《基于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計》開題報告2600字

開題報告學生姓名年級專業(yè)論文題目基于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計指導教師文獻綜述（包括課題現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢）1.國內(nèi)研究現(xiàn)狀通過查閱資料文獻，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)對于電壓表的描述，主要是以仿真的形式來研究的。朱志珍研究并設計了以單片機為主體的，用來測量電壓的簡易電壓表，主要介紹了電路的硬件部分。劉景武介紹了國外的一些數(shù)字電壓表，這些電壓表都具有代表性，并且列出了電壓表的各種參數(shù)。同時，有關于仿真軟件和單片機的介紹，孫萬麟通過設計全雙工通信電路，介紹了Proteus軟件，以及如何仿真實驗，能讓我們更熟練地使用Proteus。王曉彥講了STM32單片機，介紹了他功能與使用原理，幫助我們詳細了解該系列單片機。王超分析了單片機的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，有助于我們理解數(shù)模轉(zhuǎn)換的原理。2.國外研究現(xiàn)狀同時，也查閱了一些外文文獻，國外的研究會具體到某一個模塊上。BapatVM講述了數(shù)字電壓表的用途，并且對各種數(shù)字電壓表作了簡要介紹。CasciatiF,介紹了單片機在數(shù)據(jù)收集方面的強大之處。YuqingS介紹了一種非接觸式的電壓測量儀表,同樣也是利用STM32來實現(xiàn)的,他里面的放大電壓的電路,電源電路,以及報警電路等,對我們設計單片機電路有很大幫助。EspelP提到了20至400HZ的商用電壓表的數(shù)模轉(zhuǎn)換的性能,并且進行了相關實驗。還查閱了一些關于單片機原理介紹的文獻，其中，YueJ講到單片機可以對信號進行控制,可以讓我們了解單片機的內(nèi)部工作原理。ZhangW,對直流數(shù)字電壓表的測量精度進行了實驗分析,得出測量誤差在允許范圍之內(nèi)。研究現(xiàn)狀小結(jié)現(xiàn)如今，數(shù)字電壓表的設計和開發(fā)，已經(jīng)經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展和演變，擁有了多種類型和功能，而傳統(tǒng)的電壓表因為他們的缺點被逐漸替代，例如要對遠程的電壓進行測量，這就需要數(shù)字式電壓表來完成，基于單片機的數(shù)字電壓表可以很好地完成這個任務，利用遠程信號采集裝置對電壓值進行采集并且輸入到系統(tǒng)中，然后在內(nèi)部進行數(shù)據(jù)處理，最后輸出測得的數(shù)字量電壓值，極大地方便了人們的工作。這些都是傳統(tǒng)的那些電壓表無法比較的，因此數(shù)字式電壓表的研究與開發(fā)具有良好的前景。發(fā)展趨勢現(xiàn)在，數(shù)字化的電壓表已經(jīng)有很多，由于傳統(tǒng)的電壓表利用指針來指向讀數(shù)，依靠人眼來判斷讀數(shù)，可能會由于人為因素，從而造成讀數(shù)產(chǎn)出較大誤差，而且其功能單一，只能測量固定的電壓值，所以逐漸被淘汰。而數(shù)字式電壓表由于測量精確度高，讀數(shù)準確，外界對其影響小，所以被用在電力電子等領域，前景廣闊。數(shù)字電壓表具有以下特點：（1）準確度高，精度可到幾mV，遠遠超過傳統(tǒng)的電磁式電壓表。（2）測量速度快，利用單片機進行數(shù)據(jù)處理，因此他處理數(shù)據(jù)的速度比傳統(tǒng)電壓表要快。（3）顯示數(shù)值清晰，讀數(shù)準確，可以避免人為因素對于測量的誤差，從而確保讀數(shù)的準確性，同時，他還可以標注測量項目的符號，方便人們的讀數(shù)。（4）抗干擾能力強，由于使用數(shù)字電壓表對電壓進行測量時，讀數(shù)可以直觀的體現(xiàn)在液晶顯示屏上，且內(nèi)部擁有濾波電容，采用數(shù)字濾波，可以有效排除外來因素的干擾，保證讀數(shù)的客觀性。（5）數(shù)字電壓表集成度高，把所有功能集中到一塊芯片上面，體積小，因而整個系統(tǒng)功率耗能較低。數(shù)字式電壓表一開始是電子管比較式，優(yōu)點是測量準確度比較高，但測量速度較慢，而且體積比較大，不利于實驗的大量使用。之后的速度提高的諧波式電壓表，準確度不夠，也因此被逐漸淘汰。直到現(xiàn)在，出現(xiàn)了數(shù)字式電壓表，而且現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展的相當成熟，不僅僅可以測量電壓，還可以用來測量其他參數(shù)。利用集成電路中的單片機來對電壓進行處理，精確度提升很大，而且測量速度比以往的電壓表要快，已經(jīng)成為了電氣，電子，電工等各個領域用來測量電壓的最佳選擇。不僅如此，其制造和維護價格也比機械式電壓表要便宜。[1]孫萬麟.基于Proteus的單片機通信電路設計[J].實驗室研究與探索,2016,35(10):135-138.[2]王曉彥.STM32單片機原理及硬件電路設計[J].南方農(nóng)機,2020,51(14):163-164.[3]吳順柳.基于單片機的高精度數(shù)字電壓表的設計[J].