开题报告

毕业设计（论文）开题报告题目智能交流电压表的软件设计专业名称电子信息工程班级学号07041215学生姓名梁晓龙指导教师叶爱华填表日期2011年03月09日一、选题的依据及意义：智能化微机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用己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。特别是智能交流电压表的应用，在国民生活中起着至关重要的地位，所以设计出一个智能交流电压表，给社会经济发展和人民生活便利创造条件。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，需要人工抄录，浪费人力资源，数据管理不便，容易出错。相比之下，智能交流电压表的应用有以下优点：1、智能交流电压表采用的是LED数码管显示电压值，显示值更加准确，数值可以直接显示出来，再也不要读量程估数值出来。而且精度更高，可以显示到小数点后两位。2、智能交流电压表可以对电压值进行监控，与PC机进行通信，通过PC显示出当前的电压值，并用图形相应的显示，对观测电压值更加直观。3、智能交流电压表对实时的电压值可以进行存储，不必要人工的进行抄录，节省了人力。4、智能交流电压表对采取的电压值可以进行数据管理和分析，实现数字化管理。5、智能交流电压表结构简单、体积小、费用低、信息处理简单可靠，易于小型化与集成化，并且可以进行实时控制。因此，智能交流电压表的应用已越来越引起人们的重视。在日常生活等方面已经有了广泛的应用，正因为智能交流电压表具有诸多的优点，所以研究和设计智能交流电压表有着重大的意义。二、国内外研究概况及发展趋势：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，特别是单片机的出现，正在引起测量、控制仪表领域新的技术革命。随着自动测量和微机技术的发展，智能测量的理论已经成熟，智能交流电压表的应用也非常广泛。智能交流电压表属于智能仪器/仪表，智能仪器/仪表是计算机技术想测量仪器移植的产物，是含有微计算机或微处理的测量仪器。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，有着智能作用（表现为智能的延伸或加强等），因而被称为智能仪器。总的来说，可以从对传统仪表的改进和新型仪表的出现，两个方面来归纳智能仪器发展概况。传统的手持式万用表，在采用单片微机控制之后，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~1MHz；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7.5~8.5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，交流电压可达±0.01%,真有效值响应、频率覆盖可从音频（20KHz）至低频（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存储数据等。在内藏微计算机的作用下，高性能的数字万用表还采用了不开盖式的自动校准技术，使仪器的准确度及稳定度进一步提高。与之相适应，80年代初期出现了商品型可携带式精密数字万用表可程控校准仪。他允许在一般的实验室环境下实现对6.5到8.5位数字多用表进行不开盖的可控制自动化数字校准。随着科学技术的快速发展，智能交流电压表在仪器仪表中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测量与监控技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，智能交流电压表作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。三、研究内容及实验方案：课题设计一交流电压表，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。工作任务包括：1、掌握数字智能交流电压表的工作原理。2、掌握交流电压信号采集电路、键盘及显示电路的硬件设计。3、完成系统的硬件电路的设计、制作和调试。智能交流电压表采用AT89C51作为主处理器，系统主要由信号采集、A/D转换、时钟计时、显示、与上位机(PC机)通信等几个功能模块组成。系统框图如下图1所示:图1硬件原理框图被测交流电压由精密电阻分压得到与输入被测电压成比例的交流电压值;由运算放大器OP07放大;经整流滤波得到与输入电压成比例的直流电压值。由压频转换芯片LM331转换成相应的脉冲信号。由单片机在固定时间(200ms)内对脉冲信号进行计量，从而完成A/D转换的功能。再由单片机对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。