1. 研究目的与意义
随着我国经济建设事业的快速发展，各种矿山、桥梁、隧道、水库大坝等工程建设规模越来越大，对国家经济发展的作用也越来越重要。对于矿山、桥梁、隧道、大坝等大工程的数据高精度采集这时显的尤为重要。而振弦式传感器以稳定性好著称,它具有优良的重复性、结构简单、长期稳定性好、输出为频率信号,可接长电缆,可直接用微机检测,分辨力高、准确度较高，便于远距离传输，特别适用于远程监测。很快振弦式传感器就成为大坝工程长期埋设使用的首选传感器，且在其他领域也得到广泛应用。与振弦式传感器配套开发使用的振弦式传感器智能读数仪不仅具有高准确度、多功能、直接传感器的谐振频率和温度等优点而且可以自动转换为测值（物理量），并且可以实现连续测量与存储。
这大大简便了测量人员的工作量，提高测量精度，节约了大工程项目上的资金投入，也利于对工程数据采集的方便、精确，提高了对安全事故的预防检测能力。
2. 课题关键问题和重难点
尽管振弦式传感器具有结构简单、灵敏度高、长期测量稳定性好以及与CPU 接口简单,便于自动化测量等优点，但由于振弦式传感器输出的信号多在300μV～1 mV 之间,需要上万倍的高增益放大器放大后才能测量,很容易在测量中引入干扰而导致测量值不准确,从而影响振弦式传感器的测量精度。此外,开关电源的波纹会对传感器的输出信号产生影响,容易造成自激现象，从而影响测量精度。
本文是研究基于STM32F103芯片的振弦式传感器智能读数仪。传感器智能读数仪能够测量振弦式仪器的频率和温度两个参量，并对测量到的数据进行存储，可以通过数据接口上传到电脑中。由于传感器的稳定性和测量数据的精准度都将影响研究人员的分析判断，因此难点在于如何提高传感器智能读数仪的稳定性和精准性、鲁棒性。
课题难点:
3. 国内外研究现状（文献综述）
振弦式传感器测量原理源于20 世纪30 年代,基于钢弦频率随钢丝张力变化的原理而工作, 适用于应变测量系统。振弦式传感器输出的是频率信号，抗干扰能力强，对电缆要求低, 有利于传输和远程测量[5]。因此，可获得非常理想的测量效果，振弦式传感器的这些技术特点非常适用于桥梁、大坝等工作环境恶劣而技术要求又很高的安全监测环境[1]。振弦式传感器是目前国内外普遍重视和广泛应用的一种非电量电测的传感器[6]。由于振弦式传感器直接输出振弦的自振频率信号，因此,具有抗干扰能力强、受电参数影响小、零点飘移小、受温度影响小、性能稳定可靠、耐震动、寿命长等特点。它是岩土工程中埋于大坝和建筑物能长期给出可靠数据的一种传感器。它结构简单、长期稳定性好、精度和分辨力高，输出为频率信号，可以与微机直接接口，便于远距离传输，特别适用于远程监测[3]。由于现有的安全监测系统在测量精度、成本、功耗、稳定性等方面存在明显不足，因此需要研制高精度、高可靠性的智能型数据采集系统[3] 。
本文中设计的智能型数据采集系统是基于STM32F103单片机作为数据采集测量系统的核心，利用振弦式传感器集数据采集、数据存储、电源管理于一体[2]。硬件上主要由数据采集、数据存储、数据传输以及电源管理等部分组成。由于系统在高性能、低成本、低功耗以及满足多种数据传输方式等方面的要求，系统核心控制部件采用基于STM32F103为核心芯片。该芯片具有高性能、低成本、低功耗以及片内资源丰富等优点采用该芯片能够满足系统对高性价比和高精度的需求，能够大大提高整个系统的执行效率，增强系统稳定性。
采集电路设计：由于单线圈振弦传感器具有结构简单和精度高等特点，系统采用单线圈振弦式传感器作为数据采集元件。当有激发脉冲时，激振放大电路给线圈通一个激发电压，线圈产生磁力吸引磁性弦; 当撤去激发电压时，线圈放开磁性弦，磁性弦自由振动并在线圈中产生感应电动势，然后由后续的微弱电动势频率拾取电路对微弱电动势放大并进行信号处理得到频率信号。通过微处理器系统测对测得的振弦自振频率的数据处理，便可得到待测的物理量。
4. 研究方案
振弦式传感器智能读数仪的工作过程是由单片机产生某一频率的激振信号，经放大后，激励振弦式传感器振弦振动，拾振线圈中产生的感应电动势经几级放大后送给单片机处理，最后，送显示电路显示。由于系统在高性能、低成本、低功耗以及满足多种数据传输方式等方面的要求，系统采用STM32F103芯片作为数据采集测量系统的核心控制器，将振弦式传感器数据采集、数据存储、电源管理集于一体。振弦式传感器智能读数仪硬件上由STM32F103芯片、显示模块、按键模块、通讯接口模块、存储单元模块以及其他外拓接口模块组成。
5. 工作计划
五、工作计划（不少于300字）
第1周：确定毕业设计题目，查阅相关资料，理解课题使用技术原理；
第2周：进一步查找相关资料，翻译外文文献，论证设计的可行性，研究设计方案和设计思路；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
