基于MATLAB的实时数据采集与分析研究

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  • 1、引言

             数据采集系统涉及多学科,所研究的对象是物理或生物等各种非电或电信号。根据各种非电或电信号的特征,利用相应的归一化技术,将其转换为可真实反映事物特征的电信号后,经A/D转换器转换为计算机可识别的有限长二进制数字编码,以此作为研究自然科学和实现工业实时控制的重要依据,实现对宏观和微观自然科学的量化认识,典型的数据采集系统组成如图1所示。

             在采集过程中,将传感器获取的参数通过A/D转换送入内存,然后由CPU对其进行分析、运算和处理,如数字滤波、量纲变换、误差修正、数字显示等。在本文中,尝试通过利用MATLAB的数据采集工具箱对自主设计的数据采集系统[1]进行模拟仿真,结果实现了对设计系统的模拟操作检验与数据分析。为了满足实时采集的要求,采用了Compilier编译器[2],Compilier以M语言编制的程序为输入,可以根据需要生成独立运行的应用程序或可以被C/C++程序调用的动态链接库文件[3]。它支持MATLAB所有的内部函数,可使程序变得简洁高效。

    Figure 1 典型数据采集系统的组成

    2、数据采集工具箱介绍

            在MATLAB数据采集工具箱里集成了数据采集的M文件格式的函数和MEX文件格式的动态链接库。其主要特征[4][5]如下:

      (1) 提供了将实时测量数据从数据采集硬件采集到MATLAB中的框架。

      (2) 支持模拟量输入(AI)、模拟量输出(AO)以及数字量I/O子系统,包括模拟量I/O实时变换。

      (3) 支持PC声卡和业界非常流行的数据采集设备如NI卡、并行口(LPT1-LPT3)、Keithley卡等。

      (4) 采用事件驱动模式进行数据采集。数据采集工具箱由三部分组成:M文件格式的函数、数据采集引擎和硬件驱动,如图2所示。这些组成部分使得MATLAB与数据采集硬件之间的信息传递成为可能。

    Figure 2 数据采集引擎与硬件驱动

    3、数据采集过程

    3.1 数据采集的基本步骤

      (1)创建设备的一个对象。对象创建函数列表如下:

    Table 1 对象创建函数列表


      (2)添加通道或数据线。模拟量I/O对象中用应添加通道,而数字量I/O对象中应添加数据线,与添加通道或数据线有关的函数列表如下:

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