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第一章 数据与信息
1.3 数据采集与编码
第 1 课时
学习目标
新课讲授
随堂练习
1.熟悉多种数据的采集方式.
2.熟悉数字化的概念及一般过程，感受数字化工具和资 源对学习和生活的作用.
3.熟悉数制，掌握进制转化的方法.
学习目标
新课讲授
随堂练习
在开展研究时，工作者往往需要收集大量的数据。早期一般是通过观察、实验等人工方式得到数据，数据量较小时可以用传统方式进行处理，比如统计某项活动的报名情况。
现在随着互联网、物联网的发展，又出现了哪些数据的获取方式呢？
学习目标
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随堂练习
知识点一：数据采集
1.传感器
一种能感受被测量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。可随时获取来自自然信源的数据。
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，并转化成电信号，进行适当处理后形成数据。
学习目标
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随堂练习
讨论：想想你手机里有哪些传感器？
距离传感器：防止误触，关闭屏幕来省电。
光线传感器：调节手机屏幕的亮度。
陀螺仪：能够感应各个方向的倾斜与速度，常用于玩游戏时。
红外线传感器：遥控器的功能。
重力传感器：屏幕自动旋转。
GPS：定位、测速、测量距离与导航等用途。
温度传感器：过热保护。
学习目标
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2.互联网
互联网也成了人们日常所需数据的主要来源。网络爬虫可在短时间内获取大量网络数据。网络爬虫是一种按照一定的规则，自动抓取网页上的数据的程序或脚本。和人浏览网页的行为类似，网络爬虫也是通过网页中的超链接在网页间跳转。
数据的获取方法已逐渐以机器获取为主。
学习目标
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知识点二：数字化
1.数字化概念
信息可用模拟信号和数字信号表达。将模拟信号转换成数字信号的过程称为数字化，一般需要经过采样、量化与编码。
模拟信号：在时间上和数值上连续的信号。
数字信号：在时间上和数值上不连续的（即离散的）信号。
学习目标
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2.数字化的过程
采样：将信号从连续时间（空间）域上的模拟信号转换到离散时间（空间）域上的离散信号的过程，通过采样器实现.
量化：将信号的连续取值近似为有限个离散值，离散信号经过量化后可用数值表示.经模数转换器（ADC）实现。
编码：将其他形式数据转换为二进制数据形式的数字信号。
学习目标
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学习目标
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知识点三：数制
1.数制的定义
即数的进制。一种记数方式，亦称进位计数法或位值计数法。用来表示数值的大小。
任何一种数制都包含两个基本要素：基和权。
基又叫基数，是组成该数制的数码个数，一般来说，K进制的基数就是K，包含K个数字。
权又叫权值，是指每一个数位上的1对应的数值，可以表示为基数的若干次幂（最低位为0次幂，从右至左加1递增）。
例：十进制数的基数为 ，十进制数123中最低位3的权值则是 ，2的权值则是 ，1的权值则是 ，所以十进制数123还可表示为：
10
100
101
102
3×100+2×101+1×102=123
学习目标
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2.各数制的特点
进制 二进制 八进制 十进制 十六进制
基本数码 0,1 0,1,2,3……7 0,1,2,3……7,8,9 0,1,2……8,9,A,B,C,D,E,F
进位规则 逢二进一 逢八进一 逢十进一 逢十六进一
在信息技术中，人们通常采用二进制、八进制、十进制、十六进制来表示信息。
学习目标
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3.数制的标识
为了区别各种进位制的数码通常用一个下标来表示该数的进制（十进制数可以省略），如：（10）2，（10）8 ，（10）10 ， （10）16 ，也可以在该数的最后以字母来表示：10B，10O ，10D ，10H
数据在计算机内部是以二进制方式进行存储和处理的。
学习目标
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4.数制的转化
(1)十进制和二进制相互转化（除2逆向取余法；按权展开求和法）
2 97 1
2 48 0
2 24 0
2 12 0
2 6 0
2 3 1
2 1 1
0
除到商为0为止
97D=1100001B
逆向取余数
1100001B
=1×20+0×21+0×22+0×23+0×24+1×25+1×26
=1+0+0+0+0+32+64
=97D
学习目标
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4.数制的转化
(2)十进制和八进制相互转化（除8逆向取余法；按权展开求和法）
8 97 1
8 12 4
8 1 1
0
除到商为0为止
97D=141O
逆向取余数
141O
=1×80+4×81+1×82
=1+32+64
=97D
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(3)十进制和十六进制相互转化（除16逆向取余法；按权展开求和法）
16 97 1
16 6 6
0
除到商为0为止
97D=61H
逆向取余数
61H
=1×160+6×161
=1+96
=97D
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(4)二进制和十六进制相互转化（从低位开始每四位8421法）
1100001B=61H
每4位二进制数转换成1位十六进制数
1100001B
0110
8421
0001
8421
6 1
61H
6=4+2
8421
1=1
8421
0110 0001
61H=1100001B
每1位十六进制数转换成4位二进制数
十进制 二进制 八进制 十六进制
0 0 0 0
1 1 1 1
2 10 2 2
3 11 3 3
4 100 4 4
5 101 5 5
6 110 6 6
7 111 7 7
8 1000 10 8
9 1001 11 9
10 1010 12 A
11 1011 13 B
12 1100 14 C
13 1101 15 D
14 1110 16 E
15 1111 17 F
常见进制数的转化
学习目标
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1.下列有关数据采集的说法错误的是（ ）
A.数据的获取法已逐渐以机器获取为主。
B.传感器随时获取网络数据。
C.网络爬虫通过网页中的超链接在网页间跳转快速获取数据。
D.用户可以通过应用程序接口（API）从互联网上采集所需数据。
B
传感器随时获取来自自然信源的数据,网络爬虫可在短时间内获取大量网络数据。由此,数据的获取方法已逐渐以机器获取为主。
学习目标
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2.下列说法正确的是（ ）
A.采样是将离散信号转换成为模拟信号。
B.在相同的时间内，采样频率越高，采集的样本数量越多，保真度越高。
C.通过采样定理可以确定采样频率的最大值。
D.将模拟信号转换成数字信号，不会引起失真。
B
采样定理：在一定条件下，用离散序列可以完全代表一个连续函数.它确定了信号带宽的上限以及捕获连续信号时所允许的采样频率下限.
学习目标
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3.比较模拟信号和数字信号的优缺点？
名称 优点 缺点
模拟信号
数字信号
进行远距离传输时哪种信号比较好？ 技术要求简单；精确的分辨率
抗干扰能力弱
抵抗电路干扰和环境干扰的能力强
技术要求复杂；
数模转化时会带来量化误差。
数字信号
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4.请同学们完成下面进制转化计算？
48(D)=_______ _(B) 110001(B)=_____(D)
65(D)=_________(H) 42(H)=_________(D)
1100010(B)=____(H) 61(H)=______ (B)
7F(H)=_________(D) 106(D)=______(H)
110000
49
41
66
62
1100001
127
6A

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