搜索
1毕业设计（论文）开题报告题目专业名称班级学号学生姓名指导教师填表日期年月日2一、选题依据及意义电工参数一般包括电压、电流、功率、频率、功率因数等。在电网调度自动化设备中，需要配置多只测量、显示上述电工参数的镶嵌式面板表。如电压表、电流表、功率表等等，其一般均为指针式面板表，精度低，可视距离近，数据需要人工抄录，浪费人力资源，数据管理不便，容易出错。近年来，随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现，特别是单片机的应用，正在引起测量、控制仪表领域新的技术革命。智能化微机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用已经渗透到国民经济的各个部门。不但国防技术、航空、航天、铁路、冶金、化工等产业，就连在日常生活中也得到广泛的应用。发展较早的是模拟式仪表，其主要有动圈式和自动平衡式两种。它的结构简单、成本低廉。但其也存在一定的局限性主要表现在:第一、进一步提高仪表精度十分困难，动圈式仪表目前只能做到一级，自动平衡式仪表结构相对复杂，精度一般在0.5级，若采用闭环结构虽可以提高精度，但随之而来的却是结构相当的复杂，成本也会大幅提高。第二、模拟仪表测量的速度受到了限制，对于被测参数变化极快的测量和显示，模拟智能交流电压表的研究仪表儿乎无法适应。第三、采用模拟仪表不利于信息处理和加工，无法满足现代化生产的要求。与模拟仪表相对应，智能化数字仪表精度高、灵敏度高、无读数误差而且方便数据传输和处理，适应现代化生产生活的需要。本着改造传统面板式仪表的目的，采用单片机作为测量仪器的主控制器，设计出可与上位计算机进行通信的新型智能交流电压表。以单片机为主体的新型智能仪表将计算机技术与测量控制技术结合在一起，在测量过程自动化，测量结果数据处理以及功能的多样化方面将有所进步。本设计研究的智能交流电压表可用于成套电器的电压信号的测量和显示，代替传统的指针式面板表，读数直观、准确，并具有和计算机通信的能力。性能价格比高，是新一代的智能型仪表，具有可观的经济效益和社会效益。二、国内外研究概况及发展趋势智能仪器/仪表是计算机技术向测量仪器移植的产物。是含有微计算机或微处理器的测量仪器。由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，有着智能的作用(表现为智能的延伸或加强等)，因而被称之为智能仪器。这一观点已逐渐被国内外学术界所接受。3传统的手持式万用表，在采用了单片微机控制之后，功能更加多样，使用更加方便、可靠，而且准确度大为提高。如读数为4.5位的万用表，除可测量传统的直流电压、电流及电阻外，对交流电压及电流测量可为真有效值响应；测频率时，范围可扩展到10Hz至1MHz；测温度时，范围可扩展到-60至20℃；可测量电容及电感，可进行电平(分贝值)测量，可实现自动量程切换，有极性显示及输入过载保护等白动化功能，可对测量结果作简单的误差计算。有的万用表还可在数字显示器下面外加光条显示器，以提高对被测信号波动变化倾向的判断能力。到80年代初期，高性能的数字万用表，读数已达7.5位至8.5位，其分辨率直流电压可达0.01V，交流电压可达0.1V。其24小时准确度，直流电压可达2PPM(PPM为百万分之一)，交流电压可达0.01%，真有效值响应、频率覆盖可从音频(2OkHz)到底频(1Hz)，波形因数(峰值/有效值)可达5:1。其数据处理功能一般包括:百分误差、绝对误差、最大值及最小值、峰一峰值、平均值、有效值、方差及标准差等。有的仪器可以在数日内进行采样时间间隔可调的自动跟踪测量及自动储存数据等。智能仪器以及计算机系统本身的发展使得其硬件结构及软件内涵越来越复杂，随之而来的是对其工作状态的检验及故障诊断就显得非常重要，为了解决此类问题，出现了一种新型仪器一故障诊断仪(Troubleshooter)，面向以计算机为主体的数字系统(或智能仪器)的故障诊断仪。它一般是通过特定的适配器与被检验系统相联，在专用软件包的支持下进行故障诊断，它不仅可发现故障的性能及范围，有时还可以精确的定位到故障元件。由于微计算机的内存容量不断增加，工作速度的不断提高，因而使其数据处理的能力极大的改善，这样就可以把动态信号分析技术引入智能仪器之中。一个内藏微计算机的智能仪器意味着计算机技术向仪器的移植，它所具有的软件功能使仪器呈现出某种智能的(延伸、强化等)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年代以来智能仪器发展的历史所证实。综上所述，十几年来智能仪器虽然有了很大的发展，但总的看来，人们还是较习惯于从硬件的角度做工作，这是由于设计者的(硬件)技术背景，LSI器件不断迅速更新的冲击以及在现阶段仪器硬件更新的裕量还很大等因素所造成的。