第 30 卷第 4 期 　　　　　　　　应 　　　用 　　　科 　　　技 　　　　　　　　　　Vol. 30 , №. 4 2003 年 4 月 　　　　　　　　Applied 　Science 　and 　Technology 　　　　　　　　　　Apr. ,2003 文章编号 :1009 - 671X(2003) 04 - 0023 - 02 基于 Matlab 的数据采集系统设计 陈德娟 (上海 708 研究所 307 室 , 上海 　200011) 摘 　　　要 :详细介绍了基于 Matlab 的数据采集系统的设计原理和过程. 利用 Matlab 所提供的数据采集工具箱 能很方便地设计出所需的数据采集系统 ,并介绍了一个实现采集声卡数据的程序. ① 关 　键 　词 :Matlab ; 数据采集 中图分类号 :TP274. 2 　文献标识码 :A Designing of data acquisition system based on Matlab CHEN De juan (Office 307 , Shanghai 708 Research Institute , Shanghai 200011 ,China) Abstract :Detailed principles and process of the designing of data acquisition system based on Matlab were intro duced in this paper. Using the Data Acquisition Toolbox provided in Matlab , a data acquisition system with special purposes can be easily achieved. And an example of collecting data from sound card was presented. Key words :Matlab ;data acquisition 0 　引 　言 数据采集系统 1 就是将温度 、压力 、流量 、位 移等模拟量采集 、转换成数字量 ,并进行存储 、处 理 、显示或打印的系统. 在当今社会各个领域 ,包 括科研和实验研究 ,数据采集系统有着不可代替 的作用 ,数据采集和处理进行得越及时 ,工作效率 就越高 ,取得的经济效益就越大. 数据采集系统性能的好坏主要取决于它的精 度和速度 ,在保证精度的条件下 ,还要尽可能地提 高采样速度 ,以满足实时采集 、实时处理和实时控 制的要求. Matlab 提供的数据采集工具箱 2 汇集了 Mat lab 集成的 M - 文件和 MEX - 文件动态连接库 ,可 以实时显示通过计算机数据采集硬件采集的数 据. 利用该数据采集工具箱可以方便地建立数据 采集系统. 1 　数据采集系统 图 1 给出了基于 Matlab 的数据采集系统的简 图 ,主要部件数据采集工具箱提供了硬件驱动程 序和 Matlab 环境之间“对话”所需的硬件驱动程序 适配器 、数据采集引擎和 M - 文件函数. 图 1 　基于 Matlab 的数据采集系统简图 硬件驱动程序适配器在硬件驱动程序和数据 采集引擎之间交换属性数值 、数据和事件 ;数据采 集引擎用来存储各个设备对象 ,以及每个设备对 象的属性值 ;对采集到的数据进行存储并且使不 同事件同步 ;M - 文件用来创建设备对象 、采集或 输出数据 、配置属性值和检测数据采集状态和数 据采集设备. ① 收稿日期 :2002 - 06 - 27 作者简介 :陈德娟 (1974 - ) ,女 ,助理工程师 ,主要研究方向 :船舶动力装置. 

3 ·42· 应 　　　用 　　　科 　　　技 　　　　　　　　　　　　第 30 卷 2 　设备对象 要访问硬件设备 ,就要使用工具箱提供的设 备对象. 设备对象提供了访问硬件设备功能的途 径 ,使用设备对象可以控制数据采集应用程序. 每 一个设备对象对应着一个特定的硬件子系统 ,见 图 2. log10 (fftdata) ; start ( ai ) ; data = getdata ( ai) ; fftdata = abs(fft (data) ) ; mag = 20 mag = mag(1 :end/ 2) ; 5) 清除内存中的设备对象. delete ( ai ) ; clear ai ; 图 3 是在采样过程中打开麦克风 ,但是没有 对麦克风讲话的结果 (对不同品牌 、质量的声卡 , 结果可能有所不同) ,图 4 是在采样的过程中对麦 克风讲话的结果. 可以看出 ,讲话与否 (传感器感 受端的变化) 改变了所采集到的数据的结果. 图 2 　设备对象和硬件子系统 　　Matlab 数据采集工具箱提供的设备对象有模 拟输入设备对象 (AI) 、模拟输出设备对象 (AO) 和 数字输入/ 输出设备对象 (DIO) . 在进行采样之 前 ,要创建合适的设备对象 , 1) 创建模拟输入设备对象 (AI) . analoginput ( ’adaptor’, ID) 2) 创建模拟输出设备对象 (AO) . analogoutput ( ’adaptor’, ID) 3) 创建数字输入/ 输出设备对象 (DIO) . digitalio ( ’adaptor’, ID) 其中 ,adaptor 是 Matlab 所支持的硬件驱动程 序适配器 , ID 是所创建的设备对象的标示符数 值. 3 　应用实例 声卡是 Matlab 数据采集工具箱所支持的一种 硬件 ,用声卡完成一个简单的数据采集过程 ,麦克 风就成了数据采集系统中的传感器. 1) 创建设备对象 ,这里创建的是一个声卡 AI 设备对象 ,硬件设备标示符为 2. ai = analoginput ( ’winsound’,2 ) ; 2) 给设备对象添加通道 ,这里添加 1 个通道. addchannel ( ai ,1 ) ; 3) 设定设备属性值 ,控制数据采集. freq = 8 000 ; 　\ 采样频率 8 000 Hz set (AI , ’SampleRate’, freq) duration = 2 ; 　\ 采样时间 2 s set (AI , ’SamplesPerTrigger’, duration freq) ; 4) 数据采集及结果处理. 在这里首先将所采 集到的数据进行快速傅立叶变换 ,然后转化成分 贝 ,并显示结果的实数部分. 图 3 　采样过程中没有对麦克风讲话 图 4 　采样过程中对麦克风讲话 4 　总束语 Matlab 提供的数据采集工具箱具有简单易用 的特点. 使用它用户可以非常方便地创建自己的 数据采集系统 ,并对数据进行处理. 参 考 文 献 1 　马明建 ,周长城. 数据采集与处理技术 M . 西安 : 西安交通大学出版社 ,1989. 2 　VINAY K I , JOHN G P. Digital signal processing using matlab M . Newyork :PWS Publishing Company ,1996.