利用屏蔽方法使信号的“模拟地”浮空，使共模输入阻抗大为提高，共模电压在输
入回路中引起的共模电流大为减少，使共模干扰降至很低，从而达到抑制共模干扰的目的。
6、如果把某一物体放入空心导体的空腔内，该物体就不受任何外电场的影响，这就是静电屏蔽.
四、分析题
根据如图所示：可以确定DAC1208的高8位输入寄存器地址为41H，低4位地址为40H，将存放在RAM30H和31H两个单元中的12位数字量进行D/A转换，12位数的低4位存放在30H单元的低4位中，高8位存放在31H单元中。
四、分析题
九、数字信号的采集
1、8255A可编程外围接口芯片
（1）用途与结构
（2）工作方式：
A、方式0：为基本的输入/输出方式，适用于三个端口中的任一个，其特点：
a、任何一个端口都可以用作输入或输出；
b、输出可被锁存，输入不能被锁存；
c、有16种不同的输入/输出组态，即端口C的高4位和低4位可以分别设为输入和输出，加
上A 口和B口，一共可以组合16种输入/输出组态。
B、方式1：为选通的输入/输出方式，要借助选通或应答式联络信号，把I/O数据与指定的端口
进行或接收。特点：
a、A组和B组各有一个8位数据口和一个4位控制/数据口；
b、8位数据口既可以作为输入又可以作为输出，输入和输出均可以被锁存；
c、端口C 4位用于传送8位数据口的控制和状态信息
C、方式2：为带联络双向总线I/O方式，仅限于A口，特点是：
a.一个8位双向总线端口和一个5位控制端口C，即端口C的一些位如同方式1一样；
b.输入或输出都可以锁存；
c.5位控制口可用于传送双向总线端口的控制状态信息。
2、 PS-2304数字量I/O接口板简介
（1）主要性能：此板由3片8255A芯片及若干逻辑器件组成，通过编程，用户可以自由设定输入输出路数，使用较为灵活。
（2）主要技术指标：
a)输入输出路数：72路
b)输入输出电平：TTL
c)控制方式：程序查询或中断服务
d)电源要求：DC+5V,耗电流<500Ma
e)环境温度：-10℃——50℃
f)外形尺寸：140mm×90mm
(PS-2304板的第一片8255A)设置成24路输入状态。
例9.1 将JC
9
解：其控制命令字为10011011B，即十六进制的9BH,BASIC语句应为：
OUT&H303,&H9B
汇编程序应为：
控制寄存器地址
MOV AL,303H ；确定JC
9
MOV DI,AL
MOV AL,9BH
控制寄存器地址
OUT DI,AL ；把控制字9BH写入的JC
9
3、 BCD码并行数字信号的采集
三坐标测量是一种测量设备，用来测量工件上人一点的X,Y,Z三个坐标值，三坐标测量机工作时，及其分别沿着X,Y,Z三个方向作直线运动。
大数据处理流程的主要环节
大数据处理流程的主要环节 大数据处理流程主要包括数据收集、数据预处理、数据存储、数据处理与分析、数据展示/数据可视化、数据应用等环节，其中数据质量贯穿于整个大数据流程，每一个数据处理环节都会对大数据质量产生影响作用。通常，一个好的大数据产品要有大量的数据规模、快速的数据处理、精确的数据分析与预测、优秀的可视化图表以及简练易懂的结果解释，本节将基于以上环节分别分析不同阶段对大数据质量的影响及其关键影响因素。 一、数据收集 在数据收集过程中，数据源会影响大数据质量的真实性、完整性数据收集、一致性、准确性和安全性。对于Web数据，多采用网络爬虫方式进行收集，这需要对爬虫软件进行时间设置以保障收集到的数据时效性质量。比如可以利用八爪鱼爬虫软件的增值API设置，灵活控制采集任务的启动和停止。 二、数据预处理 大数据采集过程中通常有一个或多个数据源，这些数据源包括同构或异构的数据库、文件系统、服务接口等，易受到噪声数据、数据值缺失、数据冲突等影响，因此需首先对收集到的
大数据集合进行预处理，以保证大数据分析与预测结果的准确性与价值性。 大数据的预处理环节主要包括数据清理、数据集成、数据归约与数据转换等内容，可以大大提高大数据的总体质量，是大数据过程质量的体现。数据清理技术包括对数据的不一致检测、噪声数据的识别、数据过滤与修正等方面，有利于提高大数据的一致性、准确性、真实性和可用性等方面的质量; 数据集成则是将多个数据源的数据进行集成，从而形成集中、统一的数据库、数据立方体等，这一过程有利于提高大数据的完整性、一致性、安全性和可用性等方面质量; 数据归约是在不损害分析结果准确性的前提下降低数据集规模，使之简化，包括维归约、数据归约、数据抽样等技术，这一过程有利于提高大数据的价值密度，即提高大数据存储的价值性。 数据转换处理包括基于规则或元数据的转换、基于模型与学习的转换等技术，可通过转换实现数据统一，这一过程有利于提高大数据的一致性和可用性。 总之，数据预处理环节有利于提高大数据的一致性、准确性、真实性、可用性、完整性、安全性和价值性等方面质量，而大数据预处理中的相关技术是影响大数据过程质量的关键因素
数据采集与处理技术
