数据采集与处理电子教案第一章
数据采集系统 教学大纲
《数据采集系统》教学大纲Data Acquisition System课程编码：12A08100 学分：2.5 课程类别：专业课计划学时：48 其中讲课：36 实验或实践：12 上机：0适用专业：电子信息科学与技术推荐教材：李念强等，《数据采集技术与系统设计》，机械工业出版社，2009年参考书目：曹玲芝，《现代测试技术及虚拟仪器》，北京航空航天大学出版社，2004年课程的教学目的与任务本课程是电子信息类本科生的一门主要的专业课。
本课程的教学目的是使学生通过学习数据采集系统基本知识和设计方法，熟悉简单的传感器，信号的调理，A/D转换，D/A转换，人机接口，抗干扰和数据处理等技术，能够结合应用环境和功能要求，选择最适合的软硬件设计方案，实现基本的数据采集系统设计。
课程的主要任务是通过本课程的学习，使学生掌握以单片机为核心的数据采集系统的基本原理和软件开发方法，掌握数据采集系统的分析方法和设计方法，为今后进行系统的软硬件设计及项目开发打下坚实的基础。
课程的基本要求1、使学生在掌握模拟电子技术，数字电子技术，单片机技术和C语言程序设计等课程的基本理论、基本设计方法的基础上，能够按照数据采集系统的设计原则，根据系统的应用环境和功能要求，选用高性价比的传感器，采用适宜的接口方案及数据处理方法，完成简单数据采集系统的设计。
2、通过课堂讲解、讨论和课内实验，使学生能掌握数据采集系统的设计原则，能够利用网络，图书等资源选择适合的电路器件和设计方法，提高学生的工程实践能力。
3、要求学生在学完本课程后，能运用所学基本理论和接口电路，独立地完成小型数据采集系统的综合设计。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第一章数据采集与系统设计基础建议学时：4 [教学目的与要求] 了解数据采集系统的结构形式及采集信号的处理基础。
[教学重点与难点] 数据采集系统的结构形式。
[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。
“数据采集与处理”(030303)课程教学大纲
“数据采集与处理”（030303）课程教学大纲32学时 2学分一、课程的性质、目的及任务数据采集（Data acquisition）是信息科学的一个重要分支，是以传感器、信号的测量与处理、微型计算机等先进技术为基础而形成的一门综合应用技术，其实用型很强。
作为获取信息的工具，数据采集在国民经济的各个领域，如核电、石化、冶金、航空航天、机械制造等方面有着非常重要的地位。
人们可以通过对信号的测量（数据获取）、处理、控制及管理，实现对生产过程的测、控、管自动化与一体化。
因此，本课程是自动控制、测试、仪器仪表、机械设计与自动化等专业的学生必须学习的一门专业课程。
数据采集不仅涉及到采样基本理论的应用，还涉及各种芯片的使用、数据采集系统的组成、系统的抗干扰、程序的编制调试等工程应用问题。
因此，本课程教学必须坚持理论联系实际的原则，在讲授采样基本原理的基础上，着重讲授数据采集在工程上应用的知识，以进一步培养和提高学生运用本课程讲授的知识解决实际问题的能力；要使用启发式教学，以精讲为主，辅以适当的课程实习，加强学生学习的主动性、自觉性。
二、本课程的基本要求1．连续信号的采样问题、采样定理的定义、采样定理的实际应用、频率混淆原因及解决措施。
2．了解模/数和数/模的转换过程、典型模/数和数/模转换器的工作原理；量化过程、误差、编码。
3．了解数据采集系统的组成、系统的抗干扰措施。
4．了解典型A/D、D/A和双8225接口板的使用。
5．了解模拟量采集程序和数字量采集程序的编程方法。
三．主要内容第1章绪论数据采集的意义和任务、数据采集系统的基本功能、数据采集系统的结构形式、数据处理的类型和任务。
第2章模拟信号的数字化处理采样过程、采样定理、频率混淆及其消除的措施、模拟信号的采样控制方式、量化与量化误差、编码。
第3章模拟多路开关多路开关的工作原理及主要技术指标、多路开关集成芯片、多路开关的电路特性、多路开关的配置。
第4章测量放大器测量放大器的电路原理、主要技术指标、测量放大器集成芯片、测量放大器的使用。
第一章数据采集与处理
多 路 模 拟 开 关
S/H
A/D
计算机 系统
