数据采集与分析技术

第1章计算机数据采集与分析技术概述1

1.1数据采集与分析的基本概念1

1.1.1信息和信号1

1.1.2数据采集2

1.1.3系统2

1.2计算机数据采集系统的组成2

1.3数据采集与分析系统的主要性能指标4

第2章计算机基础6

2.1计算机系统的基本组成6

2.1.1硬件系统6

2.1.2软件系统9

2.2计算机编码基础9

2.2.1进位制数及其相互转换9

2.2.2计算机中整数的表示12

2.2.3计算机中浮点数的表示14

2.2.4计算机中数据的编码16

第3章数据采集信号处理基础21

3.1信号的分类21

3.1.1确定性信号21

3.1.2随机信号22

3.1.3连续信号和离散信号27

3.1.4能量信号与功率信号28

3.1.5时域信号与频域信号28

3.2傅立叶变换28

3.2.1信号的傅立叶分解28

3.2.2傅立叶变换30

3.3采样定理33

3.3.1正弦信号的采样33

3.3.2采样定理34

3.3.3混频37

第4章输入/输出接口技术38

4.1概述38

4.1.1接口的结构和功能38

4.1.2端口的编址39

4.1.3数据传送方式39

4.2串行接口42

4.2.1串行传输概念43

4.2.2RS-232接口45

4.2.3可编程串行接口芯片8251A47

4.2.4计算机中的串行接口49

4.3并行接口50

4.3.18255A简介50

4.3.28255A的工作方式52

4.3.38255A的编程55

4.3.48255A应用举例57

4.4中断58

4.4.1基本概念58

4.4.2计算机中的中断系统60

4.4.3中断控制器8259A61

4.5DMA69

4.5.1DMA控制器8237简介69

4.5.28237的引脚定义70

4.5.38237的工作模式72

4.5.48237的编程73

4.6定时/计数77

4.6.18253的结构与功能77

4.6.28253的工作方式79

4.6.38253的编程81

4.6.48253应用举例83

第5章数据采集系统常用电路85

5.1多路模拟开关85

5.1.1AD750185

5.1.2CD405187

5.2采样/保持电路88

5.2.1概念介绍88

5.2.2AD58590

5.2.3LF39891

5.3信号调理电路93

5.3.1概述93

5.3.2可编程放大器93

5.4存储电路95

5.4.1存储器概述95

5.4.2半导体存储器97

5.4.3常用存储器99

5.4.4存储器与CPU的连接103

5.5显示电路104

5.5.1发光二极管104

5.5.2液晶显示器106

5.6键盘108

5.6.1电路原理108

5.6.2消抖动109

第6章D/A转换和A/D转换110

6.1D/A转换110

6.1.1D/A转换的基本原理110

6.1.2D/A转换器的性能指标111

6.1.3典型的D/A转换器DAC0832112

6.1.4D/A转换器应用实例114

6.2A/D转换115

6.2.1A/D转换原理115

6.2.2A/D转换器的性能指标116

6.2.3典型的A/D转换器ADC0809117

6.2.4ADC0809的应用119

第7章传感器技术123

7.1概述123

7.1.1传感器的组成123

7.1.2传感器的分类123

7.1.3传感器的特征描述124

7.2位移传感器127

7.2.1电容式传感器127

7.2.2电感式传感器130

7.2.3光电式传感器132

7.3力传感器136

7.3.1电阻应变式传感器136

7.3.2压电式传感器138

7.4温度传感器139

7.4.1热敏电阻139

7.4.2热敏二极管140

7.4.3热电偶140

第8章数据采集系统抗干扰技术142

8.1干扰的形成与抗干扰设计142

8.1.1干扰的形成142

8.1.2抗干扰设计144

8.2硬件抗干扰技术146

8.2.1屏蔽146

8.2.2滤波148

8.2.3接地152

8.2.4电源抗干扰154

8.3软件抗干扰技术155

第9章总线接口技术158

9.1计算机总线简介158

9.2ISA总线162

9.2.1PC/XT总线162

9.2.2ISA总线165

9.3PCI总线171

9.3.1PCI总线的主要性能171

9.3.2PCI总线系统结构172

9.3.3PCI总线信号定义172

9.3.4PCI总线分析176

9.3.5PCI总线开发182

9.3.6PCI接口芯片PCI9052183

9.4USB总线188

9.4.1USB总线188

9.4.2总线分析189

9.4.3USB总线传输协议192

9.4.4USB总线接口芯片及其应用195

第10章计算机数据采集系统设计202

10.1系统设计的基本原则202

10.2精度设计203

10.2.1误差的基本概念203

10.2.2误差分配205

10.2.3采样频率的选择206

10.2.4系统分辨率设计207

10.3硬件系统设计208

10.4软件系统设计208

10.5微小零件表面测量系统实例212

10.5.1系统设计212

10.5.2软件设计214

10.5.3验证215

10.6转台测控系统设计实例215

10.6.1硬件系统设计215

10.6.2软件系统设计221

10.6.3验证230

第11章数据分析与处理232

11.1卷积定理232

11.2离散傅立叶变换234

11.3其他变换240

11.3.1拉普拉斯变换240

11.3.2Z变换240

11.3.3各种变换的关系241

11.4数字处理242

11.5数字滤波技术245

11.6现代数据分析与处理简介248

11.6.1短时傅立叶变换248

11.6.2小波变换250

第12章使用LabVIEW进行数据采集与分析253

12.1LabVIEW简介253

12.1.1LabVIEW的基本特点253

12.1.2LabVIEW的具体功能255

12.1.3LabVIEW在数据采集领域的应用257

12.2使用LabVIEW进行数据采集实例258

12.2.1实例一：数据显示258

12.2.2实例二：数据采集261

第13章使用CVI进行数据采集与分析268

13.1CVI简介268

13.2声卡简介269

13.2.1声卡的特点269

13.2.2声卡编程269

13.3创建虚拟示波器270

13.3.1虚拟示波器270

13.3.2创建工程271

13.3.3代码编辑278

13.3.4程序测试288

13.3.5软件升级291

第14章使用MATLAB进行数据采集与分析292

14.1MATLAB数据采集工具箱292

14.1.1数据采集工具箱简介292

14.1.2数据采集工具箱函数296

14.1.3数据采集输入设备对象属性298

14.1.4MATLAB数据采集步骤300

14.2创建虚拟示波器301

14.2.1基于MATLAB的虚拟示波器301

14.2.2创建图形界面301

14.2.3代码分析307

14.2.4代码编辑310

14.2.5程序测试315

参考文献317