數據採集處理系統

數據採集是計算機信息處理的一個重要組成部分，是通過傳感器、變化器等其他外部設備將壓力、温度、光照強度、濕度等非電量信號轉化為計算機能夠識別的電量，將模擬信號轉化為數字信號即A/D轉換。這是一門有着極強實用價值的綜合學科，在石油、汽車、航空航天、機械製造等方面有着廣泛的應用。人們可以輕易地通過外部設備對需要的信號進行數據採集、數據處理、數據控制以及數據管理，進而對各種生產活動進行綜合的一體化控制。在生產過程中，對工藝參數進行採集、檢測，為提高產品質量、安全化生產、降低產品成本提供可行的信息支持。在各種科學研究中，通過數據的採集，可以獲得不同的宏微觀、動靜態等數據信息，例如植物生產過程中所需要的温度、濕度、光照強度等數據信息的採集與處理。

數據採集系統一般是由傳感器、放大電路、濾波器、多路模擬開關、採樣/保持器、D/A轉換器、計算機I/O接口以及定時與控制邏輯電路。傳感器的作用是把外界的模擬量轉化為計算機能接受的數字量；放大電路通過晶體管的放大作用，將放大和緩衝輸入信號；濾波器用來衰減噪聲，以提高輸入信號的信噪比；多路模擬開關把多個模擬量參數分時接通，提高電腦工作效率；採樣/保持器是保證了採樣過程中信號的穩定，提高採樣精度；D/A轉換器是把輸出的數字信號轉變為模擬信號；計算機I/O接口是保證輸入、輸出信號順利傳輸；定時與控制邏輯是控制各元器件的邏輯以及時間關係，保證各元器件能有序地工作。

計算機只能處理數字量，絕大多説的執行機構只能接收模擬量，因此需要在數據進入計算機之前將其轉化為數字量（A/D轉換），在其進入執行機構之前將其轉化為模擬量（D/A轉換）。採樣過程中由於計算機的處理速度非常快，而模擬量的變化速度一般情況下都比較慢。因此，往往一台計算機採樣同時控制多個參數，這些參數被計算機控制進行分時採樣。在採集過程中，為了保證採集的不同參數量的獨立性與完整性，需要用不同的開關去控制對應的參數量，而且計算機在某一時候只能接受某一特定的模擬量，再通過多路模擬開關進行切換，使不同的參數量通過不同的支路分時進入計算機，保證了計算機運行的高效性。在數據採集的過程中，如果模擬量的變化，將直接影響到計算機的採樣精度。特別是在同步系統中，多個不相關的參數量取瞬態值的時候，而其A/D轉換又是採用同一台計算機，那麼採樣得到的幾個參數量就不是同一時刻的參數量，無法進行數據處理和比較。所以在採樣的過程中就需要輸入到A/D轉換器的模擬量在整個數據採集過程中保持不變，而且要保證在轉換之後，A/D轉換器的輸入信號能夠隨着參數量發生變化。

在計算機中信息是以字節（Byte）來進行採集、存儲、處理以及管理的，字節是計算機基本的計量單位。在在UTF-8編碼中，一個英文字符等於一個字節，一個字節等於8位（bit），一個位反應二進制碼中0和1的信息。存儲容量通常用KB（千字節）、MB（兆字節）、GB（千兆字節）以及TB來表示。

1KB=

B=1024B

1MB=

KB=1024KB=1048576B

1GB=

MB=1024MB=1048576KB

1TB=

GB=1024GB=1048576MB

ASCII碼是現當今電腦通用的單字節編碼系統，任何的圖片、文字以及圖像/音頻等信息都是反映在ASCII碼中，在標準中一個字符佔一個字節，一個漢子佔兩個字節。例如一張容量為1MB的軟盤，能夠儲存的字符數為1024×1024=1048576（個），能夠儲存的漢字數為1024×1024/2=524288（個）。

數制是計數的規則，主要有二進制（B）、八進制（O）、十進制（D）以及十六進制（H），一般情況下，在用這些數製表示數字時通常要把英文字母代號寫在後面。二進制是計算機應用最多的數制，因此需要研究數制之間的轉化關係，才能較好地傳遞信息。

（1）十六進制轉化為二進制。將十六進制的每一位當做二進制對應的的四位來處理，十六進制每一位有十六個數碼，四位二進制數碼總共十六位數，因此可以相互對應。例如8AH=（1×27+0×26+0×25+0×24）+（1×23+0×22+1×21+0×20）=10001010B。

（2）十進制轉化為二進制。將十進制總體去跟2n去比較，當十進制數介於2n和2n+1之間時候，則用十進制除以2n得到餘數依次去除2n-1、2n-2......直到餘數為1或者0。例如20D=1×24+0×23+1×22+0×21+0×20=10100B。

（3）八進制轉化為二進制。八進制每一位有八個數碼，三維二進制數碼共計八位數碼，因此可以相互對應，可以將八進制的每一位當做二級制對應的三位來處理。例如740 =（1×25+1×24+1×23）+（1×22+0×21+0×20）=111100B。

（4）二進制轉化為十進制。二進制數轉化為十進制，需要將對應的位數乘以對應的2的階數，然後累加就可以。例如：100111B=1×25+0×24+0×23+1×22+1×21+1×20 =32+0+0+4+2+1=39D。

（5）其他進制轉化為十進制。其他進制轉化為十進制，將對應位數上的數字乘以進制數的位階數，然後累加就可以的得到。例如：103711O=1×85+0×84+3×83+7×82+1×81+1×80 =32768+0+1536+448+8+1=34761D。

（6）十進制轉化為其他進制。十進制轉化為其他進制，需要將將十進制總體去跟其他進制最高位的位階數以及次高位的位階數比較，當十進制在這兩個數之間，則用十進制數一次去除以遞減的次高位的位階數，知道最後剩下的數字不大於其他進制的階數上的最大數碼。例如：13754D=12288+1024+384+56+2=3×84+2×83+6×82+7×81+2×80=32672O ^[1]  。