微型计算机数据采集系统的特点
• 系统结构简单，技术上容易实现，能够满足中、 小规模数据采集的要求。 • 微型计算机对环境的要求不是很高，能够在比较 恶劣的环境下工作。
• 微型计算机的价格低廉，降低了数据采集系统的 成本。
• 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。 • 微型计算机的各种I/O模板及软件都比较齐全，很 容易构成系统，便于使用和维修。
• • • •
屏幕显示 数据存储 打印输出 人机联系
§1.3 数据采集系统的结构形式
§1.3.1 微型计算机数据采集系统
微型计算机数据采集系统是由传感器、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
§1.3.2 集散型数据采集系统
集散型数据采集系统是计算机网络技术的产物，它由若干个 “数据采集站”和一台上位机及通信接口、通信线路组成。
§1.1 数据采集的意义、任务及基本概念
数据采集：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。 数据采集的意义：在生产过程中，应用这一系统可对生产现场 的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品质量、降低成 本提供信息和手段。在科学研究中，应用数据采集系统可获得 大量的动态信息，是研究瞬间物理过程的有力工具。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。 数据采集的任务：数据采集系统的任务，具体地说，就是采集 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。
数据采集与处理电子教案第一章
1.3集散型数据采集系统
集散型数据采集系统的主要特点
（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）对系统硬性的要求不高。
1.4 一般计算机数据采集与处理系统的组成
一、数据采集系统采集过程如下： 1.待检测对象的模拟量通过传感器和变送器， 2.经A/D转换进入计算机； 3.待检测的开关量则经光电隔离后进入计算机， 4.计算机对各信号进行巡回检测、处理后，进行
•采样/保持器— 保持模拟信号电压。
•接口电路 — 将数字信号进行整形电 平调整。
1.2.1 微型计算机数据采集系统
数据采集系统工作时，各个器件必须 按照以下过程顺序执行：
（1）模拟多路开关开始切换。 （2）程控放大器放大倍数开始切换。 （3）采样/保持器开始保持。 （4）A/D转换器开始转换和A/D转
AI、DI 通道
… 测量
…
AO、DO 通道
… 执行器
…
AI、DI 通道
…
测量 …
AI、DI 通道
… 测量
…
对象
AO、DO 通道 …
执行器 …
AI、DI 通道 …
测量
…
集散式控制系统（DCS)和现场总线控制系统（FCS）
1.4.1 计算机数据采集与处理系统的分类
2、按照设计方法的不同分类:
(1)以单片机为核心的计算机测控系统 以单片机为核心的计算机测控系统的突出优点是结构
数据采集站与上位机之间通常采用异步 串行传送数据。数据通信通常采用主从 方式，由上位机确定与哪一个数据采集 站进行数据传送。
1.2.2集散控制系统
微型计算机数据采集系统特点
①结构简单，易实现 ②对环境要求不高 ③系统成本低 ④集散型的基本单元 ⑤模板齐全，易组成系统
《数据采集与数据处理》课程教学大纲(本科)
数据采集与数据处理Data acquisition and process课程代码：04410041学分：2学时：课堂教学学时：28 实验学时：4先修课程：高等数学、大学物理、电工学、电子技术、微机原理、BASIC语言等课程。
适用专业：能源与动力工程教材：数据采集与处理技术（上册）.马明建.西安交通大学出版社，第三版一、课程性质与课程目标（一）课程性质本课程是信息科学的一个重要分支，是以传感器、信号的测量与处理、微型计算机等先进技术为基础而形成的一门综合应用技术，其实用型很强。
作为获取信息的工具，数据采集在国民经济的各个领域，有着非常重要的地位。