智能电压表有简单的监控功能，可以实时对电压值进行监控。由上位PC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。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。根据硬件原理框图，整个软件系统可以完成电压数值采集、存储、显示，并由上位PC对电压数值进行简单的监控。使仪表不仅可以计量电压，还可将测量值反馈给上位机。也为仪表系统的总线化、网络化提供了可能。其软件模块框图如图2所示。图2智能交流电压表的软件模块图说明：框1为下位机程序框2为上位机程序框3为通讯程序主程序流程图如图3所示，程序开始后，先进行初始化。包括I/O的初始化，把单片机的I/O引脚设置成相应的输入输出状态，还包括存储单元的清零，初始化过后，程序进入主循环。在主循环中，单片机串口首先被置为接受状态，并打开外部中断允许，。然后进行脉冲的采集和计算，得到电压数值送显示缓存区显示。开始进入通讯模块，在主循环中，单片机串口处于接收状态，以查询的方式接收由上位机发送的指令和数据。上位机发送的指令有“要求发送电压值-FLAG=1”，单片机接收的命令、数据字节数较少。所以可以采用查询的方式予以接受，同时避免了频繁中断，对计量脉冲个数的影响。当单片机查询到FLAG=1时，置为发送状态，开始向上位PC机发送最近24小时的电压数值。每一个程序模块返回时，均应重新置为接收状态，保证以查询方式进行的通讯程序收发的正确。上位PC发送握手信号时，单片机接收正确，握手成功，接收不正确，挂钩次数减一，由PC机重发，设置挂钩次数为的是在通讯无法连接时下位机程序不会陷入死循环中。下位机发送握手信号时，情况相同。上位机软件设计采用DELPHI软件进行编程，在DELPHI中安装MSComn通信控件，它具备基本的应用程序提供串行通讯功能。本电压监控程序主要完成电压值读取功能，并形成连线图予以直观显示。PC机利用BIOS块INT14中断采用查询的方式完成异步串行中断，由串型通信控件MSComm完成数据的接收和发送。图3主程序流程图四、目标、主要特色及工作进度本设计目标为完成智能交流电压表系统的软件部分，使其为一个以单片机为核心，对交流电压值进行检测，并与PC通信，对所记录的电压值进行显示、保存，并形成相应图形给予直观显示。主要特色：该系统具有硬件结构简单、体积小、工作可靠、流程清晰、信号处理可靠、精度高等优点,并能与PC机进行通信，且能对数据以图形方式来直观显示。工作进度：01～03周：资料查找、方案论证、英文资料翻译、开题报告撰写。04～11周：电路原理设计，线路板制作、安装，硬件设计，初步调试。12～14周：完成系统的所有功能，并对系统进行功能调试。15～17周：毕业论文撰写。18周：准备答辩。五、参考文献[1]张齐,杜群贵.单片机应用系统设计技术[M].北京：电子工业出版社，2004.[2]阎石.数字电子技术基础[M].第5版.北京：高等学校出版社，2006.[3]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].第3版.北京：高等教育出版社，2006.[4]李崇维,朱英华.电子测量技术[M].成都：西南交通大学出版社,2005.107-109.[5]杨金岩等.8051单片机数据传输接口扩展技术与应用实例[M].北京：人民邮电出版社，2005.[6]郭永贞.数字电子技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2000.[7]张洪润.电子线路与电子技术[M].北京：清华大学出版社，2005.[8]胡红博.基于单片机控制的新型交流电压表系统.微计算机信息[J].2008，24（14）：103-104.[9]张小义.自动转换量程电压表的设计与实现.中国农机化[J].2007，13（5）：75-77.[10]候凤云,尤惠媛.基于AD574模数转换的数字处理程序设计.自动化技术与应用[J].2008，17（9）：117-118.[11]张智杰.AD574在数据采集中的应用.国外电子元器件[J].2003，（6）：55-56.[12]张伟征,赵书俊,张大伟等.基于单片机的切纸机位移测量系统.现代电子技术[J].2006，96-100.[13]刘守义.单片机应用技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.[14]齐蓉.可编程控制器教程[M].西安：西北工业大学出版社，2000.[15]廖常初.PLC基础及应用[M].北京：机械工业出版社，2003.[16]侯世英.PLC教程[M].第3板.北京：人民邮电出版社，2007.60-89.[17]赵建领.51系列单片机开发宝典[M].北京：电子工业出版社，2007.27-119.[18]伸茂.8051单片机彻底研究[M].北京：中国电力出版社，2007.[19]何立民.单片机高级教程[M].北京:北京航空航天大学出版社，2000.