第02讲数据采集与编码（一）1.3.1数据采集如何获取数据？思考：1.如何实现红外测温？2.如何将这些声音等数据存入电脑？互联网，物联网技术
发展1.3.1数据采集传感器随时从自然信源获取数据手机里有哪些传感器？并谈一谈分别有什么作用？思考1.3.1数据采集传感器随时从自
然信源获取数据光线传感器距离传感器重力传感器磁(场)传感器陀螺仪GPS指纹传感器色温传感器心率传感器紫外线传感器面部识别传感器激光
对焦传感器1.3.1数据采集传感器随时从自然信源获取数据1.3.1数据采集传感器传感器是一种能感受被测量量（物理量，化学量，生物量
等）并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。在科研、生产和日常生活中，常需要利用传感器对环境
中的物理量、化学量和生物量等进行感知与测量，并转换成电信号，进行适当处理后形成数据。1.3.2数字化数字化的定义将模拟信号转换为数
字信号的过程称为数字化。模拟信号(Analog)：连续变化的物理量
数字信号(Digital)：离散的、不连续的量（二进制 0和1形式）1.3.2数字化数字化的理论依据数字化的理论依据是
采样定理，采样定理的基本内容：在一定的条件下，用离散的序列可以完全代表一个连续函数。1.3.2数字化模拟信号数字化过程1.3.2数
字化例：对如图原始模拟波形（红色曲线）进行采样和量化。 假设采样频率为1000Hz，被划分成0?9共10个量化等级，得
到如图所示采样结果。思考：声音的数字化过程中，声音信号会不会失真？用什么方法可以提高数字音频质量，减小失真？1.3.2数字化采样率
4000Hz 量化级40 采样率和量化等级提高一倍，信号的失真明显减少，信号质量得到了提高 采样率
2000Hz 量化级201.3.2数字化 例题模拟信号的数字化过程是（ ）连续信号?数值?离散信号 B.连续
信号?数值?离散信号 C. 连续信号?离散信号?数值 D.数值?连续信号?离散信号 2. 对某个信号采样时
，3秒内采集到的样本数量为180，则采样频率为（ ） A.30 Hz B. 40 Hz C. 50 Hz
D. 60HzCD1.3.3数制判断：“世界上只有10种人！”1.3.3数制常用计数制：二进制、八进制、十进制、十六进制
两种表示方法：脚标： (100)2 (11)8 (56)10 (4F)16字母： 100B 11O 34D 4
FH数的进制1.3.3数制数的进制不同进制数的基本特点： 组成：0 1 (2 3 4 5 6 7 (8 9 (A B C D E
F))) 进位基数：N（是几进制就是几） 加减运算规则：逢N进一，借一当N1.3.3数制二—十—十六进制对照表1.3.3数制X进制
→十进制：按权展开，逐项相加进制数的值都表示各位数本身的值与其权的乘积之和。如：1011B=?D 19H=?D19H=116
1+9160=25D 1011B=123+022+121+120=11D1.3.3数制十进制→X进制：除基取余，逆序输出
1.3.3数制如：十进制37D分别转换为二进制B、十六进制H、八进制O等等答案：100101B 25H 45O1.3.3数
制二进制转十六进制（10010001101011）2= （ ）16由于十进制与十六进制进制只是9以上的数有所不同，故10以下数时
我们可以直接把十六进制当成十进制来处理（0010010001101011）2= （ ）16从右往左，每4位二进制转换为1位十六进
制，位数不够补0凑足1.3.3数制（B6AC）16=（ ） 2十六进制转二进制每1位十六进制转换
为4位二进制，转换为二进制后可把最左边的0省略不写10110110101011001.3.3数制 例题考题1：10D+A1H
=（ ）A、171H B、AAH C、10101011B D、161D考题2：十进制数81D对应的十六进
制数为（ ）A、51D B、51H C、33H D、129HCB1.3.3数制归纳整理1.3.3数制课堂小
结1.3.3数制课后作业作业本P5-81.3.1数据采集光线传感器类似于手机的眼睛。人类的眼睛能在不同光线的环境下，调整进入眼睛的
光线，例如进入电影院，瞳孔会放大来让更多光线进入眼睛。而光线传感器则可以让手机感测环境光线的强度，用来调节手机屏幕的亮度。而因为屏
幕通常是手机最耗电的部分，因此运用光线传感器来协助调整屏幕亮度，能进一步达到延长电池寿命的作用。光线传感器也可搭配其他传感器一同来
侦测手机是否被放置在口袋中，以防止误触。光线传感器(Ambient Light Sensor)1.3.1数据采集透过红外线LED灯
发射红外线，被物体反射后由红外线探测器接受，藉此判断接收到红外线的强度来判断距离，有效距离大约在10米左右。它可感知手机是否被贴在
耳朵上讲电话，若是则会关闭屏幕来省电;距离传感器也可以运用在部分手机支持的手套模式中，用来解锁或锁定手机。距离传感器(proxim
ity sensor)1.3.1数据采集透过压电效应来实现。重力传感器内部有一块重物与压电片整合在一起，透过正交两个方向产生的电压
大小，来计算出水平的方向。运用在手机中时，可用来切换横屏与直屏方向，运用在赛车游戏中时，则可透过水平方向的感应，将数据运用在游戏里
，来转动行车方向。重力传感器(G-Sensor)作用原理与重力传感器相同，但透过三个维度来确定加速度方向，功耗小但精度低。运用在手
机中可用来计步、判断手机朝向的方向。加速度传感器(Accelerometer Sensor)1.3.1数据采集测量电阻变化来确定磁
场强度，使用时需要摇晃手机才能准确判断，大多运用在指南针、地图导航当中。磁(场)传感器(Magnetism Sensor)1.3.
1数据采集陀螺仪能够测量沿一个轴或几个轴动作的角速度，是补充MEMS加速度计(加速度传感器)功能的理想技术。事实上，如果结合加速度
计和陀螺仪这两种传感器，系统设计人员可以跟踪并捕捉3D空间的完整动作，为终端用户提供更真实的用户体验、精确的导航系统及其他功能。手
机中的「摇一摇」功能(例如摇动手机就能抽签…)、体感技术，还有VR视角的调整与侦测，都是运用到陀螺仪的作用。陀螺仪(Gyrosco
pe)1.3.1数据采集地球上方特定轨道上运行着24颗GPS卫星，它们会不停的向全世界各地广播自己的位置坐标与时间戳(timestamp，指格林威治 奔 1970年01月01日00 00分00秒到现在为止的总秒数)，手机中的GPS模块透过卫星的瞬间位置来起算，以卫星发射坐标的时间戳与接收时的时间差来计算出手机与卫星之间的距离。可运用在定位、测速、测量距离与导航等用途。GPS |
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