这种趋势虽然仍会继续下去，但从智能仪器的内涵，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。智能仪器最终必然会与人工智能联系起来创造出全新的仪器，从这个观点看，目前的智能仪器尚处于“幼年时期”。4三、课题研究内容及设计方案1.研究内容:掌握数字智能交流电压表的工作原理,电压的测量范围为0V～750V，利用单片机组成检测和显示系统，完成检测、显示功能以及数据传输的功能。利用计算机对所记录电压值进行显示、保存，并形成相应图形予以直观显示，表明当前电压情况。2、设计方案：根据研究内容，智能交流电压表采用单片机作为主处理器，系统主要由信号采集放大单元、A/D转换单元、时钟计时单元、显示单元、与上位机(PC机)通信单元等几个功能模块组成，设计硬件原理框图如图1所示:图1硬件原理框图在电压输入模块中被测交流电压经降压得到与输入被测电压成比例的交流电压值，输入到信号采样单元。智能电压表的硬件电路设计采用简单的直流采样的方法，在信号采集放大单元中经过运算放大器放大、线性整流以及滤波后得到与输入电压成比例的直流电压值。在A/D转换模块中直流电压由压频转换芯片转换成相应的脉冲信号，由单片机在规定的时间内(200ms)，对脉冲信号进行计数，可间接求得输入电压的有效值，从而完成A/D转换的功能。被测量的为工频OV-750V交流电压，根据电压频率转换公式,可得出A/D转换精度。作为智能交流电电压表设计的核心部分，采用电压/频率转换的方法实现A/D转换，满足精度要求。在键盘显示单元中由单片机对A/D转换的结果进行标度变换，得到被测电压数值(BCD码)，通过单片机驱动四个LED数码管显示结果，实现键盘显示管理。交流信号采样单元键盘显示单元A/D转换单元电压输入单片机时钟单元与上位PC机通信单元5智能交流电压表有简单的监控功能，在时钟单元模块中每一小时由时钟芯片通过中断方式要求单片机记录当时电压数值，并记录电压值，通过电压表，达到了监控交流电压有效值变化的目的。在与上位机(PC机)通信单元模块中设计通信端口，由上位机对所记录电压值进行显示、保存，并形成相应图形予以直观显示，表明当前电压情况。并编写上位机监控程序，使系统中原本孤立的显示仪表，变成了控制计算机的“眼睛”，使操作人员通过上位计算机就可了解系统的电压情况。成为名副其实的“智能”电压表。四、目标、主要特色及工作进度1、设计目标：设计一交流电压表，下位机以单片机作为控制核心，选用LED数码管显示电压值，上位PC机对电压值进行监控，对所记录电压值进行显示、保存，并形成相应图形予以直观显示，表明当前电压情况。通过智能交流电压表，达到了监控交流电压有效值变化的目的。测量范围：0V~750V。2、主要特色：仪表精度高、灵敏度高、无读数误差而且方便数据传输和处理，适应现代化生产生活的需要。读数直观、准确，并具有和计算机通信的能力，性能价格比高，具有可观的经济效益和社会效益。3、工作进度：第1周-第3周:资料查找、方案论证、英文资料翻译、开题报告撰写。第4周-第6周:学习相关的理论，完成软件的需求分析。第7周-第11周:完成软件功能设计，进行程序编码及初步调试。第12周-第14周:完成系统的所有功能，并对系统进行功能调试。第15周-第17周:毕业论文撰写。第18周:准备答辩。五、主要参考文献（参考文献10~15篇，其中至少1篇英文文献）[1].高天光.传感器与信号调理技术.北京:科学出版社，2002[2].丁镇生.传感器技术应用.北京:电子工业出版社，1998[3].宗华光、李大塞.多单片机应用技术.北京:国防工业出版社,2003[4].张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术.北京:国防工业出版社,2004[5].何希才.传感器及其应用.北京:国防工业出版社,2000[6].马骏.温度数据采集测试系统设计[J].机电工程技术2005.34(10).17-206[7].蔡宪承．家电常用控制电路与传感器［M］．北京:北京电子工业出版社，1993[8].沈德金，陈粤初．MCS－51系列单片机接口电路与应用程序实例［M］．北京:北京航空航天大学出版社，1990．[9].M.MorrisMano.DigitalDesignThirdEdition［M］HigherEducationPress2002[10].鲍健等.用单片机直接驱动液晶显示器.量子电子学报,2005,22（4）：651~652[11].韩瑜.焦小澄.高效的LCD模块显示程序设计方法.计算机工程与应用,2004,22（1）：123~126