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| 一、論文名稱及項目來源 名稱：基于STM32的電壓采集系統(tǒng) 來源：自擬 |
| 二、研究目的和意義 隨著社會科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，以及各種精密儀器的的快速發(fā)展，人們對電壓的精度提出越來越高的要求, 而傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表，因為傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時候非常不方便還經(jīng)常出錯，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足科學(xué)技術(shù)的需要。 上世紀(jì)50年代初，60年代末出現(xiàn)的數(shù)字電壓表最初是伺服步進(jìn)電子管比較式，其優(yōu)點是準(zhǔn)確度比較高，但是采樣速度較慢，體積重達(dá)幾十公斤。繼之出現(xiàn)了諧波式電壓表，它的速度方面稍有提高但準(zhǔn)確度低，穩(wěn)定性差，再后來出現(xiàn)了比較式儀表改進(jìn)逐次漸進(jìn)式結(jié)構(gòu)，它不僅保持了比較是準(zhǔn)確度高的優(yōu)點，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺點就是抗干擾能力差，很容易受到外界因素的影響，隨后，在諧波式的基礎(chǔ)上雙引申出階梯波式，它的唯一進(jìn)步就是成本降低了，可是準(zhǔn)確度，速度及抗干擾能力都未提高。 在直流數(shù)字電壓表系統(tǒng)中，單片機(jī)更是取代了由齒輪調(diào)節(jié)延遲時間的表盤舊式市發(fā)展速度，成為日后此系統(tǒng)中的核心部分。由于單片機(jī)具有一些突出的優(yōu)點：體積小、重量輕、電源單一、功能強(qiáng)、價格低；數(shù)據(jù)大都在單片機(jī)內(nèi)部傳送，運行速度快、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，所以采用基于單片機(jī)的電壓表由于測量精度高，速度快，讀數(shù)時也非常的方便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點正在高速發(fā)展。單片機(jī)目前被廣泛的應(yīng)用于測控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、智能儀器儀表、機(jī)電一體化產(chǎn)品、智能接口、計算機(jī)通信以及單片機(jī)的多級系統(tǒng)等領(lǐng)域。 本設(shè)計將用AD轉(zhuǎn)換芯片對模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓端，被測量電壓輸入端分別輸入基準(zhǔn)電壓和被測電壓。AD轉(zhuǎn)換芯片將被測量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號。然后再通過對單片機(jī)STM32進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)按規(guī)定的時序采集這些數(shù)字信號，通過一定的算法計算算出被測量電壓值，最后驅(qū)動數(shù)碼管進(jìn)行電壓顯示。 |
| 三、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 數(shù)字電壓表作為電壓表的一個分支，在近五十年間得到巨大發(fā)展，構(gòu)成數(shù)字電壓表的核心器件已從早期的中小規(guī)模電路跨入到大規(guī)模ASIC(專用集成電路)階段。數(shù)字電壓表涉及的范圍也從傳統(tǒng)的測量擴(kuò)展至自動控制、傳感、通信等領(lǐng)域，展示了廣闊的應(yīng)用前景。 傳統(tǒng)電壓表的設(shè)計思路主要分為：用電流計和電阻構(gòu)成的電壓表；用中小規(guī)模集成電路構(gòu)成的電壓表；用大規(guī)模ASIC(專用集成電路)構(gòu)成的電壓表。這幾中電壓表設(shè)計方式各有優(yōu)勢和缺點，分別適用于幾種特定的應(yīng)用環(huán)境，同時，也為很多新穎的電壓表的設(shè)計所借鑒和依據(jù)。 近入21世紀(jì)，隨著信息技術(shù)一日千里的發(fā)展，電壓表也必經(jīng)歷從單一測量向數(shù)據(jù)處理、自動控制等多功能過度的這一歷程，特別是計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展必將出現(xiàn)智能化技術(shù)。目前，數(shù)字化儀器與微處理器取得令人矚目的進(jìn)展，就其技術(shù)背景而言，一個內(nèi)藏微處理器的儀表意味著計算機(jī)技術(shù)向儀器儀表的移植，它所具有的軟件功能使儀器呈現(xiàn)出有某種延伸，強(qiáng)化的作用。這相對于過去傳統(tǒng)的、純硬件的儀器來說是一種新的突破，其發(fā)展?jié)摿κ志薮螅@已為70年代以來儀表發(fā)展的歷史所證實。 十幾年來智能儀器雖然有了很大的發(fā)展，從智能儀表的內(nèi)涵，從軟件的角度上看，軟件的作用還遠(yuǎn)未發(fā)揮出來，這里有許多的領(lǐng)域等待著去開發(fā)。智能儀表最終必然會與人工智能聯(lián)系起來開創(chuàng)出全新的儀器。從這個觀點看，目前的智能儀器尚處于“幼年時期”。所以，就儀表的發(fā)展看來電壓表會朝著具有微控制處理單元的智能儀表方向發(fā)展。 |