掌握本课程中对于信号的测量（数据获取）、处理、控制及管理的相关知识以及处理实际问题的能力，有利于学生毕业后从事能源动力工程和相关领域的研发制造工作中实现测、控、管自动化与一体化。
对培养从事动力机械产品开发、科学研究、工程设计、生产管理和质量检验的高级专业人才有着必不可少的贡献。
（二）课程目标课程目标1：知识目标（1）掌握信号的采样问题、采样定理的定义、采样定理的实际应用、频率混淆原因及解决措施。
（2）掌握模/数和数/模的转换过程、典型模/数和数/模转换器的工作原理；量化过程、误差、编码。
（3）掌握数据采集系统的组成、系统的抗干扰措施。
（4）了解典型A/D、D/A和双8225接口板的使用。
（5）了解模拟量采集程序和数字量采集程序的编程方法。
课程目标2：能力目标在讲授采样基本原理的基础上，着重讲授数据采集在工程上应用的知识，以进一步培养和提高学生运用本课程讲授的知识解决热能与动力工程专业数据采集与处理中实际问题的能力注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；二、课程内容与教学要求第一章绪论（一）课程内容1.数据采集的意义和任务；2.数据采集系统的基本功能；3.数据采集系统的结构形式；4数据处理的类型和任务。
（二）教学要求1.了解数据采集的发展史，数据采集的应用领域及其意义；2.了解数据采集系统的基本功能；3.重点掌握微型计算机数据采集系统及集散型数据采集系统的结构；4.掌握数据处理的类型和任务。
《数据采集与预处理》教学教案(全)
《数据采集与预处理》教学教案（全）第一章：数据采集与预处理简介1.1 数据采集的概念与方法1.2 数据预处理的概念与必要性1.3 数据采集与预处理的意义和应用领域1.4 教学目标与内容安排第二章：数据采集技术2.1 数据采集概述2.2 常见数据采集技术及其原理2.3 数据采集设备的选用与维护2.4 教学目标与内容安排第三章：数据预处理技术3.1 数据清洗3.2 数据转换3.3 数据归一化与标准化3.4 数据降维与特征选择3.5 教学目标与内容安排第四章：数据预处理工具与方法4.1 Python数据处理库Pandas简介4.2 Pandas基本操作与应用实例4.3 NumPy与SciPy库在数据预处理中的应用4.4 Matplotlib与Seaborn库在数据可视化中的应用4.5 教学目标与内容安排第五章：案例分析与实践5.1 案例一：学绩数据分析5.2 案例二：电商用户行为数据分析5.3 案例三：股票市场数据分析5.4 案例四：社交网络数据分析5.5 教学目标与内容安排第六章：数据采集与预处理的最佳实践6.1 数据采集与预处理流程设计6.2 数据质量评估与改进策略6.3 数据安全与隐私保护6.4 教学目标与内容安排第七章：文本数据采集与预处理7.1 文本数据采集方法7.2 文本数据预处理技术7.3 文本数据清洗与分词7.4 教学目标与内容安排第八章：图像数据采集与预处理8.1 图像数据采集方法8.2 图像数据预处理技术8.3 图像数据增强与降维8.4 教学目标与内容安排第九章：音频数据采集与预处理9.1 音频数据采集方法9.2 音频数据预处理技术9.3 音频特征提取与分析9.4 教学目标与内容安排第十章：数据采集与预处理在实际应用中的挑战与趋势10.1 实时数据采集与预处理技术10.2 大数据采集与预处理技术10.3 机器学习与深度学习在数据预处理中的应用10.4 教学目标与内容安排第十一章：数据采集与预处理在科学研究中的应用11.1 科学研究中的数据采集与预处理流程11.2 实验数据采集与预处理的特殊考虑11.3 案例研究：生物信息学中的数据采集与预处理11.4 教学目标与内容安排第十二章：数据采集与预处理在商业分析中的应用12.1 商业智能与数据采集预处理12.2 市场研究与数据采集预处理12.3 客户关系管理中的数据采集与预处理12.4 教学目标与内容安排第十三章：数据采集与预处理在社会科学研究中的应用13.1 社会科学研究中的数据采集特点13.2 问卷调查与数据采集预处理13.3 社交媒体数据采集与预处理13.4 教学目标与内容安排第十四章：数据采集与预处理的高级技术14.1 分布式数据采集与预处理14.2 流式数据采集与预处理14.3 云平台在数据采集与预处理中的应用14.4 教学目标与内容安排第十五章：数据采集与预处理的未来发展15.1 数据采集与预处理技术的发展趋势15.2 在数据采集与预处理中的应用15.3 数据采集与预处理的教育与职业发展15.4 教学目标与内容安排重点和难点解析本文主要介绍了《数据采集与预处理》的教学教案，内容涵盖了数据采集与预处理的基本概念、方法和技术，以及在科学研究、商业分析和社交媒体等领域的应用。