数据采集与处理技术 参考书目： 1．数据采集与处理技术马明建周长城西安交通大学出版社 2．数据采集技术沈兰荪中国科学技术大学出版社 3．高速数据采集系统的原理与应用沈兰荪人民邮电出版社 第一章绪论 数据采集技术(Data Acquisition)是信息科学的一个重要分支,它研究信息数据的采集、存贮、处理以及控制等作业。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。将外部世界存在的温度、压力、流量、位移以及角度等模拟量（Analog Signal）转换为数字信号（Digital Signal）, 在收集到计算机并进一步予以显示、处理、传输与记录这一过程，即称为“数据采集”。相应的系统即为数据采集系统（Data Acquisition System,简称DAS）数据采集技术以在雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、震动工程、无损检测、语声处理、智能仪器、工业自动控制以及生物医学工程等领域有着广泛的应用。 1．1 数据采集的意义和任务 数据采集是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集、转换为数字量后，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。 数据采集系统的任务：采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机，根据不同的需要由计算机进行相应的计算和处理，得出所需的数据。与此同时，将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统的好坏，主要取决于精度和速度。 1．2 数据采集系统的基本功能 1.数据采集：采样周期
大数据采集与信号处理
数据信息采集与处理
基本内容：基于FFT的功率谱分析程序设计与应用 1.基本要求 1)对一个人为产生的信号进行采用FFT变换方法进行功率谱分析。 已知信号x(n)=80.0*COS(2*3.14*SF*n/FS) 式中： n=0,1,2 ……N-1 SF---信号频率 FS---采样频率 其FFT变换结果X(k)可用下面提供的FFT子程序求出，计算功率谱的公式为： W（k）=2(XR(k)2 +XI(k)2)/N 式中：k=0,1,2 ……N/2-1 XR(k)--- X(k)的实部 XI(k)--- X(k)的虚部 请用VB，VC或C++Builder编译器编程，或采用MATLAB计算，或采用高级语言调用MATLAB计算。处理结果为采用窗口显示时域波形和频域波形。 此信号的时域谱、频域谱、功率谱如下面图1~图3所示： 图1
图2 图3 其MATLAB代码为： FS=200; SF=10;
N=1024; n=0:N-1; t=n/FS; x=80.0*cos(2*3.14*SF*t); figure; plot(t，x); xlabel('t'); ylabel('y'); title('x=80.0*cos(2*3.14*SF*t)时域波形'); grid; y=fft(x,N); mag=abs(y); f=(0:length(y)-1)*FS/length(y);%进行对应的频率转换 figure; plot(f(1:N/2),mag(1:N/2));%做频谱图 xlabel('频率(Hz)'); ylabel('幅值'); title('x=80.0*cos(2*3.14*SF*t)幅频谱图N=1024'); grid; Py =2*(y.*conj(y))/N; %计算功率谱密度Py figure; plot(f(1:N/2),Py(1:N/2)); xlabel('频率(Hz)'); ylabel('功率谱密度'); title('x=80.0*cos(2*3.14*sf*t)功率谱密度'); grid; 2)对实验所采集的转子振动信号进行频谱分析
基于LabVIEW的数据采集与处理系统设计
基于LabVIEW的数据采集与处理系统设计 摘要：虚拟仪器作为一种基于图形化编程的新型概念仪器，以计算机作为运行媒介，节省了大量的显示、控制硬件，越来越显示出它独有的优势。基于LabVIEW的数据采集与处理系统，整体采用了循环结构与顺序结构相结合的形式，实现了模拟信号的采集与实时动态显示，并且仿真出了对数据的采集和报警功能，并且能够存储数据，进行各种自定义设置，显示效果良好，对现实中的数据采集与处理系统具有很大的借鉴作用。 关键词：虚拟仪器；数据采集；数据处理；LabVIEW
The Design of Data Acquisition and Processing System Based on LabVIEW Abstract:As a kind of virtual instrument based on graphical programming the new concept of instruments, run at the computer as a medium, save a large amount of display, control hardware, more and more shows its unique advantages. Data acquisition and processing system based on LabVIEW, and the overall adopted loop structure and order structure, in the form of the combination of the dynamic analog signal acquisition and real-time display, and the simulation of the data collection and alarm function, and the ability to store data, for a variety of Settings, display effect is good, the reality of the data acquisition and processing system has a great reference. Keywords：Virtual Instrument;Data Collection;Data Processing;LabVIEW;
第三章 空间数据采集与处理练习..