| 四、主要研究內(nèi)容、要解決的問題及本文的初步方案 本次設(shè)計要求以單片機(jī)為基礎(chǔ)制作數(shù)字電壓表。 主要內(nèi)容：A/D轉(zhuǎn)換原理、STM32系列單片機(jī)的使用和LED數(shù)碼管的使用方法、譯碼、顯示過程。 預(yù)期的功能（要解決的問題）：三位直流數(shù)字電壓表；量程范圍為-5V-5V精確到小數(shù)點后兩位；數(shù)字電壓表的LED上顯示相應(yīng)電壓值 。 初步方案：本系統(tǒng)主要通過硬件設(shè)計、軟件編程手段來實現(xiàn)功能。第一，根據(jù)設(shè)計要求制作出能完成設(shè)計功能電路圖。第二，根據(jù)電路圖編寫程序控制單片機(jī)（C語言），使單片機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并在LED上面顯示出來對應(yīng)的電壓值。 |
| 五、工作的主要階段、進(jìn)度和完成時間 第1周―第2周：查閱資料，理解畢設(shè)內(nèi)容，熟悉背景知識，撰寫開題報告； 第3周－第7周：學(xué)習(xí)STM32單片機(jī)，復(fù)習(xí)數(shù)電，C語言等相關(guān)知識； 第8周- 第14周：完成STM32單片機(jī)上電路部分的具體設(shè)計和搭建； 第15周－第17周：完成C語言程序部分； 第18周－第20周：撰寫論文，準(zhǔn)備畢設(shè)答辯。 |
| 六、已進(jìn)行的前期準(zhǔn)備工作 收集相關(guān)資料，了解畢設(shè)內(nèi)容及要完成的工作，對畢設(shè)工作進(jìn)行初步規(guī)劃。 閱讀一些相關(guān)的書籍論文： 劉軍《例說STM32》 北京航空航天大學(xué)出版社 陳彥輝 馮毛官 胡力山《數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)》 西安電子科技大學(xué)出版社 Stephen Prata（姜佑譯）《C Primer Plus》 人民郵電出版社 |
| 畢業(yè)要求指標(biāo)點 | 比例 | 分?jǐn)?shù)等級 | 得 分 | |||
| A | B | C | D | | ||
| 2.3理解工程活動中獲取相關(guān)信息的必要性與基本方法； | 15% | 14-15 | 12-13 | 9-11 | 0-8 | |
| 3.1能夠?qū)I(yè)講授課程中的創(chuàng)新性思想及意識在工程設(shè)計過程中體現(xiàn)； | 10% | 10 | 8-9 | 5-7 | 0-4 | |
| 6.1在解決相關(guān)專業(yè)復(fù)雜工程問題過程中，能基于專業(yè)相關(guān)背景知識進(jìn)行合理分析，評價專業(yè)工程實踐和復(fù)雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響； | 20% | 18-20 | 15-17 | 12-14 | 0-11 | |
| 6.2理解因方案實施可能會產(chǎn)生的后果及應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任； | 15% | 14-15 | 12-13 | 9-11 | 0-8 | |
| 7.1能夠理解和評價針對復(fù)雜工程問題的工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響；理解用技術(shù)手段降低其負(fù)面影響的作用與其局限性； | 15% | 14-15 | 12-13 | 9-11 | 0-8 | |
| 10.4對專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的國際狀況有基本了解； | 25% | 23-25 | 20-22 | 17-19 | 0-16 | |
| 總 分 | | | | | | |
| 注：90-100分為優(yōu)秀，76-90分為良好，61-75分為合格，60分以下為差。 | ||||||
| 指導(dǎo)教師意見 簽名 年 月 日 | ||||||
| 學(xué)院審核意見 簽名 2018年1月 10日 | ||||||
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