第一章第三节《数据采集与编码-数制转换》精品教学设计 浙教版(2019)高中信息技术必修一
第一章第三节《数据采集与编码-数制转换》教学设计教材分析本节课的教学内容是浙江教育出版社的普通高中课程标准试验教科书必修一《数据与计算》，第一章第三节《数据采集与编码》中的关于进制的内容，本节是本章教学核心内容之一。
本节课内容是建立在已学习信息的采集和数字化基础之上，一个课时对教材内容进行讲解以及适当的延伸。
二进制是计算机工作的基本形式，也是当代数字化社会发展的基础，介绍二进制的由来，引导学生在新时代下要增强文化自信；掌握二进制与十进制以及二进制与十六进制之间的转换，加强对已有数制信息的的迁移与理解能力；以“取苹果”联系实际问题，提高学生的兴趣，培养学生将信息知识应用到实际生活的能力，使其每位学生在信息社会中掌握生存技能，做一名具有高信息素养的学生。
一、教学目标1．认识二进制、十进制、十六进制的基本特征，并熟练掌握计算机的一些基本操作；2．通过掌握二进制与十进制以及二进制与十六进制之间的转换运算，培养学生自我探究能力和协调合作能力；3．通过学生之间的合作与交流，让学生了解进制在生活中的应用，增强学生的探索精神与迁移能力，解决生活中实际问题。
二、教学重点与难点1．认识二进制、十进制以及十六进制的基本特征，掌握二进制、十进制、十六进制之间的两两转换；2．通过知识迁移以及学生交流合作，让学生全方面掌握二进制、十进制、十六进制之间的两两转换。
三、教学过程1．导入新课与学生探讨计算机是采用二进制存储和处理数据，原因以一个视频进行说明。
莱布尼兹最早提出二进制概念的事迹与我国传统文化密不可分引出相关问题，引导学生思考本节课相关内容。
2．讲授新课任务一：进制的初步认识：(1)师生互动：日常生活中常见的数制(2)为了更好的理解数制，学生带着问题阅读教材17页相关内容。
学生浏览后回答进制是什么？数码是什么？基和权分别是什么？(3)检验学生是否真的理解这几个概念，以十进制、二进制、十六进制为例，引导学生共同回答三种不同进制的数码、基数和权值(4)不同进制的两种标识方法一种是首字母标识方法：二进制 10011 B一种是下标的表示方法：二进制 (10011)2任务二：进制之间的转换(1) 二进制转十进制通过讲解3578D=3000+500+70+8=3×103+5×102+7×101+8×100学生观察个位数上权值是从几次方开始的？100同样二进制也可以写成这种变式，举例讲解10011按权展开为：10011B=1×24+0×23+0×22+1×21+1×20=16+0+0+2+1=19D这种二进制转换为十进制的方法称为乘权相加法，即数码乘所在位置的权值，然后相加。
数据采集与编码教案高中信息技术浙教版(2019)必修1
“数据采集与编码”教学设计一、教材分析数据采集与编码是浙教版《数据与计算》第一章“数据与信息”中第三节的内容，本节包含1.3.1数据采集、1.3.2数字化、1.3.3数制、1.3.4编码四个小节，在教学建议中包含2个课时的内容，第1课时主要介绍数据采集的三种方式与数字化的基本概念，二进制、十进制、十六进制之间的转换方法，第2课时着重介绍编码，所以总体来看，该节课重点还是在于进制及数据的编码。
因此本节课基于学生学情，通过现场声音图像的采集，然后结合课堂任务单分小组讨论交流，使学生重点掌握声音与图像的编码，并在此这个过程中理解数字化的概念及感受数据采集方式已变得越来越越高效便捷。
在下一节课中以文字的编码及进制数为重点展开教学。
二、学情分析该节课的授课对象是高一的学生，高一没有开设信息技术课程，但在上本节课之前刚有开设3次（每次2课时）信息技术的选课指导，虽然针对的是旧教材的内容，但涉及到二进制部分的内容基本是相同的，所以这部分学生对二进制已经有了一个初步的认识，大致了解计算机内部信息的处理全部采用二进制，以及数据存储的基本单位等内容，而且1.3.2数字化中声音图像的数字化与1.3.4中声音图像的编码其实是同一个过程中实现，所以本节课将两者结合在一起进行讲解，通过小组探究，分工合作解决问题，使学生既掌握了课程中的重难点，也培养了学生组织协调能力、理解能力与表达能力等。