一、单选题 1、对于离散空间最佳的内插方法 是： A．整体内插法 B．局部内插法 C．移动拟合法 D．邻近元法 2、下列能进行地图数字化的设备 是： A.打印机 B.手扶跟踪数字化仪 C.主 机 D.硬盘 3、有关数据处理的叙述错误的 是： A.数据处理是实现空间数据有序化的必要过程 B.数据处理是检验数据质量的关键环节 C.数据处理是实现数据共享的关键步骤 D.数据处理是对地图数字化前的预处理 4、邻近元法 是： A.离散空间数据内插的方法 B.连续空间内插的方法 C.生成DEM的一种方法 D.生成DTM的一种方法 5、一般用于模拟大范围内变化的内插技术是： A.邻近元法 B.整体拟合技术 C.局部拟合技术 D.移动拟合法 6、在地理数据采集中，手工方式主要是用于录入： A.属性数据 B.地图数据 C.影象数 据 D.DTM数据
7、要保证GIS中数据的现势性必须实时进行： A.数据编辑 B.数据变换 C.数据更 新 D.数据匹配 8、下列属于地图投影变换方法的 是： A.正解变换 B.平移变换 C.空间变 换 D.旋转变换 9、以信息损失为代价换取空间数据容量的压缩方法是： A.压缩软件 B.消冗处理 C.特征点筛选 法 D.压缩编码技术 10、表达现实世界空间变化的三个基本要素是。 A. 空间位置、专题特征、时间 B. 空间位置、专题特征、属性 C. 空间特点、变化趋势、属性 D. 空间特点、变化趋势、时间 11、以下哪种不属于数据采集的方式： A. 手工方式 B.扫描方式 C.投影方 式 D.数据通讯方式 12、以下不属于地图投影变换方法的是： A. 正解变换 B.平移变换 C.数值变 换 D.反解变换 13、以下不属于按照空间数据元数据描述对象分类的是： A. 实体元数据 B.属性元数据 C.数据层元数据 D. 应用层元数据 14、以下按照空间数据元数据的作用分类的是： A. 实体元数据 B.属性元数据 C. 说明元数据 D. 分类元数据 15、以下不属于遥感数据误差的是： A. 数字化误差 B.数据预处理误差 C. 数据转换误差 D. 人工判读误差
数据采集与处理讲解
1数据的采集与处理 1.1数据的采集 施工监控中需对影响施工及控制精度的数据进行收集，主要包括环境参数和结构参数，前者又主要是指风速风向数据；后者主要指结构容重、弹模等数据。施工监控需进行收集的数据如表1-1所示。 1.1.2数据采集方法 基于港珠澳大桥特殊的地理位置，采用远程数据采集系统，与传统的数据采集系统相比，具有不受地理环境、气候、时间的影响等优势。而借助无线传输手段的远程数据采集系统，更具有工程造价和人力资源成本低，传输数据不受地域的影响，可靠性高，免维护等优点。远程无线数据采集系统的整体结构如图1-2所示。 1-2 远程无线数据采集系统组成结构图
1.2数据的处理与评估 在数据分析之前, 数据处理要能有效地从监测数据中寻找出异常值, 必须对监测数据进行可靠性检验, 剔除粗差的影响, 以保证监测数据的准确、可靠。我们拟采用的是最常用的μ检验法来判别系统误差; 用“3σ准则”剔除粗差; 采用了“五点二次中心平滑”法对观测数据进行平滑修正。同时, 在数据处理之后, 采用关联分析技术寻找某一测点的最佳关联点, (为保证系统评判的可靠性, 某一测点的关联点宜选用2 个以上)。我们选用3 个关联测点, 如果异常测值的关联测点有2 个以上发生异常, 且异常方向一致, 则认为测值异常是由结构变化引起, 否则, 认为异常是由监测系统异常引起。出现异常时, 经过判定, 自动提醒用户检查监测系统或者相应的结构(根据测点所在位置), 及时查明情况, 并采取一些必要的应急措施, 同时对测值做标注, 形成报表, 进行评估。 1.2.1系统误差的判别 判别原则: 异常值检验方法是建立在随机样本观测值遵从正态分布和小概率原理的基础之上的。根据观测值的正态分布特征性, 出现大偏差观测值的概率是很小的。当测值较少时, 在正常情况下, 根据小概率原理, 它们是不会出现的, 一旦出现则表明有异常值。依统计学原理: 偏差处于2 倍标准差或3 倍标准差范围内的数据为正常值, 之外的则判定为异常。事实上标准差σ多数情况下是求知的, 通常用样本值计算的标准差S 来替代。桥梁健康监测资料的数据量特别大, 一般都为大样本, 所以我们用μ检验。在分析中, 我们将所得的数据分成两组Y1 、Y2,并设()1211,1Y N u δ, ()2222,2Y N u δ择统计量为 : 'y y U -= (1) 式中12y y 、—两组样本的平均值: 21n 、n —两组样本的子样数: 21S S 、 —两组样本的方差。若 '2 a U U ≥ (2) 则存在系统误差。否则, 不存在系统误差。 1.2.2 粗差点的剔除 在观测次数充分多的前提下, 其测值的跳动特征描述如下式: ()112j j j j d y y y +-=-+ (3) 式中j y (j=1,2,3,4,……,n- 1)是一系列观测值。
数据采集和处理技术试题(卷)
一、绪论 （一）、1、“数据采集”是指什么? 将温度、压力、流量、位移等模拟量经测量转换电路输出电量后再采集转换成数字量后，再由PC 机进行存储、处理、显示或打印的过程。 2、数据采集系统的组成? 由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。 3、数据采集系统性能的好坏的参数? 取决于它的精度和速度。 4、数据采集系统具有的功能是什么? （1）、数据采集，（2）、信号调理，（3）、二次数据计算，（4）、屏幕显示，（5）、数据存储，（6）、打印输出，（7）、人机联系。 5、数据处理系统的分类? 分为预处理和二次处理两种；即为实时（在线）处理和事后（脱机）处理。 6、集散式控制系统的典型的三级结构? 一种是一般的微型计算机数据采集系统，一种是直接数字控制型计算机数据采集系统，还有一种是集散型数据采集系统。 7、控制网络与数据网络的结合的优点? 实现信号的远程传送与异地远程自动控制。 （二）、问答题： 1、数据采集的任务是什么？ 数据采集系统的任务：就是传感器输出信号转换为数字信号，送入工业控制机机处理，得出所需的数据。同时显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，还将被生产过程中的PC机控制系统用来控制某些物理量。 2、微型计算机数据采集系统的特点是 （1）、系统结构简单；（2）、微型计算机对环境要求不高；（3）、微型计算机的价格低廉，降低了数据采集系统的成本；（4）、微型计算机数据采集系统可作为集散型数据采集系统的一个基本组成部分；（5）、微型计算机的各种I/O模板及软件齐全，易构成系统，便于使用和维修； 3、简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点？ （1）、一般微型计算机数据采集与处理系统是由传感器、模拟多路开关、程控放大器、采样/保持器、A/D转换器、计算机及外设等部分组成。 （2）、直接数字控制型数据采集与处理系统（DDC）是既可对生产过程中的各个参数进行巡回检测，还可根据检测结果，按照一定的算法，计算出执行器应该的状态（继电器的通断、阀门的位置、电机的转速等），完成自动控制的任务。系统的I/O通道除了AI和DI外，还有模拟量输出（AO）通道和开关量输出（FDO）通道。 （3）、集散式控制系统也称为分布式控制系统，总体思想是分散控制，集中管理，即用几台计算机分别控制若干个回路，再用监督控制计算机进行集中管理。 （三）、分析题： 1、如图所示，分析集散型数据采集与处理系统的组成原理，系统有那些特点？ 集散式控制系统也称为分布式控制系统，总体思想是分散控制，集中管理，即用几台DDC计算机分
GNSS数据采集与处理技术设计书
************大学 GNSS数据采集与处理 技术设计书 课程名称 专业 班级 组员姓名 任课教师
目录 1 基本概况 (2) 2 主要任务 (2) 3 作业依据 (2) 4 使用的仪器及物品 (2) 5 已有起始资料情况 (3) 6 坐标系统 (3) 7 GPS控制网的布设 (3) 7.1 GPS网图形设计及设计原则 (3) 7.1.1 GPS网图形设计原则 (4) 7.1.2 GPS网图形设计 (3) 7.2 GPS网的密度设计 (4) 7.3 GPS控制网的选点 (4) 7.4 埋石 (5) 8 制定观测计划 (5) 9 静态外业观测 (6) 9.1 外业基本要求 (6) 9.2 外业观测记录要求 (6) 9.3 静态数据传输与备份 (7) 10 静态数据处理 (7) 10.1 静态数据处理任务 (7) 10.2 数据处理的具体事项 (7) 10.2.1 基线解算及其质量检验 (7) 10.2.2 GPS网平差 (9) 11 提交的成果 (9) 附录 (11)
GNSS数据采集与处理 技术设计书 1 基本概况 *******大学北校区位于****省****市******新城，校园地势整体平坦，校内绿化面积较大，校园环境优美，周末时间人流量较少。 2 主要任务 进行GPS外业静态测量，并进行数据处理，建立二级GPS控制网。 3 作业依据 a．《全球定位系统GPS测量规范》GB/T 18314-2009； b.《工程测量规范》GB 50026-2007； c.《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ73-2010； d.《测绘成果质量检查与验收》GB/T 24356-2009。 4 使用的仪器及物品 表1 仪器及物品列表
数据采集与处理描述
数据处理地一般过程 数据处理一般包括收集数据、、和分析数据等过程.数据处理可以帮助我们更好地了解周围世界，对未知事物作出合理地推断和预测.文档来自于网络搜索 全面调查和是收集数据地两种方式，全面调查通过调查来收集数据，抽样调查通过调查来收集数据.文档来自于网络搜索 实际调查中常采用抽样调查地方法获取数据.用样本估计是统计地基本思想. 抽样调查具有花费少、省时地特点，还适用一些不宜使用全面调查地情况.采用抽样调查需要注意：①样本容量要适中，一般为总体地～；②抽取时要尽量使每一个个体都有相等地机会被抽到.这样抽取地样本才具有代表性和广泛性.才能使样本较好地反映总体地情况.文档来自于网络搜索 要考察地全体对象称为，组成总体地每一个考察对象称为，被抽取地那些个体组成一个，样本中个体地数目称为.文档来自于网络搜索 利用统计图表描述数据是统计分析地重要环节.四种统计图地各自特点： （）条形统计图：能清楚地表示出每个项目地具体数目； （）扇形统计图：能清楚地表示出各部分在全体中所占地百分比； （）折线统计图：能清楚地反映事物地变化情况； （）直方图：能清楚地表示出每组频数地大小. 扇形统计图表明地是部分在总体中所占地百分比，一般不能直接从图中得到具体数量，用圆代表地是总体，圆地大小与具体数量大小没有关系. 扇形圆心角该部分百分比×°文档来自于网络搜索 画扇形统计图地步骤：先调查收集数据，根据数据计算百分比，圆心角，画出扇形，标出百分比. 画直方图地一般步骤：⑴计算最大值与最小值地差⑵决定组距和组数⑶列频数分布表⑷画频数分布直方图(或频数折线图).文档来自于网络搜索 注意对以下概念地理解： ⑴组距：把所有数据分成若干组，每个小组地两个端点之间地距离（组内数据地取值范围）称为组距.⑵频数：对落在各个小组内地数据进行累计，得到各个小组内数据地个数叫做频数.⑶频数分布直方图⑷频数折线图文档来自于网络搜索 频数分布直方图是以小长方形地来反映数据落在各个小组内地频数地大小.小长方形地高是频数与地比值.在等距分组时，各小长方表地面积（频数）与高地比是常数（组距）.文档来自于网络搜索 熟悉以下各题： 调查收集数据地方式通常有和两种.当总体中个体数目较少时用地方式获得数据较好，当总体中个体数目较多时用地方式获得数据较好.但关于电视机寿命、火柴质量等具有破坏性地调查不宜采用，国家人口普查采用.文档来自于网络搜索
