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《基于单片机控制的数字电压表的设计-开题报告》-单片机

资源清单:开题报告(字数4152)
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本资源内容包括:开题报告(字数4152)

一、《基于单片机控制的数字电压表的设计》-资源截图


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二、《基于单片机控制的数字电压表的设计》-资源简介:
毕业设计(论文)开题报告
 
设计(论文)题目:  基于单片机控制的数字电压表的设计   
院  系  名  称:   电气与信息工程      专  业  班  级:                
学  生  姓  名:                  导  师  姓  名:                  
开  题  时  间:     201xxx日   
 
一、 课题研究目的和意义
数字电压表(Digital Voltmeter)简称DVM,是采用数字化测量技术,把连续的模拟量(直流输入电压)转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。数字电压表可分为输入部分、A/D转换部分和显示部分。其中主要涉及单片机与A/D转换芯片的应用。通过对基于单片机的数字电压表的研究,了解51系列单片机的功能和特点,学习单片机的基本知识以及基于单片机做相关产品设计的基本思路和方法,并对单片机的编程进一步巩固,更加了解A/D转换的工作原理、实现方法与过程以及其应用。 
传统的指针式电压表功能单一、精度低,越来越不能满足如今数字化进程的需求。采用单片机的数字电压表精度高、分辨力高、功耗小、抗干扰能力强、可扩展性强、集成方便,还可与PC机进行实时通信。目前,数字电压表已被广泛用于工业自动化仪表、自动测试系统、电子及电工测量等智能化测量领域,并展示出强大的生命力。与此同时,由其扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表,也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。同时,数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心,可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如:温度计、湿度计、酸度计、厚度仪等),覆盖了电子、工业测量、自动化仪表等各个领域。因此,设计一种以单片机为基础结构简单、工作可靠、灵活性好的数字电压表是很有意义的。
二、 文献综述
  数字电压表在1952年由美国NLS公司首次从电位差计的自动化过程中研制成功。50多年来,数字电压表有了不断的进步和提高。数字电压表刚开始是4位显示,然后是5位、6位,而现在发展到7位、8位数码显示;从最初的一两种类型发展到原理不同的几十种类型;从最早的采用继电器、电子管发展到全晶体管、集成电路、微处理器;从一台仪器只能测一到两种参数到能测几十种参数的多用型;显示器件也从辉光数码管发展到等离子体管、发光二极管、液晶显示器等。数字电压表的体积和功耗越来越小,重量不断变轻,价格也逐步下降,可靠性越来越高,量程范围也逐步扩大。  随着我国现代化建设的发展,电子检测产品日新月异,特别是单片机的出现,正在引起测量控制仪表领域的新的技术革命。电子信息产业总体也面临一个较有利的发展环境。我国数字电压表产业发展研究报告阐述了世界数字电压表产业发展历程,分析了我国数字电压表产业发展现状与差距,开创性的提出了“新型数字电压表产业”及替代品产业概念,从四个维度“以人为本”、”科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确的界定了“新型数字电压表产业”及替代产品的内涵。根据“新型数字电压表产业”及替代品的评价体系和量化指标体系,从全新的角度对中国的数字电压表产业发展进行了推演和精准预测,在此基础上,对我国的行政区划和四大都市圈的数字电压表产业发展进行了全面研究。2.主要研究成果  数字电压表的高速发展,使它已成为实现测量自动化、提高工作效率**********************************************
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********************************************** 是采用数字化测量技术,把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低,不能满足数字化时代的需求。采用单片机的数字电压表,具有精度高、抗干扰能力强、可扩展性强、集成方便,可与PC进行实时通信等优点。由数字电压表扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表,也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。在现代电子科技的高速发展过程中,微型化、集成化、高密度化以及设备的高精度化已经成为一种长期的趋势,这就要求我们力求使用更精确的设备,其中当然包括测量工具。作为电子测量工具,对电压表的要求也越来越高。
(4)数字电压三、基本内容、拟解决的主要问题
设计内容
(1)了解直流数字电压表的基本概念,熟悉多点电压测量的实现方法;熟悉直流数字电压表的体系结构、实现方法及原理; 
(2)了解单片机的结构以及各部分功能的应用; 
(3)了解A/D转换的原理以及实现方法; 
(4)学习Protel、Keil、Proteus等工具; 
(5)学习分压电路的设计与应用;               
(6)学习自动换挡的原理及实现方法; 
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(3)数字电压表的读数由液晶屏显示; 
表能实现自动换挡; 
(5)数字电压表误差小于0.05V。  
 
