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。
淘宝如何团购（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；
无抵押个人贷款条件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。
第二章模拟信号的数字化处理
（一）课程内容
1.采样过程及定理；
2.频率混淆及其消除的措施；
3.模拟信号的采样控制方式；
4.量化与量化误差；
5.编码。
（二）教学要求
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1.了解模拟信号的采样过程；
2.了解频率混淆及其消除的措施；
3.重点掌握采样定理；
4.理解模拟信号的采样控制方式，掌握其选择依据；
5.重点掌握量化过程及方法，及不同量化方法下的量化误差；
6.掌握量化信号的不同编码方式。
第三章模拟多路开关
（一）课程内容
1.模拟多路开关分类；
2.模拟多路开关的工作原理；
3.模拟多路开关的技术指标；
4.模拟多路开关的电路特性；
5.集成芯片的结构和引脚功能。
（二）教学要求
1.掌握模拟多路开关的基本功能和类型；
2.掌握双极型晶体管开关、场效应管开关和集成多路开关的工作原理；
3.了解模拟多路开关的各个技术指标；
4.掌握模拟多路开关的电路特性及其计算方法，了解电路特性对指标对其使用的影响；
5.了解常见模拟多路开关集成芯片的结构形式和引脚功能；
6.掌握多路模拟开关的配置；
7.重点掌握传感器与多路开关的连、通道的扩展等应用方法。
第四章测量放大器
（一）课程内容
1.测量放大器的类型；
2.测量放大器的电路原理；
3.测量放大器的主要技术指标；
4.测量放大器的集成芯片结构和功能；
5.测量放大器的使用。
（二）教学要求
1.了解放大器的分类，了解数据采集系统中采用测量放大器的原因；
2.掌握测量放大器的电路原理，增益的计算和抗共模干扰能力；
3.了解测量放大器的主要技术指标及其对使用的影响；
4.了解测量放大器集成芯片的外形结构和基本功能；
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5.重点掌握测量放大器的使用方法。
第五章采样/保持器
（一）课程内容
1.采样/保持器的工作原理；
2.采样/保持器的主要性能参数；
3.采集速率和采样/保持器的关系；
4.采样/保持器集成芯片；
5.采样/保持器使用过程中应注意的问题。
（二）教学要求
1.掌握采样/保持器基本功能和工作原理；
2.了解采样/保持器的结构类型及其主要性能参数；
3.重点掌握采样/保持器对提高数据采集速率的作用和对数据采集精度的影响；
4.了解采样/保持器集成芯片的结构和连接方式；
5.掌握捕捉时间、转换时间和采样周期的关系；如何提高弹跳
6.重点掌握选用采样/保持器应该注意的问题。
第六章模/数转换器
本兮去世（一）课程内容
1.A/D转换器的分类；
2.A/D转换器的主要技术指标；
3.A/D转换器的工作原理；
4.单片集成A/D转换器的结构和功能；
5.如何选用A/D转换器。
（二）教学要求
1.了解A/D转换器的分类和主要技术指标；
2.能够理解分辨率和精度的区别；
3.掌握不同类型的A/D转换器的工作原理；
4.了解单片集成A/D转换器的结构、功能和特点；
5.掌握确定A/D转换器位数的要素；
6.掌握确定A/D转换器转换速率的要素；
7.重点掌握数据采集系统设计过程中选择和使用A/D转换器的方法和注意事项。
第七章数/模转换器
（一）课程内容
1.D/A转换器的分类和组成；
2.D/A转换器的主要技术指标；
3.并行D/A转换器；
4.单片集成D/A转换器。
（二）教学要求
1.了解D/A转换器的基本作用和基本原理；
2.了解D/A转换器的两大分类：并行D/A转换器和串行D/A转换器
3.掌握并行和串行D/A转换器的基本结构组成；
4.了解D/A转换器的主要性能指标，包括：分辨率、精度、线性误差、建立时间、单调性、温度系数、电源抑制比等等；
5.重点掌握并行D/A转换器中权电阻和T型电阻两种类型转换器的结构和特点；
6.了解单片集成D/A转换器的结构、引脚功能和特点。
第八章数字信号的采集
（一）课程内容
1. 8255A可编程外围接口芯片；
2. PS-2304数字量I／O接口板简介；
3.BCD码并行数字信号的采集；
4.车速脉冲信号的采集计数。
（二）教学要求
1.了解数字信号的传送方式：并行和串行；
2..掌握数字信号的采集方式：8255芯片采集并行数据、RS-232口采集串行数据
3.重点掌握8255A可编程外围接口芯片用途、结构及其三种不同的工作方式；
4.通过三坐标测量仪的工作原理理解并掌握BCD并行数字信号的采集方法；
5.重点掌握车速脉冲信号的变换方式，脉冲信号的处理方法，脉冲信号的采集计数方法。
三、本课程开设的实验项目
编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标
1 数据采集系统认识实验
2 综合性必做课程目标2：能力目标
2 转速脉冲信号采集实验 2 综合性必做课程目标2：能力目标
注：1. “类型”填验证性、综合性、设计性等；
2. “要求”填必做、选做。
实验1：数据采集系统认识实验
熟悉数据采集系统的组成、工作过程，熟悉不同传感器的使用，增加感性认识，为后面的课堂教学打下基础。
实验2：转速脉冲信号采集实验
在计算机上输入自编的程序，并调试程序，使同学掌握转速脉冲信号的采集方法，掌握相应数据采集程序的编程方法。
四、学时分配及教学方法
章
（按序填写）
教学形式及学时分配
课堂教学实
验
上
机
课程
实践
小
计
主要教学方法支撑的课程目标
第一章 2 2 4 讲授和演示课程目标1和2 第二章 4 4 讲授和讨论课程目标1 第三章 2 2 讲授和讨论课程目标1 第四章 4 4 讲授和讨论课程目标1 第五章 4 4 讲授和讨论课程目标1 第六章 4 4 讲授和讨论课程目标1 第七章 4 4 讲授和讨论课程目标1 第八章 4 2 6 讲授和演示课程目标1和2 合计28 4 32
五、课程考核
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