但因为考虑到学生没有在机房实践操作的原因，对各种软件的操作都不熟悉，本节课的重点也不是操作技能，所以在课前通过微视频让学生先对声音、图像软件的操作进行一个自主学习，在上课过程中也是分组操作，组内成员可以互相帮助，课堂上更关注对操作结果的观察与分析。
三、教学目标1.了解生活中常用的数据采集方式2.理解数字化的概念，掌握声音、图像数字化的一般流程3.理解编码的概念与具体应用，掌握声音与图像的编码四、所指向的核心素养信息意识：学生能联系自己的日常生活，感受到信息技术的发展，并能有目的获取信息并乐于分享。
数据采集与处理技术第二版教学设计
数据采集与处理技术第二版教学设计课程目标本课程旨在培养学生采集数据、处理数据的基本能力。
通过本课程的学习，学生将掌握以下技能：•掌握数据采集与处理的基本概念；•了解数据采集与处理的基本原理；•掌握数据采集与处理的基本方法与技巧；•能够使用数据采集与处理软件完成实际操作；•具备数据分析与解决实际问题的能力。
课程安排本课程共分为五个章节，每个章节的安排如下：第一章数据采集与处理的基本概念本章主要介绍数据采集与处理的基本概念，包括数据的来源、种类、质量、采集与处理的流程等。
同时介绍了数据采集与处理的常用工具和软件。
第二章数据采集与处理的基本原理本章主要介绍数据采集与处理的基本原理，包括数据采集的方式、采集设备的选择、采集技术与方法等。
同时介绍了数据处理的基本原理，包括数据清洗、数据整合、数据转换等。
第三章数据采集与处理的基本方法与技巧本章主要介绍数据采集与处理的基本方法与技巧，包括数据采集的基本方法、数据采集的技巧、数据处理的方法等。
同时介绍了常用的数据采集与处理工具和软件。
第四章常用的数据采集与处理工具和软件本章主要介绍常用的数据采集与处理工具和软件，包括Excel、Python、SPSS、R语言等。
同时介绍了这些工具和软件的使用方法与注意事项。
第五章数据分析与解决实际问题本章主要介绍如何使用采集到的数据进行分析，并解决实际问题。
同时介绍了数据分析的基本方法和技巧，包括数据可视化、数据挖掘、机器学习等。
授课方式本课程采用理论教学与实践操作相结合的方式进行。
每个章节的理论部分通过教学演示和实例讲解的方式进行，实践操作部分通过批量的实验操作训练提高学生的实操能力。
同时，教师还将安排一些实际案例，让学生进行实战练习，加深对数据分析及相关问题的理解。
评估方式本课程的评估方式主要包括两个方面：理论学习和实践操作。
其中理论学习部分采用期末考试和平时作业的方式进行评估，实践操作部分采用学生完成实验报告的方式进行评估。
信息采集与处理课程设计
信息采集与处理课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解信息采集与处理的基本概念，掌握常用的信息采集方法和处理技巧。
2. 学生能够描述不同信息来源的特点和适用场景，了解信息采集的原则和道德规范。
3. 学生掌握至少两种信息处理工具的使用方法，并能运用这些工具进行信息筛选、整理和分析。
技能目标：1. 学生能够独立设计信息采集方案，有效地获取所需信息。
2. 学生能够运用信息处理工具对大量信息进行快速筛选和准确提炼，提高信息处理效率。
3. 学生通过小组合作，培养沟通交流能力和团队协作精神，共同完成信息采集与处理任务。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对信息采集与处理的兴趣，认识到信息素养在日常生活和学习中的重要性。
2. 学生树立正确的信息道德观念，尊重知识产权，遵循信息采集与处理的法律法规。
3. 学生通过实践，体验信息采集与处理的成就感，增强自信心和自主学习能力。
本课程针对初中年级学生设计，结合学生好奇心强、求知欲旺盛的特点，注重培养信息素养和实际操作能力。
课程要求教师采用启发式、互动式教学方法，激发学生学习兴趣，引导他们主动探究和实践。
