基于变周期技术的智能数据采集的研究

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1、DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofCommunicationandInformationSystemsRESEARCHOFINTELLIGENTDATAACQUISITIONBASEDONVARIABLECYCLETECHNOLOGYByNiuBaochaoSupervisor:Prof.WangZhigangNovember2012基于变周期技术的智能数据采集的研究摘要随着现代工程对模拟数据信息量的要求越来越高以及便携设备对功耗的要求越来越严格，传统的等间隔数据采集方式已经在

2、部分低频信号采集场合成为瓶颈。为了有效地解决传统数据采集方式的弊端，本文设计了一种依据被测数据的变化趋势而实时调整采集周期的智能数据采集算法。算法在采集对象变化平缓时采样次数降低，节省系统资源，在采集对象变化剧烈时采样次数增加，准确地反映采集对象的变化。从而实现自适应的效果。基于变周期技术的数据采集算法的原理是通过最小二乘法对最近N次已测数据进行一元线性回归分析，得出当前数据的变化趋势，以此为依据实时进行周期调整。其特点是利用算法的功能性，提高CPU的利用率和系统的实时性，扩大了采样频率的范围。在算法的应用实现上，变周期算法采用近年来在数据采集领域应用广泛的FPGA作为主控制器，实

3、现数据的高速采集、处理和控制功能。通过硬件描述语言VerilogHDL编程，最终把这套数据采集系统应用在温度测控仪中。前期利用温度测量试验数据对变周期数据采集算法进行matlab功能仿真，验证了算法的功能性。进而在温度测量与控制系统中应用变周期数据采集算法，通过与等间隔算法的分析比较，证明了自适应采集方法较传统的等间隔数据采集方法具有一定的优势，是一种较好的代替方案。关键字：数据采集，自适应算法，FPGA，温度测控i基于变周期技术的智能数据采集的研究RESEARCHOFINTELLIGENTDATAACQUISITIONBASEDONVARIABLECYCLETECHNOLOGYA

4、BSTRACTWithrequirementsofmodernengineeringonanalogdatainformationhigherandthepowertotheconsumptionportableequipmentmorestrict,traditionalacquisitionmethodhasbecomeabottleneckinsomeoccasion.Inordertoeffectivelysolvethedisadvantagesofthetraditionaldataacquisitionmethod,thispaperintroducedanintel

5、ligentdataacquisitionalgorithmwhichadjustedacquisitioncycleinrealtimeaccordingtothetrendofdata.Thecharacteristicofthisalgorithmisthattoreducethesamplingfrequencywhenthedataisgentle,andincreasesthesamplingfrequencywhenthedatachangesviolently.Andsoitcanaccuratelyreflectthechangesofacquisitionobj

6、ect.Onthisoccasion,itcanrealizetheadaptiveeffect.TheprincipleofthedataacquisitionalgorithmwhichbasedonthetechnologyofvariablecycleisthatanalysistheULRbytheLSMofleastdata,andadjuststhecyclebythechangingtrendofthedata.Itscharacteristicisthataccordingtothefunctionalityofthealgorithm,improvetheuti

7、lizationrateofCPUandtherealtimeofsystem,andenlargethescopeofthesamplingfrequency.IntheApplicationofthealgorithm,thispaperadoptedFPGAwhichusedwidelyindataacquisitionfieldinrecentyearsasthemaincontroller,whichrealizedthefunctionofhighspee