風速風向測試儀

探※※※※※※※※探 2008級 探：測試技術課程設計：tK tK孤※※※※※※※※測試技術課程設計報告書姓名學號院、系、部 電氣系專業(yè) 自動化石家莊鐵道大學四方學院一程設計任務書 錯誤！未定義書簽。二概述 TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2.1系統(tǒng)組成框圖 2\o"CurrentDocument"2.2傳感器工作原理 3\o"CurrentDocument"三風速風向儀的硬件設計 4\o"CurrentDocument"四風速風向儀的軟件設計 5\o"CurrentDocument"4.1風速測量程序設計 54.2風向測量程序設計 5\o"CurrentDocument"4.3風速測量C語言設計 6五設計總結 13\o"CurrentDocument"六參考文獻 14-課程設計任務書風速風向測量是氣象監(jiān)測的重要組成部分，測量風速風向對人類更好地研究及利用風能和改善生活生產有積極的影響。1?1主要內容設計制作風速風向測試儀：.風速傳感器的感應元件是三杯風速組件，由三個碳纖維風杯和杯架組成。轉換器為多齒轉杯和狹縫光耦。當風杯受水平風力作用而旋轉時，通過軸轉杯在狹縫光耦中的轉動，輸出頻率的信號。.風向傳感器的變換器為碼盤和光電組件。當風標隨風向變化而轉動時，通過軸帶動碼盤在光電組件縫隙中的轉動。產生的光電信號對應當時風向的格雷碼輸出。1.2基本要求.實現(xiàn)基本功能.完成3000字設計報告.發(fā)揮部分，設計信號采集顯示部分，完成信號傳輸。1?3主要技術指標（或研究方法）測量范圍0?70m/s0?360°精度土（0.3+0.03V）m/s±6°（±3°）最大回轉半徑90mm365mm分辨率0.1m/s5.6°（2.8°）起動風速W0.5m/sW0.5m/s輸出形式方波6位（7位）碼（或電壓）工作電壓5V?12V5V?12V工作電流10mA20mA（或2?3mA）工作環(huán)境溫度-60°C?50°C濕度W100%RH溫度-60°C?50°C濕度W100%RH1.4應收集的資料及參考文獻三杯風速組件組成。狹縫光耦應用格雷碼原理計數(shù)算法單元二.概述2.1系統(tǒng)組成框圖輸入輸出模塊通信模塊該風速風向測量系統(tǒng)主要由電源模塊，主控制模塊，輸入輸出模塊和通信模塊塊，4部分構成。硬件電路示意圖如圖1所示輸入輸出模塊通信模塊/I rx電源模塊<)7 v_ WeeQ皿續(xù)庫主控制模塊(MCU)2.2傳感器工作原理風速傳感器的感應組件為三杯式風杯組件，當風速大于0.4m/s時就產生旋轉,信號變換電路為霍爾集成電路。在水平風力驅動下風杯組旋轉，通過主軸帶動磁棒盤旋轉，其上的數(shù)十只小磁體形成若干個旋轉的磁場，通過霍爾磁敏元件感應出脈沖信號，其頻率隨風速的增大而線性增加。計算公式:V=0.1F。V:風速,單位:m/s;F:脈沖頻率,單位:Hz風向傳感器的感應組件為前端裝有輔助標板的單板式風向標。角度變換采用的是七位格雷碼光電碼盤。當風向標隨風旋轉時，通過主軸帶動碼盤旋轉，每轉動2.8125°，位于碼盤上下兩側的七組發(fā)光與接收光電器件就會產生一組新的七位并行格雷碼,經過整形、倒相后輸出。方位-角度-格雷碼-二進制碼對照表是風向測量單片機編程的重要依據(jù)。傳感器結構組成如圖2所示。

三.風速風向儀的硬件設計1.核心部件采用TCRT5000紅外光電傳感器，硬件電路如圖三VccOUTVccOUT圖三TCRT5000工作原理：傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外線，當發(fā)出的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強度不夠大時，光敏三極管一直處于關斷狀態(tài)，此時模塊的輸出端為低電平；被檢測物體出現(xiàn)在監(jiān)測范圍內時，紅外線被反射回來且強度足夠大，光敏三極管飽和，此時模塊輸出端為高電平。四■風速風向儀的軟件設計4.1風速測量程序設計風速測量子程序流程圖如圖4所示。4.2T1足時時間到?速測量子程序流程圖4.2T1足時時間到?速測量子程序流程圖YTO.T1初始化啟功IX開定時計菱、T1端中斷*值計算出格雷碼，再通過格雷碼換算成二格雷碼(Grayc^e),又叫循環(huán)二進制碼或反射*值計算出格雷碼，再通過格雷碼換算成二格雷碼(Grayc^e),又叫循環(huán)二進制碼或反射二進制碼。格雷碼屬于可靠性種錯誤最小化的編碼方商謂為,自然二進制碼可以直接由數(shù)/模編碼，轉換器轉換成模擬信號「但某些情況，■例如從十進制的3轉換成4時二進制碼的每一位都要變，使數(shù)字電路產生很大的尖峰電流脈沖。而格雷碼則沒有這一缺點，它是一種數(shù)字排序系統(tǒng)，其中的所有相鄰整數(shù)在它們的數(shù)字表示中只有一個數(shù)字不同。它在任意兩個相鄰的數(shù)之間轉換時，只有一個數(shù)位發(fā)生變化。它大大地減少了由一個狀態(tài)到下一個狀態(tài)時邏輯的混淆。表i方位-角度-格雷碼-二進制碼對照表方拉角度格雷碼二進確00oooooooooooooo13000000100000012600000110000010380000010 ■0000011125352100001111111011263541000001111111012735T10000001111111n位格雷碼轉換到n位二進制碼的邏輯關系式（B代表二進制碼,R代表格雷碼）:Bn-1二RnlBn-2=Bn-1?Rn-2?