通过本课程的学习，学生将能够掌握信息采集与处理的基本技能，为今后的学习和生活打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 信息采集：- 信息来源识别：介绍常见的信息来源，如书籍、网络、报纸等，以及各种来源的优缺点。
- 采集方法学习：讲解问卷调查、访谈、观察等采集方法，以及适用场景和操作步骤。
- 教材章节：第一章 信息采集的基本概念和方法。
2. 信息处理：- 工具使用：教授常用信息处理工具（如Excel、MindManager等）的基本操作和高级功能。
- 信息筛选与整理：培养学生快速筛选有效信息、整理归纳的能力。
- 教材章节：第二章 信息处理的基本技巧与工具应用。
3. 信息分析与运用：- 分析方法：介绍常用的信息分析方法（如对比分析、归纳总结等）。
教案二 数据采集与处理方案的制定1(理论)
1、教师把本次课程的学习视频及资料上传至i博导平台，并组织学生进行课前预习、查阅是否完成课前预习小任务。
2、通过问卷星开展学情调查，收集学生疑惑较多的问题，课堂中可着重讲解。
3.学生预习教材内容，利用i博导平台以自学形式，了解电子商务数据及数据分析。
教案二数据采集与处理方案的制定1（理论）
课程名称
电子商务数据分析概论
授课对象
21本电子商务
授课内容
数据采集与处理方案的制定
学时
2学时（90分钟）
授课地点
智慧教室
选用教材
《电子商务数据分析概论》
高等教育出版社
教学内容
学情分析
知识基础
在上学期的《电子商务数据分析基础》课程中，学生对数据指标、采集渠道及采集工具已经有所了解，因此本次课的内容相对比较简单。
素质目标
熟悉《中华人民共和国个人信息保护法》和《中华人民共和国刑法》，在数据采集过程中能够严格遵守相关法律法规，在数据采集和制定方案过程中做到不侵权、不违法。
教学重难点
教学重点
数据采集工具的选择及使用
教学难点
数据采集与处理方案的制定
解决策略
通过小视频和教师演示的方式，让学生了解采集工具的使用和选择，同时结合相关实际案例让学生掌握本单元的知识重点。
4、整理课堂笔记。
思政案例：“公民个人信息受法律保护”2020年上半年…
通过任务拓展，培养学生将知识融合、举一反三的能力。
形式：教师举例讲解（可结合上一模块的相关知识点，做到知识融会贯通。）
1、课堂上让 3-4 个学生进行分析汇报或教师给出相关选项让学 生进行投票，引出本单元内容—数据采集与处理的方案制定。
数据采集及处理课程设计
数据采集及处理课程设计目录内容摘要 (1)1 设计方案 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计方案 (3)1.3 系统原理 (3)2 硬件原理 (4)2.1 多路转换器 (4)2.2 模拟量输入 (4)2.3 模拟量输出 (5)2.4 数字量输入输出 (6)3 程序流程图 (8)3.1 模拟量输入输出流程图 (8)3.2 数字量输入输出流程 (9)4 总结 (10)5 参考文献 (10)6 附录 (11)6.1 ADC0809芯片资料 (11)6.2 DAC0832芯片资料 (12)6.3 INA114芯片资料 (13)6.4 程序 (13)6.4 电路图 (15)内容摘要计算机技术的高速发展为人们利用现代数字信号处理技术大量的处理信息提供了有效手段。
数据采集就是采集生产过程中出现的反馈数据，而数据处理正是将得到的数据以数字形式对信号进行滤波，估值和压缩等处理，已得到符合要求的信号形式。
数据采集与处理就是能使生产管理效率更高，使生产管理能够达到实时控制。
本文介绍了一种利用A/D 与D/A转换进行模拟与开关信号采集，经处理后输出模拟与数字信号的8051单片机系统。
关键字：A/D转换D/A转换8051单片机数据采集数据处理1 设计方案1.1 设计任务本次设计要求设计一个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。
输入0~20mV，输出为0~10V，每周期各通道采样十次，对模拟信号采取一种数字滤波。
1.2 设计方案设计方案分为两部分，分别为模拟量输入输出部分与数字量输入输出部分。
模拟量输入输出部分为输入模拟量经16路多路转换器后由INA114放大，再经ADC0809芯片进行A/D转换后输出的数字量存入8051芯片。
循环10次后，所得数据经处理由DAC0832输出至放大器再经由16路多路转换器输出。