電子制作,2021(21):87-89+69.[4]王超,湯吉昀,宋莉莉.基于Proteus的單片機模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設計與仿真[J].實驗室研究與探索,2019,38(01):123-127.[5]劉帥,周世杰,鄭凡非.基于單片機的數(shù)字電壓表設計實現(xiàn)[J].數(shù)字技術與應用,2019,37(02):166-167.[6]李輝.STM32單片機的原理分析與硬件電路設計[J].電子測試,2018(14):31+26.[7]周惠文.單片機技術在智能化電子產(chǎn)品中的運用策略[J].信息記錄材料,2021,22(12):137-138.[8]張苗.液晶顯示原理研究及顯示缺陷分析[J].電子世界,2020(07):83-84.[9]齊祥明.基于單片機的量程轉(zhuǎn)換數(shù)字電壓表設計[J].廊坊師范學院學報(自然科學版),2019,19(04):38-41.[10]孫婧波.基于單片機的數(shù)字電壓表設計[J].電子制作,2020(24):16-18.主要研究內(nèi)容、方法及預期目的內(nèi)容：本次設計的是數(shù)字電壓表，用STM32F103R6單片機，他具有精度高等優(yōu)點，對于他的研究對我們認識電壓表具有很好的促進作用。此次設計可以鍛煉自己的實踐能力，通過了解數(shù)字電壓表的結(jié)構(gòu)，以及工作原理，利用自己編寫的C語言代碼，將其拷入到系統(tǒng)仿真圖中，使數(shù)字電壓表能正常工作。數(shù)字電壓表在我們生活和工作的方方面面都可以被用到，所以對數(shù)字電壓表的研究和設計就顯得非常重要。本次設計的主要研究內(nèi)容如下：（1）了解STM32單片機的基本概念和原理，熟悉其工作原理和各個I/O口的功能。（2）熟悉數(shù)字電壓表的體系結(jié)構(gòu)、了解工作原理，熟練使用Proteus軟件。（3）掌握數(shù)字電壓表的各項主要性能指標。本次設計的具體目標如下：（1）分為三檔量程：0～0.5V，0.5～1V，1～3VADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>齊祥明</Author><Year>2019</Year><RecNum>120</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[11]</style></DisplayText><record><rec-number>120</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="wtdevs25rs0w9ue5edwpzf0pwax0v5f0z5r9"timestamp="1650101896">120</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>齊祥明</author></authors></contributors><auth-address>安慶職業(yè)技術學院;</auth-address><titles><title>基于單片機的量程轉(zhuǎn)換數(shù)字電壓表設計</title><secondary-title>廊坊師范學院學報(自然科學版)</secondary-title></titles><periodical><full-title>廊坊師范學院學報(自然科學版)</full-title></periodical><pages>38-41</pages><volume>19</volume><number>04</number><keywords><keyword>單片機</keyword><keyword>量程轉(zhuǎn)換</keyword><keyword>ADC0831</keyword><keyword>數(shù)字電壓表</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><isbn>1674-3229</isbn><call-num>13-1391/N</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[11]；（2）數(shù)字電壓表測量的最小分辨率為1mV；（3）可以根據(jù)輸入的電壓值大小來自動選擇量程；（4）采用字符液晶LM016L顯示。方法：本設計選用STM32F103R6單片機來進行實驗，內(nèi)部有12位的ADC模塊，可以將輸入的電壓進行數(shù)字化，進而輸出。利用LM016L顯示轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，時鐘電路提供時鐘和周期，復位電路用來進行初始化，量程轉(zhuǎn)換可以利用軟件方式實現(xiàn)，由于該單片機引腳能承受的最大電壓為3.3V，因此需要有報警電路，當電壓超過3.3V時，可以通過報警電路中的蜂鳴器發(fā)出聲音來進行提示。預期目標：利用Keil5進行編寫C語言程序，利用Proteus8搭建電路原理圖，來實現(xiàn)數(shù)字電壓表對于電壓的測量，并且研究其測量的準確性和精度，電路里面使用STM32系列單片機，數(shù)模轉(zhuǎn)換用內(nèi)部自帶ADC，用LM016L顯示電壓值，而且采用了低壓差穩(wěn)壓器LM1117DT-3.3作為供電電源電路，通過軟件方式實現(xiàn)了量程的自動轉(zhuǎn)換。課題進度計劃1選題20