*￥BO=B1?Ro訕飩如*澤4.3風速測量C語言編程#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuint unsignedint //宏定義sbitlcdrs二 P「0;sbitlcden二P「l;#defineDaP2//液晶1602數(shù)據(jù)口uinttemp;//保存檢測到的電平數(shù)據(jù)以便比較uintcount;//用于計數(shù)uintaa,bb;//用于計數(shù)uintspeed;//用來計算轉速voiddelay(ucharz);voidtime_init(); //定時器的初始化voidwrite_com(ucharcom);//液晶寫指令voidwrite_data(uchardate);//液晶寫數(shù)據(jù)voidlcd_init(); //液晶初始化voiddisplay(uintrate);//顯赫速度voidint0_init(); //定時器0初始化voidmain(){//定時器的初始化//定時器的初始化//液晶初始化//外部中斷初始化lcd_init();int0_init();while(1){voidtime_init(){十六位定時計數(shù)器TM0D=0xll; //兩個定時器都設定為工作方式1十六位定時計數(shù)器EA=1; //開啟總中斷TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256; //定時初值ET0=1;TR0=1; //開中斷}voidintO_init(){EX0=1; //外部中斷源可以申請中斷IT0=1; //外部中斷源下降沿觸發(fā)}voidtimer0() interrupt1using0{TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;//裝載初值50msaa++;if(aa==20) //Is時間內統(tǒng)計脈沖個數(shù){aa=0;temp二count*10/16; //計算風速，每米轉多少圈，每圈設定多少個脈沖進行計算//(若設定風速為1m/s時，葉片每秒轉2圈，每圈給傳感器8個脈沖，屏幕顯示的值為count/16)count=0; //重新開始計數(shù)脈沖數(shù)display(temp); //把計算得的結果顯示出來}}/*******外部中斷*******************/void0() interrupt 0{count++; //來一個下降沿沿就計一個脈沖數(shù)}/*******顯示函數(shù)***********/voiddisplay(uintrate){ucharwan,qian,bai,shi,ge;wan=rate/10000; //萬轉qian=rate/1000%10;//bai=rate/100%10;shi二rate/10%10;ge=rate%10;write_com(0x80);write_data('O'+wan);write_data('O'+qian);write_data('O'+bai);write_data('O'+shi);write_data('.');write_data('O'+ge);write_data('m'); //單位write_data('/');write_data('s');}voiddelay(uintz){uintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y—)}/************寫扌旨令************/voidwrite_com(ucharcom)lcdrs=O;Da二com;delay(l);lcden=1;delay(l);lcden=0;}voidwrite_data(uchardate)lcdrs=1;Da二date;delay(l);lcden=1;delay(l);lcden=0;/************液晶初始化**********/voidlcd_init(){lcden=0;write_com(0x38);//初始化0x0c不顯示光標OxOe光標不閃,write_com(OxOc);//打開光標0x0c不顯示光標OxOe光標不閃,write_com(0x01);//清顯示write_com(0x80+0x40);}五?設計總結課程設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程.”千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義.我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎.通過這次模具設計，本人在多方面都有所提高。通過這次模具設計，綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產實際知識進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。在這次設計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。在此感謝我們的張飛雄老師?，老師嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；老師循循善誘的教導和不拘一格的