1.3 系统原理模拟量输入输出部分原理框图如下模拟量输入多路转换器选入信号信号放大A/D转换8051存入数据与数据处理D/A转换多路转换器输出信号图1 模拟输入输出原理框图数字量输入输出原理框图如下开关量输入多路转换器选入信号放大8051采入数据数据处理与输出信号放大多路开关选出图2 数字输入输出原理框图2 硬件原理2.1 多路转换器多路转换器决定为MC14067B，该元件有一个使能端，四个地址端，系统共用到四个多路转换器。
《物联网大数据采集与处理》 教案 第1章 物联网与大数据简介
第一章物联网与大数据简介教案教学目标1. 了解物联网的基本概念、架构和行业应用。
2.掌握大数据的定义、特点及行业应用。
3.熟悉常用的开源工具及其在物联网与大数据领域的应用。
教学内容任务1.1认识物联网1.1.1物联网的定义•物联网的起源与发展•物联网在生活中的实例1.1.2物联网架构•感知层、网络层和应用层的功能与组成1.1. 3物联网的行业应用•工业、农业、家居等领域的物联网应用案例任务L2认识大数据1.2.1大数据的定义•大数据的来源与特征1.2.2大数据的特点• 4V （体量、速度、多样性和价值）的详解1.2. 3大数据技术的行业应用•金融、医疗、交通等领域的案例分享任务1. 3认识开源工具1.3. 1 NodeMCU•简介与使用场景1. 3. 2 Arduino IDE•安装与基本操作介绍1.3. 3 EMQ X Broker• MQTT协议与EMQ X的使用介绍1.3. 4 Hadoop•大数据处理的核心思想与架构1. 3. 5 Kafka∙流数据处理与Kafka的结合应用1.3.6 Flink•实时数据处理的优势与案例1.3. 7 Flask• Web开发框架的基本使用方法1.3.8 MySQL•关系型数据库管理系统的基础知识1.3. 9 ECharts•数据可视化库的功能与使用方法1.3. 10 Grafana•监控与告警平台的优势与配置方法1.3.11 VS Code•代码编辑器的基本功能与优化设置1.3.12 IntelliJ IDEA• JaVa集成开发环境的特点与操作指南1.3. 13 Maven•项目管理与依赖管理的最佳实践教学重点与难点：重点：物联网、大数据的基本概念及行业应用。
难点：大数据处理技术在实际问题中的应用，以及常用开源工具的掌握。
教具和多媒体资源：投影仪、教学PPT、物联网与大数据相关案例视频。
教学方法：激活学生的前知：回顾相关基础知识，如计算机网络、数据库等。
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1.4.1 计算机数据采集与处理系统的分类
1、按照计算机数据采集与处理系统的功能分类 ：
（1）数据采集系统（DAS） （2）直接数字控制（DDC
打印机
显示器
操作台
报警器
计算机
A/D转换器
光电隔离
传感器、变送器 A1
… 对象
传感器 D1
数据采集系统
打印机
显示器
操作台
报警器
计算机
光隔离 光隔离
利用一般计算机提供的各种软件和硬件资源，不仅开 发方便，更可利用Windows或其他操作系统，方便地进 行生产的监控管理。
1.4.2 组态控制技术
1. 组态控制技术是一种计算机控制技术。 2. 组态（Configuration）的意思就是模块的任意组
合。 3. 采用组态技术构成的计算机系统在硬件设计上，除
1.2 数据采集系统的组成
数据采集系统主要由硬件和软件 两部分组成。
1.2.1 微型计算机数据采集系统
微型计算机数据采集系统的结构如 图所示。
1.2.1 微型计算机数据采集系统
•主要组成部件 •传感器 — 将非电量转换为电信号。 •多路开关 — 分时切换各路模拟量与 采样／保持器的通路。
•程控放大器— 对模拟信号进行放大。
1.1 数据采集系统的基本功能
➢ 二次数据计算:二次数据计算主要有：平均 值、累计值、变化率、差值、最大值和最 小值等。
➢ 屏幕显示:把各种数据以方便于操作者观察 的方式显示出来.
➢ 数据存储:按照一定的时间间隔，定期将某 些重要数据存储在外部存储器上。
➢打印输出:打印输出就是按照一定的时间间隔 或人为控制，定期将各种数据以表格或图形的 形式打印出来。 ➢人机联系:人机联系是指操作人员通过键盘或 鼠标与数据采集系统对话.
