用手机app显示电压采集器DVM开题报告
2020-02-18 04:02
1. 研究目的与意义（文献综述）
近年来嵌入式技术的发展迅速, 其应用已深入到工业、农业、国防、科研、教育以及其他各个领域, 对各行各业的技术改造提升、产品更新换代、加快自动化进程、提高生产力等方面起到了重要的推动作用。随着科学技术的迅速发展，以及人们对数字电压表高精度、智能化的需求，数字电压表向着更高灵活性和智能化方向发；数字电压表（digital voltmeter）简称dvm，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转化成不连续的、离散的数字形式并加以显示的仪表仪器。然而目前的数字化电压采集器存在着调节精度不高、不便观察输出电压值以及输出电压精度不足等问题；而且在短距离数据采集过程中，存在工作重复，电缆连接复杂，实时数据处理要求和电磁干扰等问题，因此我们设计了蓝牙数据采集系统，基于stm32、dxw800蓝牙模块和ad转换模块，结合移动端手机发展趋势，完成便携式的、直观的和互联的能满足生活生产中大部分场景需求的电压采集器设计。
嵌入式系统始现于20世纪70年代，经过四十多年的发展, 其技术已日趋完善。随着我国科技的进步，人们对于提高生活质量、降低产品成本、普及智能化产品的需求愈加强烈，加之国家对物联网、电子信息技术、高新技术的重点支持，嵌入式系统正大力推动着21世纪的生产、生活、商业与科研等领域的发展。手持设备、医疗仪器、电子商务、人工智能、航空航天、汽车电子、智能家居等都为嵌入式系统的发展和应用提供了广阔的发展空间。目前，物联网已经成为我国国家发展战略，其受重视的程度不言而喻，2012年2月14日，中国的第一个物联网五年规划——《物联网“十二五”发展规划》由工信部颁布。同时,教育部工信部授权理工科高校开设物联网课程，为学生传授物联网相关知识。部分大学开始增设“物联网工程”专业并实现招生，为未来物联网的发展培养储备人才。新的发展给嵌入式系统带来新的理念，2011年4月, intel、微软、通用汽车、高通、飞思卡尔、arm.ti和三星等公司在旧金山联合成立了“smart技术世界”。smart system (智能系统或智慧系统) 的特点是:1、处理器不是我们以前用的最简单的8位处理器了，而是32位处理器或soc等。2、内含高层次的嵌入式操作系统。3、有联网功能，彻底解决原先嵌入式系统的孤岛现象。
2. 研究的基本内容与方案
- 基本内容：利用stm32单片机的ad转换器采集两路电压信号，通过蓝牙和手机连接，并在手机上显示电压测量值。
- 目标：完成便携式的、直观的和互联的能满足生活生产中大部分场景需求的电压采集器设计，在手机移动端能直观显示采样数据和波形，达到一定的精度和准确度。
- 技术方案：本设计选用基于stm32单片机作为测量数据的处理单元，其内部集成 12 位的逐次逼近型a/d转换模块，可完成对测量电压模拟量的数字化转换。首先由手机发出采集指令，经由dxw800蓝牙传输至单片机控制系统，stm32单片机将转换后数字量经蓝牙模块dxw800完成与手机的通信实现数据的传递，最后由移动端app显示数据的值和波形。电源模块主要完成整个系统的供电，复位电路用以完成对stm32的初始化，时钟电路为 stm32的运行提供精准的时钟周期；整个系统结构框图及流程如图1 所示:
图1.系统结构框图
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手机app的制作采用比较简单的google实验室开发的一个完全在线开发的android编程环境app inventor，它抛弃复杂的程式代码而使用积木式的堆叠法来完成app的开发。对于android初学者开发者来说是一大福音，因为对于想要用手机控制数据采集器的使用者而言，不大需要太华丽的界面，只要使用基本元件例如按钮、文字输入输出即可。
电压采集电路采用多级缩放自动匹配档位的策略，列如将大电压缩小到3.0v-3.3v之间，此时需要反馈电路探知电压所属范围确定档位以调节至相应的衰减倍数使值大小保持在中值区间内，在保护数字电压表系统的同时也可以提高测量精度。
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1～3周：查阅相关文献资料，明确研究方向，确定研究内容，完成开题报告；
4～6周：完成dvm硬件电路设计；
7～9周：完成软件设计；
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[1]张洋，刘军. 原子教你玩stm32(库函数版)[m].北京：北京航空航天大学出版社,2013.
[2]汤晓君,张勇,李世维,等, 智能传感器系统[m]. 西安:西安电子科技大学出版社,2010.
[3]陈甸甸,王怡,金小萍.基于stm32的dac信号输出实验设计[j].实验技术与管理,2019,36(01):72-75.
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