拟解决的主要问题:
    1、实现对温室温湿度参数的实时采集。由单片机对数据进行检测、数据处理实现温湿度的智能测量。
    2、实现超限数据的及时报警。当系统采集的数据首先与系统初始化设定的温湿度的上下限进行比较,如超限就会发出报警;之后如有人为按键设定了温湿度上下限报警值,采集的数据就与刚设定的值进行比较。
    3、现场监测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。
4、长时间测量数据功能。
 
四、整体方案
设计数字电压表有多种设计方法,方案也是多种多样的,由于大规模集成电路数字芯片的高速发展,各种数字芯片品种多样,模拟数据的采集部分具有多样性,进而又造成对数据的处理及显示的方式的多样性。又由于在现实的工作生活中,电压表所需测量的电压范围是比较大的,基本上高于A/D转换芯片的基准电压,所以必须要对输入电压进行分压处理,分压的方式方法不尽相同,设计方案也多种多样。 
由此结合设计要求选择由单片机及数字芯片构建数字电压表。一台典型的直流数字电压表主要包括三大模块:A/D转换模块、数据处理模块及显示模块。该系统以单片机和A/D转换器为核心内件。单片机种类繁多,但功能及性能上大同小异,相比之下A/D转换和多路测量就是方案确定的一个关键点。下面主要介绍两个方案: 
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该数字电压表以单片机和A/D转换器为核心内件,能够在单片机的控制下监测三路输入电压值,用A/D转换器对输入0-16V的模拟电压进行数字化处理,通过逻辑运算处理得到测量结果并实现量程自动转换,测量的电压值最终通过液晶屏显示。 
数字电压表分为高、低量程电压测量档:低量程电压测量档直接接入A/D转换器,高量程电压测量档需经过分压电路分压后接入A/D转换器。首先,待测模拟电压默认接入高量程电压测量。其次,A/D转换对输入的模拟信号进行模-数转换,控制核心AT89S51再对转换的结果进行各种运算处理,与设定值进行比较,并发出相应信号控制量程的切换,最终得出相应电压值。最后,单片机驱动输出装置LCD显示相应输入端和电压值
 基于单片机控制的数字电压表的设计开题报告
 图1  整体框图
五、技术路线
首先,了解单片机控制的基本原理,掌握单片机系统设计的基本方法。学习Protel的使用方法,打好理论基础。其次,对系统总体框架进行分析,根据系统所要实现的指标,设计基于单片机的数字电压表的硬件系统,在keil C环境下完成单片机的软件的设计,并进行仿真,并根据出现的问题不断修改,以达到设计要求。仿真到达预期效果后,制作印制电路板即PCB板,经过一系列加工,最终完成实物的制作。
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六、进度安排
1、第一周~第三周,查资料、交开题报告。
2、第四周~第五周,查资料、确定系统总体设计方案。
3、第六周~第九周,硬件部分设计。
4、第十周~第十二周,软件部分设计。
5、第十三周~第十五周,完成毕业设计初稿提交指导教师审查;
6、第十六周,6月20日前 完成打印图纸、说明书,准备答辩。
 
参考文献
[1] 周立功编著. 增强型80C51单片机速成与实战[M] .北京:北京航空航天大学出版社 2003
[2] 鲍可进主编. C8051F单片机原理及应用[M] .北京:中国电力出版社,2006  
[3] 吴金戍等. 8051单片机实践与应用[M] . 北京:清华大学出版社, 2002
[4] 电路设计与制版 protel 99 高级应用[M] . 北京:人民邮电出版社,2000(2001重印) 
[5] 王庆.  Protel 99 SE & DXP电路设计教程[M]. 北京:电子工业出版社, 2006
[6] 童诗白 华成英. 模拟电子技术基础[M] . 北京:高等教育出版社,2001(2003重印)
[7] 苏伟斌. 8051系列单片机应用手册[M]. 北京:科学出版社,1993
[8] 张友德等. 单片微型机原理、应用与实验[M]. 上海:复旦大学出版社,2000
[9] 吕能元等. MCS-51单片微型计算机原理接口技术应用实例[M]. 北京:科学出版社,1993
[10] 张凯,周陬等. LabVIEW虚拟仪器工程设计与开发[M] . 北京:国防工业出版社, 2004.6

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