D/A
A/D
传感器、变送…器 DI DO … 执行器
AO
对象
直接数字控制
1.4.1 计算机数据采集与处理系统的分类
1、按照计算机控制系统的功能分类 ：
(3)集散式控制系统（DCS)和现场总线控制系统（FCS）
生产管理级计算机
控制管理级计算机
…
控制管理级计算机
DDC计算机
DAS计算机
DDC计算机
DAS计算机
采用工业PC机外，系统大量采用各种成熟通用的 I/O接口设备和现场设备，基本不再需要单独进行 具体电路设计。 4. 组态控制技术构成的计算机采集系统与一般计算机 采集系统在结构上没有本质上的区别，它们都由被 控对象、传感器、I/O接口、计算机和执行机构几 部分组成.
数据采集与处理技术
第一章 数据采集与处理技术绪论
1.1 数据采集系统的基本功能 1.2 数据采集系统的组成 1.3 集散型数据采集系统 1.4 一般计算机数据采集与处理 系统的组成 1.5 数据处理的类型和任务
1.1 数据采集系统的基本功能
如图1-1所示:“数据采集” 是将温度、
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。
•采样/保持器— 保持模拟信号电压。
•接口电路 — 将数字信号进行整形电 平调整。
1.2.1 微型计算机数据采集系统
数据采集系统工作时，各个器件必须 按照以下过程顺序执行：
（1）模拟多路开关开始切换。 （2）程控放大器放大倍数开始切换。 （3）采样/保持器开始保持。 （4）A/D转换器开始转换和A/D转
➢ 模拟信号处理:模拟信号经过采样和A/D（模/数）转换 输入计算机后，常常要进行数据的正确性判断、标度变 换、线性化等处理。
➢ 数字信号处理:数字信号输入计算机后，常常需要进行码 制的转换处理，如BCD码转换成ASCII码，以便显示数 字信号
➢ 开关信号处理:开关信号的处理主要是监测开关器件的状 态变化。
数据采集站与上位机之间通常采用异步 串行传送数据。数据通信通常采用主从 方式，由上位机确定与哪一个数据采集 站进行数据传送。
1.2.2集散控制系统
微型计算机数据采集系统特点
①结构简单，易实现 ②对环境要求不高 ③系统成本低 ④集散型的基本单元 ⑤模板齐全，易组成系统
1.3集散型数据采集系统
系统组成 如图：
1.3集散型数据采集系统
集散型数据采集系统的主要特点
（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）对系统硬性的要求不高。
1.4 一般计算机数据采集与处理系统的组成
一、数据采集系统采集过程如下： 1.待检测对象的模拟量通过传感器和变送器， 2.经A/D转换进入计算机； 3.待检测的开关量则经光电隔离后进入计算机， 4.计算机对各信号进行巡回检测、处理后，进行
换完成。
1.2.2集散控制系统
1、集散型数据采集系统组成
1.2.2集散控制系统
2. 集散型数据采集系统
它由若干个“数据采集站”和一台上位 机 及通信线路组成。
数据采集站一般是由单片机数据采集装 置组成，位于生产设备附近，可独立完 成数据采集和预处理任务，还可将数据 以数字信号的形式传送给上位机。
小型、价格低廉，因此广泛应用于智能仪器、仪表和小规 模测控系统上。
(2)以PLC（可编程控制器）为核心的计算机测控系统 PLC是由继电器控制系统发展而来的。现已广泛应用
于工业生产的各个领域，特别在以开关量为主的系统中， 已成为控制的主要手段。
(3)以IPC（AI、DI 通道
… 测量
…
AO、DO 通道
… 执行器
…
AI、DI 通道
…
测量 …
AI、DI 通道
… 测量
…
对象
AO、DO 通道 …
执行器 …
AI、DI 通道 …
测量
…
集散式控制系统（DCS)和现场总线控制系统（FCS）
1.4.1 计算机数据采集与处理系统的分类
2、按照设计方法的不同分类:
(1)以单片机为核心的计算机测控系统 以单片机为核心的计算机测控系统的突出优点是结构
图1-1
1.1 数据采集系统的基本功能
数据采集系统的任务，如图: 就是采集传感器输出的 模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送 入计算机进行相应的计算机和处理，得出所需的数据。
1.1 数据采集系统的基本功能
➢数据采集系统具有以下几方面的功能。 ➢数据采集:计算机按照先选定的采样周期，对输入到 系统的模拟信号进行采样，有时还要对数字信号、开 关信号进行采样。