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| 一、论文名称及项目来源 名称：基于STM32的电压采集系统 来源：自拟 |
| 二、研究目的和意义 随着社会科学技术的高速发展，以及各种精密仪器的的快速发展，人们对电压的精度提出越来越高的要求, 而传统的模拟指针式电压表，因为传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候非常不方便还经常出错，已经远远无法满足科学技术的需要。 上世纪50年代初，60年代末出现的数字电压表最初是伺服步进电子管比较式，其优点是准确度比较高，但是采样速度较慢，体积重达几十公斤。继之出现了谐波式电压表，它的速度方面稍有提高但准确度低，稳定性差，再后来出现了比较式仪表改进逐次渐进式结构，它不仅保持了比较是准确度高的优点，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺点就是抗干扰能力差，很容易受到外界因素的影响，随后，在谐波式的基础上双引申出阶梯波式，它的唯一进步就是成本降低了，可是准确度，速度及抗干扰能力都未提高。 在直流数字电压表系统中，单片机更是取代了由齿轮调节延迟时间的表盘旧式市发展速度，成为日后此系统中的核心部分。由于单片机具有一些突出的优点：体积小、重量轻、电源单一、功能强、价格低；数据大都在单片机内部传送，运行速度快、抗干扰能力强、可靠性高，所以采用基于单片机的电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常的方便，抗干扰能力强，可扩展性强等优点正在高速发展。单片机目前被广泛的应用于测控系统、数据采集、智能仪器仪表、机电一体化产品、智能接口、计算机通信以及单片机的多级系统等领域。 本设计将用AD转换芯片对模拟信号进行转换，AD转换芯片的基准电压端，被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。AD转换芯片将被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号。然后再通过对单片机STM32进行软件编程，使单片机按规定的时序采集这些数字信号，通过一定的算法计算算出被测量电压值，最后驱动数码管进行电压显示。 |
| 三、国内外研究现状和发展趋势 数字电压表作为电压表的一个分支，在近五十年间得到巨大发展，构成数字电压表的核心器件已从早期的中小规模电路跨入到大规模ASIC(专用集成电路)阶段。数字电压表涉及的范围也从传统的测量扩展至自动控制、传感、通信等领域，展示了广阔的应用前景。 传统电压表的设计思路主要分为：用电流计和电阻构成的电压表；用中小规模集成电路构成的电压表；用大规模ASIC(专用集成电路)构成的电压表。这几中电压表设计方式各有优势和缺点，分别适用于几种特定的应用环境，同时，也为很多新颖的电压表的设计所借鉴和依据。 近入21世纪，随着信息技术一日千里的发展，电压表也必经历从单一测量向数据处理、自动控制等多功能过度的这一历程，特别是计算机技术的发展必将出现智能化技术。目前，数字化仪器与微处理器取得令人瞩目的进展，就其技术背景而言，一个内藏微处理器的仪表意味着计算机技术向仪器仪表的移植，它所具有的软件功能使仪器呈现出有某种延伸，强化的作用。这相对于过去传统的、纯硬件的仪器来说是一种新的突破，其发展潜力十分巨大，这已为70年代以来仪表发展的历史所证实。 十几年来智能仪器虽然有了很大的发展，从智能仪表的内涵，从软件的角度上看，软件的作用还远未发挥出来，这里有许多的领域等待着去开发。智能仪表最终必然会与人工智能联系起来开创出全新的仪器。从这个观点看，目前的智能仪器尚处于“幼年时期”。所以，就仪表的发展看来电压表会朝着具有微控制处理单元的智能仪表方向发展。 |
| 四、主要研究内容、要解决的问题及本文的初步方案 本次设计要求以单片机为基础制作数字电压表。 主要内容：A/D转换原理、STM32系列单片机的使用和LED数码管的使用方法、译码、显示过程。 预期的功能（要解决的问题）：三位直流数字电压表；量程范围为-5V-5V精确到小数点后两位；数字电压表的LED上显示相应电压值 。 初步方案：本系统主要通过硬件设计、软件编程手段来实现功能。第一，根据设计要求制作出能完成设计功能电路图。第二，根据电路图编写程序控制单片机（C语言），使单片机控制A/D转换器进行模数转换，并在LED上面显示出来对应的电压值。 |
| 五、工作的主要阶段、进度和完成时间 第1周―第2周：查阅资料，理解毕设内容，熟悉背景知识，撰写开题报告； 第3周－第7周：学习STM32单片机，复习数电，C语言等相关知识； 第8周- 第14周：完成STM32单片机上电路部分的具体设计和搭建； 第15周－第17周：完成C语言程序部分； 第18周－第20周：撰写论文，准备毕设答辩。 |
| 六、已进行的前期准备工作 收集相关资料，了解毕设内容及要完成的工作，对毕设工作进行初步规划。 阅读一些相关的书籍论文： 刘军《例说STM32》 北京航空航天大学出版社 陈彦辉 冯毛官 胡力山《数字逻辑电路基础》 西安电子科技大学出版社 Stephen Prata（姜佑译）《C Primer Plus》 人民邮电出版社 |
| 毕业要求指标点 | 比例 | 分数等级 | 得 分 | |||
| A | B | C | D | | ||
| 2.3理解工程活动中获取相关信息的必要性与基本方法； | 15% | 14-15 | 12-13 | 9-11 | 0-8 | |
| 3.1能够将专业讲授课程中的创新性思想及意识在工程设计过程中体现； | 10% | 10 | 8-9 | 5-7 | 0-4 | |
| 6.1在解决相关专业复杂工程问题过程中，能基于专业相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响； | 20% | 18-20 | 15-17 | 12-14 | 0-11 | |
| 6.2理解因方案实施可能会产生的后果及应承担的责任； | 15% | 14-15 | 12-13 | 9-11 | 0-8 | |
| 7.1能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响；理解用技术手段降低其负面影响的作用与其局限性； | 15% | 14-15 | 12-13 | 9-11 | 0-8 | |
| 10.4对专业领域相关的国际状况有基本了解； | 25% | 23-25 | 20-22 | 17-19 | 0-16 | |
| 总 分 | | | | | | |
| 注：90-100分为优秀，76-90分为良好，61-75分为合格，60分以下为差。 | ||||||
| 指导教师意见 签名 年 月 日 | ||||||
| 学院审核意见 签名 2018年1月 10日 | ||||||
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