大数据采集技术和预处理技术
现如今，很多人都听说过大数据，这是一个新兴的技术，渐渐地改变了我们的生活，正是由 于这个原因，越来越多的人都开始关注大数据。在这篇文章中我们将会为大家介绍两种大数 据技术，分别是大数据采集技术和大数据预处理技术，有兴趣的小伙伴快快学起来吧。 首先我们给大家介绍一下大数据的采集技术，一般来说，数据是指通过RFID射频数据、传 感器数据、社交网络交互数据及移动互联网数据等方式获得的各种类型的结构化、半结构化 及非结构化的海量数据，是大数据知识服务模型的根本。重点突破高速数据解析、转换与装 载等大数据整合技术设计质量评估模型，开发数据质量技术。当然，还需要突破分布式高速 高可靠数据爬取或采集、高速数据全映像等大数据收集技术。这就是大数据采集的来源。 通常来说，大数据的采集一般分为两种，第一就是大数据智能感知层，在这一层中，主要包 括数据传感体系、网络通信体系、传感适配体系、智能识别体系及软硬件资源接入系统，实 现对结构化、半结构化、非结构化的海量数据的智能化识别、定位、跟踪、接入、传输、信 号转换、监控、初步处理和管理等。必须着重攻克针对大数据源的智能识别、感知、适配、 传输、接入等技术。第二就是基础支撑层。在这一层中提供大数据服务平台所需的虚拟服务器，结构化、半结构化及非结构化数据的数据库及物联网络资源等基础支撑环境。重点攻克 分布式虚拟存储技术，大数据获取、存储、组织、分析和决策操作的可视化接口技术，大数 据的网络传输与压缩技术，大数据隐私保护技术等。 下面我们给大家介绍一下大数据预处理技术。大数据预处理技术就是完成对已接收数据的辨析、抽取、清洗等操作。其中抽取就是因获取的数据可能具有多种结构和类型，数据抽取过 程可以帮助我们将这些复杂的数据转化为单一的或者便于处理的构型，以达到快速分析处理 的目的。而清洗则是由于对于大数并不全是有价值的，有些数据并不是我们所关心的内容， 而另一些数据则是完全错误的干扰项，因此要对数据通过过滤去除噪声从而提取出有效数据。在这篇文章中我们给大家介绍了关于大数据的采集技术和预处理技术，相信大家看了这篇文 章以后已经知道了大数据的相关知识，希望这篇文章能够更好地帮助大家。
大数据分析与处理方法解读
大数据分析与处理方法解读 【文章摘要】要知道，大数据已不再是数据大，最重要的现实就是对大数据进行分析，只有通过分析才能获取很多智能的，深入的，有价值的信息。 越来越多的应用涉及到大数据，这些大数据的属性，包括数量，速度，多样性等等都是呈现了大数据不断增长的复杂性，所以，大数据的分析方法在大数据领域就显得尤为重要，可以说是决定最终信息是否有价值的决定性因素。基于此，大数据分析的方法理论有哪些呢？ 大数据分析的五个基本方面 PredictiveAnalyticCapabilities（预测性分析能力） 数据挖掘可以让分析员更好的理解数据，而预测性分析可以让分析员根据可视化分析和数据挖掘的结果做出一些预测性的判断。 DataQualityandMasterDataManagement（数据质量和数据管理） 数据质量和数据管理是一些管理方面的最佳实践。通过标准化的流程和工具对数据进行处理可以保证一个预先定义好的高质量的分析结果。 AnalyticVisualizations（可视化分析） 不管是对数据分析专家还是普通用户，数据可视化是数据分析工具最基本的要求。可视化可以直观的展示数据，让数据自己说话，让观众听到结果。 SemanticEngines（语义引擎） 我们知道由于非结构化数据的多样性带来了数据分析的新的挑战，我们需要一系列的工具去解析，提取，分析数据。语义引擎需要被设计成能够从“文档”中智能提取信息。 DataMiningAlgorithms（数据挖掘算法） 可视化是给人看的，数据挖掘就是给机器看的。集群、分割、孤立点分析还有其他的算法让我们深入数据内部，挖掘价值。这些算法不仅要处理大数据的量，也要处理大数据的速度。 假如大数据真的是下一个重要的技术革新的话，我们最好把精力关注在大数据能给我们带来的好处，而不仅仅是挑战。 大数据处理
大数据分析和处理的方法步骤
大数据处理数据时代理念的三大转变：要全体不要抽样，要效率不要绝对精确，要相关不要因果。具体的大数据处理方法其实有很多，但是根据长时间的实践，天互数据总结了一个基本的大数据处理流程，并且这个流程应该能够对大家理顺大数据的处理有所帮助。整个处理流程可以概括为四步，分别是采集、导入和预处理、统计和分析，以及挖掘。 采集 大数据的采集是指利用多个数据库来接收发自客户端的数据，并且用户可以通过这些数据库来进行简单的查询和处理工作。比如，电商会使用传统的关系型数据库MySQL和Oracle等来存储每一笔事务数据，除此之外，Redis和MongoDB 这样的NoSQL数据库也常用于数据的采集。 在大数据的采集过程中，其主要特点和挑战是并发数高，因为同时有可能会有成千上万的用户来进行访问和操作，比如火车票售票网站和淘宝，它们并发的访问量在峰值时达到上百万，所以需要在采集端部署大量数据库才能支撑。并且如何在这些数据库之间进行负载均衡和分片的确是需要深入的思考和设计。 统计/分析 统计与分析主要利用分布式数据库，或者分布式计算集群来对存储于其内的海量数据进行普通的分析和分类汇总等，以满足大多数常见的分析需求，在这方面，一些实时性需求会用到EMC的GreenPlum、Oracle的Exadata，以及基于MySQL 的列式存储Infobright等，而一些批处理，或者基于半结构化数据的需求可以使用Hadoop。统计与分析这部分的主要特点和挑战是分析涉及的数据量大，其对系统资源，特别是I/O会有极大的占用。 导入/预处理 虽然采集端本身会有很多数据库，但是如果要对这些海量数据进行有效的分析，还是应该将这些来自前端的数据导入到一个集中的大型分布式数据库，或者分布式存储集群，并且可以在导入基础上做一些简单的清洗和预处理工作。也有一些用户会在导入时使用来自Twitter的Storm来对数据进行流式计算，来满足
