基于傳感器實(shí)驗(yàn)臺的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

l 總體設(shè)計(jì)
    數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

    該系統(tǒng)采用PCIl711數(shù)據(jù)采集卡作為PC機(jī)與傳感器實(shí)驗(yàn)臺之間的接口。

2 系統(tǒng)介紹
    數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用Visual Basic 6．0實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)能夠?qū)SY傳感器實(shí)驗(yàn)臺的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集存儲、處理以及圖形顯示等操作。參數(shù)設(shè)定設(shè)置實(shí)驗(yàn)名稱、操作學(xué)生信息。數(shù)據(jù)采集分單次采集，連續(xù)采集2種。數(shù)據(jù)顯示分簡單顯示和線性擬合顯示2種。其他有數(shù)據(jù)打印、存儲等。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

3 信號采集程序設(shè)計(jì)
    選中“數(shù)據(jù)采集”，將出現(xiàn)如圖3所示窗體。窗體提示將要選擇采集數(shù)據(jù)的方式，是單次數(shù)據(jù)采集或是連續(xù)數(shù)據(jù)采集。單次數(shù)據(jù)采集窗體功能實(shí)現(xiàn)的流程圖如圖4所示。連續(xù)數(shù)據(jù)采集方式和單次數(shù)據(jù)采集基本相似，只是在單次數(shù)據(jù)采集程序的基礎(chǔ)上加上一個(gè)FOR循環(huán)。

4 數(shù)據(jù)顯示
    數(shù)據(jù)顯示有2種：一是將數(shù)據(jù)顯示在文本框中；二是將數(shù)據(jù)顯示在坐標(biāo)中，并進(jìn)行線性化處理。
4．1 數(shù)據(jù)在文本框中顯示
    數(shù)據(jù)在文本框中是一個(gè)個(gè)以順序的形式顯示的。要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在文本框中顯示比較簡單，但是要解決的問題是如何將文本框中的數(shù)據(jù)的每一行讀取出來。win-dows API提供有讀取TextBox第N行的功能，在實(shí)現(xiàn)文本框中的每一行數(shù)據(jù)的讀取后，再把每一行的值賦給MSFlexGrid控件的TextMatrix屬性，做一個(gè)FOR循環(huán)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)采集卡數(shù)據(jù)的圖表顯示。
4．2 數(shù)據(jù)顯示在坐標(biāo)中
    繪制實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)曲線是為了實(shí)時(shí)觀測，以便掌握實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)變動(dòng)的趨勢，使曲線顯示效果達(dá)到最佳。繪制曲線前要將需要的繪圖范圍及坐標(biāo)軸的尺寸刻度設(shè)定好，然后根據(jù)速度測量結(jié)果及采集時(shí)間繪制實(shí)時(shí)測量曲線。
    首先設(shè)置坐標(biāo)軸與網(wǎng)格。新建Form，將屬性name設(shè)為lanxu，在窗體上添加控件Picturebox作為趨勢圖的顯示容器，在Pict．urebox上繪制坐標(biāo)軸(在后面的坐標(biāo)第繪制部分將講到)，橫坐標(biāo)軸是位移量，利用控件將z軸分為20格，每格代表移動(dòng)0．5 mm，將．y軸分為10格，每格代表電壓1 V。
    在做好上述步驟的基礎(chǔ)上，利用Picturebox的Line方法得到如圖5所示的較為理想的實(shí)時(shí)曲線繪制效果。

5 數(shù)據(jù)線性化處理
    根據(jù)一組測量數(shù)據(jù)求回歸方程的具體做法主要包括以下2個(gè)方面：首先確定數(shù)學(xué)表達(dá)式即回歸方程的類型；其次，確定回歸方程的及常數(shù)項(xiàng)α、β等數(shù)值。這里采用最小二乘法進(jìn)行曲線擬和。

    根據(jù)最小二乘法原理，解下面的聯(lián)立方程就可以求出a，β等的估計(jì)值。

   
    由于在實(shí)踐中大量存在線性關(guān)系，在小范圍內(nèi)非線性關(guān)系又可以近似為線性關(guān)系，所以用正規(guī)方程求待定參數(shù)的一個(gè)常見的特例就是回歸為線性，即求出關(guān)系式：y=a+βx中a，β的情況。解下式：

   
    其擬合功能實(shí)現(xiàn)如下：

    經(jīng)過擬合后的圖形如圖6所示。

6 結(jié) 語
    基于傳感器實(shí)驗(yàn)臺的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將傳感器實(shí)驗(yàn)過程清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生能夠了解數(shù)據(jù)的變化趨勢和浮動(dòng)范圍等。在對數(shù)據(jù)處理顯示的同時(shí)也可以將數(shù)據(jù)存儲起來。系統(tǒng)不僅可以完成傳感器的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，還可以完成簡單的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，提高了實(shí)驗(yàn)的可靠性和精確性。通過學(xué)生使用證明，它可以很好地對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理以及顯示等功能的實(shí)現(xiàn)，可以很好地完成多門課程的實(shí)驗(yàn)。