毕业设计（论文）开题报告--简易数字电压表设计原理分析及功能实现.doc

毕业设计（论文）开题报告课题名称简易数字电压表设计原理分析及功能实现院系名称专业班级学生姓名1、课题研究的目的和意义 数字电压表（DVM，Digital Voltmeter）是一种利用数模转换原理，将被测电压转换为数字量，并将测量结果以数字形式显示出来的电子测量仪器。一台典型的直流数字电压表主要由输入电路、A/D转换器。控制逻辑电路。计数器（或寄存器）、显示器、以及电源电路等几个部分组成。输入电路和A/D转换器称为模拟电路部分，而计数器。显示器、控制逻辑电路统称为数字电路部分。因此一台数字电压表除供电电源外，主要由模拟和数字两大部分构成。 数字仪表的特点： （1）数字显示，读数不存在视觉误差。 （2）精确度一般较高，数字电工仪表由于没有机电类仪表的可动部分，所以机械摩擦，变形的影响极小，只要元器件的质量、性能上没问题，数字仪表是比较容易制成很高精准度的仪表，比如深圳科立恒电子有限公司的生产的KM显示表精度都已经达到了0.01%，代理的CSS系列产品已经达到了十万分之一的精确度，而目前一般机电类仪表精准度达0.1%已很不容易，而数字仪表可轻易达到0.05%，目前有些数字仪表以达到0.01%的精确度。 （3）灵敏度高。由于有些数字仪表内多设有各种放大线路或器件，所以可测量较小的信号，如1mv左右的电压信号，1mA左右的电流信号号、0.01Hz的频率信号 。 （4) 输入阻抗高。数字仪表一般本身有工作电源，除测量电流外，一般阻抗都可以制得较高，使在测量时对被测物理量影响很小。 （5) 使用方便。特别是实验室用便携式、台式仪表，可制成多量程（目前有-19999999 显示量程的KM表系），多功能仪表（可测量电流电压频率功率线速转速）。 （6）性价比高 （7）抗干扰性能教差，由于数字仪表灵敏度高，其副作用就是抗干扰性能差外磁场和电场等变化容易引起读数变化，为了解决这一现象；深圳科立恒公司，在技术方面投入巨资，应用先进的表面贴装工艺和电磁隔离技术，弧型设计面板确保仪表的长期稳定。 （8）数字仪表的精确度，表示方法不同于指针式仪表，数字仪表一般多以上量限或读数值为基准值的百分数再加上几个数字来表示该表的精确度，比如KM系列数显仪表，系统精度0.1%(直流)，0.2%（交流）满刻度字。一般多功能，多量程的数字多用表的各功能、量程档位不同时，精确度也不一样。2、所属领域的现状，及发展状况： 20世纪50年代初期，仪器仪表取得了重大突破，数字技术的出现使各种数字仪器得以问世，把模拟仪器的准确度、分辨率与测量速度提高了几个量级，为实现测试自动化打下了良好的基点。60年代中期，测量技术又一次取得了进展，计算机的引入，使仪器的功能发生了质的变化，从个别电量的测量转变成测量整个系统的待征参数，从单纯的接收、显示转变为控制、分析、处理、计算与显示输出，从用单个仪器进行测量转变成用测量系统进行测量。70年代，计算机技术在仪器仪表中的进一步渗透，使电子仪器在传统的时域与频域之外，又出现了数据域（Dat domain）测试。80年代，由于微处理器被用到仪器中，仪器前面板开始朝键盘化方向发展，过去直观的用于调节时基或幅度的旋转度盘，选择电压电流等量程或功能的滑动开关，通、断开关键已经消失。测量系统的主要模式，是采用机柜形式，全部通过IEEE-488总线送到一个控制品上。测试时，可用丰富的BASIC语言程序来高速测试。不同于传统独立仪器模式的个人仪器已经得到了发展。90年代，仪器仪表与测量科学进步取得重大的突破性进展。这个进展的主要标志是仪器仪表智能化程度的提高。突出表现在以下几个方面：微电子技术的进步将更深刻地影响仪器仪表的设计：DSP芯片的大量问世，使仪器仪表数字信号处理功能大大加强；微型机的发展，使仪器仪表具有更强的数据处理能力；图像处理功能的增加十分普遍；VXI总线得到广泛的应用。 科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的要求。仪器仪表电流传感器current sensor 的发展趋势是不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件，例如利用超声波、微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等原理和采用各种新型半导体敏感元件、集成电路、集成光路、光导纤维等元器件。其目的是实现仪器仪表的小型化，减轻重量、降低生产成本和更便于使用与维修等。另一重要的趋势是通过微型计算机的使用来提高仪器仪表的性能，担高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力。仪器仪表不仅供单项使用，而且可能过标准接口和数据通道与电子计算机结合起来，组成各种测试控制管理综合系统，满足更高的要求。 工业自动化仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表；全面扩大服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，5年内数字仪表比例达到60%以上。3、 课题的研究内容和手段根据数字电压表的特点，本次设计可以有至少两种设计方案由数字电路及芯片构建、由单片机系统及A/D转换芯片构建由数字电路及芯片构建方案是由模拟电路与数字电路两大部分组成，模拟部分包括输入放大器、A/D 转换器和基准电压源；数字部分包括计数器，译码器，逻辑控制器，振荡器和显示器。由单片机系统及A/D转换芯片构建方案的原理是模数(A/D)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。模数(A/D)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，然后通过对单片机系统进行软件编程，使单片机系统能按规定的时序来采集这些数字信号，通过一定的算法计算出被测量电压的值。最后单片机系统将计算好了的被测电压值按一定的时序送入显示电路模块加以显示。最终通过对两种方案的优势与劣势的验证对比以确定最佳方案。4、课题的研究方法及步骤： （1) 确定此课题的研究意义与可行性。由于频率合成技术的重要性与应用广 泛，该课题的研究十分有意义。 （2) 查找关于频率合成技术的发展历史的资料及相关知识，查找关于频率合 成技术的应用领域的各项知识进行分析研究。 （3) 总结该研究涉及到的知识并进行温习。熟悉所应用到的软件。 （4) 动手设计电路原理图，进行电路硬件和软件的设计。 （5) 仿真进行下载与调试。 （6) 理清思路，总结实验，写报告。5、参考文献 1 孙肖子.电子设计指南M.北京:高等教育出版社，2006. 2 康华光.电子技术基础M.北京:高等教育出版社. 3 欧阳文.ATMEL89系列单片机的原理与开发实践M.中国电力出版社. 4 谭浩强.C程序设计M.北京:清华大学出版社. 5 周责奎.控制仪表与计算机控制设置M.化学工业出版社. 6 李青.电路与电子技术基础M.浙江:科学技术出版社. 7 孙育才.新型AT89S52系列单片