数据采集与处理系统毕业设计论文[2
、 第一章概述 1数据采集和数据处理 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信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。比如条码机、扫描仪等都是数据采集工具 数据处理系统是指运用计算机处理信息而构成的系统。其主要功能是将输入的数据信息进行加工、整理，计算各种分析指标，变为易于被人们所接受的信息形式，并将处理后的信息进行有序贮存，随时通过外部设备输给信息使用者。
2系统研究开发的价值和意义 经调查,目前数据采集器的市场需求量大，以数据采集器为核心构成的小系统应用广泛，因此开发高性能的数据采集器具有良好的市场前景。随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻，将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。随着工、农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中，运用数据采集系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。本文以实验室数据采集、工业现场数据采集、野外数据采集为主要方向,设计一款结构简单、操作方便、高性价比、具有显示、记录存储功能的数据采集系统。单片机构成的数据采集处理系统适用于各种现场自动化监测及控制，能够适应油田野外恶劣环境,；具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、等优点。回放过程的信号可以直观的观察。它与有线数传相比主要有布线成本低、安装简便、便于移动的优点 3．课题的意义及发展状况 数据采集是指将温度、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。从严格意义上说，数据采集系统应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算，以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。总之，不论在哪个应用领域中，数据的采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益就越大。数据采集领域正在发生着重要的变化。首先,分布式控制应用场合中的智能数据采集系统正在发展。其次,总线兼容型数据采集插件的数量正在增大,与个人计算机兼客的数据采集系统的数量也在增加。数据处理对数据（包括数值的和非数值的）进行分析和加工的技术过程。包括对各种原始数据的分析、整理、计算、编辑等的加工和处理。比数据分析含义广。随着计算机的日益普及，在计算机应
数据采集与处理
第三章:模拟多路开关 1.作用：将多路被测信号分别传送到A/D 转换器进行转换。 类型：机电式用于大电流、低速切换；电子式：用于小电流、高速切换。 （1）双极型晶体管开关电路如图： 工作原理：设选择第1路模拟信号。 则令通道控制信号U C1= 0，晶体管T1′截止集电极为高电平，晶体管T1导通，输入信号电压U i1被选 中。 优点：开关切换速度快，导通电阻小，可两个方向传送信号。 缺点：为分立元件，需专门的电平转换电路驱动，使用不方便。 （2）结型场效应晶体管开关 工作原理：则令通道控制信号U C1=1，则开关控制管T1′导通，集电极为低电平，场效应管T 1导通，U O =U i1。 当U C1 =0时， T1′截止，T 1也截止，第1路输入信号被切断。 优点：开关切换速度快，导通电阻小，可两个方向传送 信号。 缺点：为分立元件，需专门的电平转换电路驱动，使用不方便。 （3）绝缘栅场效应管开关 优点：开关切换速度快，导通电阻小，且随信号电压 变化波动小；易于和驱动电路集成。 缺点：衬底要有保护电压。 （5）集成电路开关 工作原理：设选择第1路输入信号，则计算机输出一个4位二进制码，把计数器置成0001状态，经四 — 十六线译码器后，第1根线输出高电平，场 效应管T 1导通， U O = U i1 ，选中第1路信号。如果要连续选通第1路到第3路的信号，可以在计数器 加入计数脉冲，每加入一次脉冲，计数器加1，状 态依次变为 0001，0010，0011。 2. 多路开关的主要指标:导通电阻；开关接通电流、开关断开时的泄漏电流、开关断开时，开关对地电容、开关断开时，输出端对地电容。 3. 多路开关集成芯片 AD7510，芯片中无译码器，四个通道开关都有各自的控制端每一个开关可
基于80C51单片机的通用数据采集与处理系统
———————————————— 收稿日期：2007-08-12 作者简介：陈延奎（1971－），四川渠县人，主要研究方向为仪器仪表技术。 基于80C51单片机的通用数据采集与处理系统 陈延奎 （达州职业技术学院，四川 达州 635000） 摘要：数据采集是单片机应用系统中最为普遍的应用需求，数据采集的对象可以是温度、压力、流量等连续变化的模拟量，也可以是代表某些状态特性的开关量等脉冲信号。数据采集和处理系统可以是复杂控制系统的一部分，也可以是配备显示（或打印）输出的独立系统（或仪表）。介绍了一种基于80C51单片机的通用数据采集与处理系统，其模拟输入通道由传感器、多路开关、放大器、采样保持器和A/D 转换器五部分组成。 关键词：80C51；数据采集与处理；模拟输入通道；系统功能；硬件电路；流程图 中图分类号：TP274+.2 文献标识码：A 文章编号：1006－0316(2008)04－0049－04 General data acquisition and processing system based on 80C51 microcontroller CHEN Yan-kui (Dazhou Vocational Technical College ，Dazhou 635000，China) Abstract ：Data acquisition is the most common application needs of microcontroller, the data acquisition object may be the simulation quantity such as temperature, pressure, current capacity and so on which change continuously, also may be represents some certain condition characteristic such as switch quantity signal impulses and so on. The data acquisition and the processing system may be a plurality of controls system's part, may also be provides the independent system which the demonstration (either printing) outputs (or measuring appliance). Introduce a conventional data gathering and processing system based on 80C51 microcontroller, its analog input channel is composed by the sensor, the multi-channel switches, the amplifier, the sampling retainer and the A/D switch. Key words ：80C51；data acquisition and processing ；analog input channels ；system functions ；hardware circuits ；flowchart 单片机通用数据采集和处理系统是单片机应用领域中使用最多的一类系统。它主要是实时采集外界诸如温度、压力、流量和转速等连续变化的模拟量，通过模/数转换器把这些模拟信号转换成数字信号送入单片机；也可以直接采集代表某些状态特性的开关量，单片机系统对这些采集信号进行数据处理，并根据用户的要求，将处理后的数据送显示、打印，也可通过串行口送给其它计算机，或者通过数/模转换器变换成模拟信号控制外部设备，输出的开关量也可直接用于控制目的。 1 模拟输入通道的组成 模拟输入通道的一般构成如图1所示，主要由传感器、多路开关、放大器、采样保持器和A/D 转换器五部分组成。 图1 模拟输入通道的一般构成 （1）传感器 传感器把被测物理量（如温度、压力等）作为输入参数，转换为电量（电流、电压、电阻等）输出。物理量性质和测量范围不同，传感器的工作机理和结构就不同。通常传感器输出的电信号是模拟信号（已有许多新型传感器采用数字量输出）。当信号的数值符合A/D 转换器的输入等级时，可以不用
数据采集与处理技术
数据采集与处理技术——EPA工业总线 一、引言 炼油企业常减压蒸馏装置因其加工量大、产品品种多、分离精度高以及对下游生产装置影响面广等特点，在炼油企业占据核心地位。常减压蒸馏装置技术水平的高低，对炼厂的产品质量、收率以及对原油的有效利用有很大影响。其中居于装置核心地位的控制系统的可靠安全运行，是常减压蒸馏装置“安稳长满优”运行的必要保证。 随着国产控制系统技术水平和性能不断提升，其先进性与国外系统日益接近，越来越多的大型炼油装置尝试使用国产控制系统。其中中海石油大榭石化实际加工能力800万吨/年常减压蒸馏装置，采用中控的WebField ECS-100控制系统一次开车成功。目前系统运行正常，各项指标满足工艺要求，装置生产平稳，实现了炼油行业大型主装置上国产控制系统的成功应用。 二、系统典型设计方案 （一）装置构成 早在2003年，大榭石化的一期200万吨/年常减压蒸馏装置就采用中控JX-300X DCS顺利投运，系统一直稳定运行至今。此次新上二期项目包括800万吨/年常减压蒸馏装置、30万吨原油罐区、20万吨燃料油罐区、3万吨码头、循环水污水处理场、储运码头等工段，除两期常减压蒸馏主装置系统机柜和操作在主控室外，其它工段与主控室相距500米到3000米之间。 项目要求一二期系统要无缝连接，所有工段最终在一套控制系统中运行，实现统一的监控和操作。 基于工艺要求，整个装置共2436个I/O信号点和700个通讯数据点。系统配置如下： 控制站7个，通讯站8个，及相应的安全栅、接线端子、继电器等。所有控制卡、数据转发卡、电源、网络、交换机、光纤、直流电源、控制I/O卡件等关键部件均采用冗余配置； 上位机部分配置2台工程师站（含一期一台），12台操作员站（含一期3台），1台OPC服务器，1台辅助操作台； 各个工段之间采用冗余单模光纤连接。 具体系统配置简图见图1：
大数据处理关键技术教学教材
在大数据时代，传统的数据处理方法还适用吗？ 大数据环境下的数据处理需求 大数据环境下数据来源非常丰富且数据类型多样，存储和分析挖掘的数据量庞大，对数据展现的要求较高，并且很看重数据处理的高效性和可用性。 传统数据处理方法的不足 传统的数据采集来源单一，且存储、管理和分析数据量也相对较小，大多采用关系型数据库和并行数据仓库即可处理。对依靠并行计算提升数据处理速度方面而言，传统的并行数据库技术追求高度一致性和容错性，根据CAP理论，难以保证其可用性和扩展性。 传统的数据处理方法是以处理器为中心，而大数据环境下，需要采取以数据为中心的模式，减少数据移动带来的开销。因此，传统的数据处理方法，已经不能适应大数据的需求！ 大数据的处理流程包括哪些环节？每个环节有哪些主要工具？ 大数据的基本处理流程与传统数据处理流程并无太大差异，主要区别在于：由于大数据要处理大量、非结构化的数据，所以在各个处理环节中都可以采用MapReduce等方式进行并行处理。 大数据技术为什么能提高数据的处理速度？ 大数据的并行处理利器——MapReduce 大数据可以通过MapReduce这一并行处理技术来提高数据的处理速度。MapReduce的设计初衷是通过大量廉价服务器实现大数据并行处理，对数据一致性要求不高，其突出优势是具有扩展性和可用性，特别适用于海量的结构化、半结构化及非结构化数据的混合处理。
MapReduce将传统的查询、分解及数据分析进行分布式处理，将处理任务分配到不同的处理节点，因此具有更强的并行处理能力。作为一个简化的并行处理的编程模型，MapReduce还降低了开发并行应用的门槛。 MapReduce是一套软件框架，包括Map（映射）和Reduce（化简）两个阶段，可以进行海量数据分割、任务分解与结果汇总，从而完成海量数据的并行处理。 MapReduce的工作原理其实是先分后合的数据处理方式。Map即“分解”，把海量数据分割成了若干部分，分给多台处理器并行处理；Reduce即“合并”，把各台处理器处理后的结果进行汇总操作以得到最终结果。如右图所示，如果采用MapReduce来统计不同几何形状的数量，它会先把任务分配到两个节点，由两个节点分别并行统计，然后再把它们的结果汇总，得到最终的计算结果。 MapReduce适合进行数据分析、日志分析、商业智能分析、客户营销、大规模索引等业务，并具有非常明显的效果。通过结合MapReduce技术进行实时分析，某家电公司的信用计算时间从33小时缩短到8秒，而MKI的基因分析时间从数天缩短到20分钟。
数据采集与处理系统的设计说明
附件1： 学号： 课程设计 题目数据采集及处理系统的设计 学院自动化学院 专业自动化 班级 姓名 指导教师 2015 年月日
课程设计任务书 学生：专业班级：自动化1205班 指导教师：道远工作单位：自动化学院 题目: 数据采集及处理系统的设计 初始条件： 设计一个64路巡回数据采集及处理系统，系统循环周期为1秒，16路模拟信号输入，16路开关信号输入，16路模拟输出，16路数字输出，模拟信号采用数字滤波去掉干扰信号，数字信号采用光耦隔离，将采集数据循环显示在LED或LCD上。 要求完成的主要任务: 1．输入通道及输出通道设计（0~20MV输入），（0~10V输出）2．每周期各通道采样10次； 3．采用各种（三种）数字滤波算法并比较结果； 4．软件流程及各程序模块设计并用仿真软件演示； 5．完成符合要求的设计说明书。 时间安排： 2015年7月1日~2015年7月8日 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要 数据采集(DAQ)，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非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析,处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集和处理是计算机控制系统的重要组成部分，在工业控制机和生产过程之间，要对生产过程进行实时控制，就要实时的了解生产状态，这就要求采集大量的模拟信号或数字信号进行分析，并输出有一定意义的、更直观和易于理解的模拟量或数字量，以对控制进行指导，调整控制方案。 针对目前实时存盘采集系统存在体积大、设计复杂、成本较高等不足之处，本课题设计了一种基于高速串行总线和数字信号处理器的多路数据采集系统,具有成本较低、集成度较高等特点，同时具有一定数字处理能力。 关键词：数据采集和处理，A/D转换，D/A转换，采样保持
《数据采集与处理技术》马明建试卷试题
《数据采集技术与处理》试题 一、填空题（一个空1分，总共25分） 1、数据采集系统性能的好坏，主要取决于它的和。 2、目前数据采集系统的结构形式主要有两种：一种是数 据采集系统；另一种是数据采集系统。 3、连续的模拟信号转换成离散的数字信号，经历两个断续的过程： 断续和断续。 4、模拟信号的采样控制方式有：、、。 5、 A/D转换器有两种量化方法：和。 6、电子多路开关根据其结构可分 为、、和三种类型。 7、减小模拟多路开关漏电流引起的输出误差电压的改进方法 是。 8、模拟多路开关的配置有两种方式：和。 9、采样/保持器具有两个稳定的工作状态：和。 10、A/D转换器位数的确定，应该从数据采集系统的 以及两个方面进行考虑。 11、D/A转换器的基本组成可分为四个部 分：、、 、。 二、选择题（一题4分，总共20分） 1、假设量化单位用q表示，如果采用“只舍不入”的量化方法，最 大量化误差为（） A. 0 B. C. q D.
2、假设量化单位用q表示，如果采用“有舍有入”的量化方法，量 化误差的标准差为（） A. 2 q 2 B. 2 q 12 3、量化噪声的峰－峰值等于（） A. 0 B. C. q D. 4、对于4位偏移二进制码，负满量程值FSR 用下列哪个代码表示（） A. “0000” B. “0001” C.“1000” D. “1111” 5、孔径时间影响A/D转换的什么参数（） A. 分辨率 B. 转换精度 C.偏移误差 D. 线性误差 三、判断题（一题3分，总共15分） 1、与反馈型采样／保持器相比，串联型采样／保持器结构简单、跟 踪速度较高，但精度偏低。 （） 2、量化噪声的变化频率取决于量化单位q和模拟信号x(t)的变化情 况，q越大，x(t)变化越快，则量化噪声的频率越高。 （） 3、符号－数值码的优点是信号在零附近变动1LSB时，数值码只有最 低位改变，但缺点是会产生严重的瞬态响应。 （） 4、当信号源的信噪比比较小时，模拟多路开关必须采用双端接法。 （） 5、逐次逼近比较式A/D转换器虽然不能消除尖峰噪声干扰的影响， 但是可以消除周期性噪声干扰的影响。