风速风向测试仪.docVIP

2008级测试技术课程设计测试技术课程设计报告书姓 名 学 号 院、系、部电气系专 业自动化石家庄铁道大学四方学院目 录一 程设计任务书1二 概述22.1 系统组成框图22.2传感器工作原理3三 风速风向仪的硬件设计4四 风速风向仪的软件设计54.1 风速测量程序设计54.2 风向测量程序设计5 4.3 风速测量C语言设计.6五 设计总结13六 参考文献.14一 课程设计任务书风速风向测量是气象监测的重要组成部分, 测量风速风向对人类更好地研究及利用风能和改善生活生产有积极的影响。1.1主要内容设计制作风速风向测试仪：风速传感器的感应元件是三杯风速组件，由三个碳纤维风杯和杯架组成。转换器为多齿转杯和狭缝光耦。当风杯受水平风力作用而旋转时，通过轴转杯在狭缝光耦中的转动，输出频率的信号。风向传感器的变换器为码盘和光电组件。当风标随风向变化而转动时，通过轴带动码盘在光电组件缝隙中的转动。产生的光电信号对应当时风向的格雷码输出。1.2 基本要求. 实现基本功能 完成3000字设计报告 . 发挥部分，设计信号采集显示部分，完成信号传输。1.3主要技术指标（或研究方法）测量范围 070m/s 0360 精 度 （0.3+0.03V）m/s 6（ 3） 最大回转半径 90 m m 365 m m 分 辨 率 0.1 m/s 5.6（ 2.8） 起动风速 0.5m/s 0.5m/s 输出形式 方波 6位（7位）码（或电压） 工作电压 5V12V 5V12V 工作电流 10mA 20mA （或23mA） 工作环境 温度-6050 湿 度100RH 温度-6050 湿度100RH 1.4 应收集的资料及参考文献 三杯风速组件组成。 狭缝光耦应用 格雷码原理 计数算法单元二概述2.1 系统组成框图该风速风向测量系统主要由电源模块，主控制模块，输入输出模块和通信模块块，4 部分构成。硬件电路示意图如图1 所示 图12.2传感器工作原理风速传感器的感应组件为三杯式风杯组件, 当风速大于0.4m/s 时就产生旋转, 信号变换电路为霍尔集成电路。在水平风力驱动下风杯组旋转, 通过主轴带动磁棒盘旋转, 其上的数十只小磁体形成若干个旋转的磁场, 通过霍尔磁敏元件感应出脉冲信号, 其频率随风速的增大而线性增加。计算公式:V=0.1F。V:风速,单位:m/s; F:脉冲频率,单位:Hz风向传感器的感应组件为前端装有辅助标板的单板式风向标。角度变换采用的是七位格雷码光电码盘。当风向标随风旋转时, 通过主轴带动码盘旋转, 每转动2.8125,位于码盘上下两侧的七组发光与接收光电器件就会产生一组新的七位并行格雷码,经过整形、倒相后输出。方位- 角度- 格雷码- 二进制码对照表是风向测量单片机编程的重要依据。传感器结构组成如图2 所示。 图二三 风速风向仪的硬件设计1.核心部件采用TCRT5000红外光电传感器，硬件电路如图三VccR1 150R2 10K2.2KVccOUTTCRT5000 图三TCRT5000工作原理：传感器的红外发射二极管不断发射红外线，当发出的红外线没有被反射回来或被反射回来但强度不够大时，光敏三极管一直处于关断状态，此时模块的输出端为低电平；被检测物体出现在监测范围内时，红外线被反射回来且强度足够大，光敏三极管饱和，此时模块输出端为高电平。四.风速风向仪的软件设计4.1 风速测量程序设计风速测量子程序流程图如图4 所示。图3 风速测量子程序流程图4.2 风向测量程序设计风向测量先测得7 位格雷码的输入, 通过7 位输入值计算出格雷码, 再通过格雷码换算成二进制码, 最后通过查表法得出风向角度。格雷码(Gray code),又叫循环二进制码或反射二进制码。格雷码属于可靠性编码, 是一种错误最小化的编码方式, 因为, 自然二进制码可以直接由数/ 模转换器转换成模拟信号, 但某些情况, 例如从十进制的3 转换成4 时二进制码的每一位都要变, 使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点, 它是一种数字排序系统, 其中的所有相邻整数在它们的数字表示中只有一个数字不同。它在任意两个相邻的数之间转换时, 只有一个数位发生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。表1 方位- 角度- 格雷码- 二进制码对照表n 位格雷码转换到n 位二进制码的逻辑关系式(B 代表二进制码,R 代表格雷码):4.3 风速测量C语言编程#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned int /宏定义sbit lcdrs=P10;sbit lcden=P11;#define Da P2 /液晶1602数据口uint temp; /保存检测到的电平数据以便比较 uint count; /用于计数 uint aa,bb; /用于计数uint speed; /用来计算转速void delay(uchar z);void time_init(); /定时器的初始化void write_com(uchar com); /液晶写指令void write_data(uchar date); /液晶写数据void lcd_init(); /液晶初始化void display(uint rate); /显赫速度void int0_init(); /定时器0初始化void main() time_init(); /定时器的初始化 lcd_init(); /液晶初始化 int0_init(); /外部中断初始化 while(1) void time_init() TMOD=0x11; /两个定时器都设定为工作方式1 十六位定时计数器 EA=1;/开启总中断 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; /定时初值 ET0=1; TR0=1; /开中断 void int0_init() EX0=1; /外部中断源可以申请中断 IT0=1; /外部中断源下降沿触发void timer0() interrupt 1 using 0 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;/装载初值 50ms aa+; if(aa=20) /1s 时间内统计脉冲个数 aa=0; temp=count*10/16; /计算风速，每米转多少圈,每圈设定多少个脉冲进行计算 /（若设定风速为1m/s时，叶片每秒转2圈，每圈给传感器8个脉冲，屏幕显示的值为count/16） count=0; /重新开始计数脉冲数 display(temp); /把计算得的结果显示出来 /*外部中断*/void service_int0() interrupt 0 count+; /来一个下降沿沿就计一个脉冲数 /*显示函数*/void display(uint rate) uchar wan,qian, bai,shi,ge; wan=rate/10000; /万转 qian=rate/1000%10; / bai=rate/100%10; shi=rate/10%10; ge=rate%10; write_com(0x80); write_data(0+wan); write_data(0+qian); write_data(0+bai); write_data(0+shi); write_data(.); write_data(0+ge); write_data(m); /单位 write_data(/); write_data(s); /*延时函数*/ void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-) ; /*写指令*/ void write_com(uchar com) lcdrs=0;Da=com;delay(1);lcden=1;delay(1);lcden=0; /*写数据*/ void write_data(uchar date) lcdrs=1; Da=date;delay(1);lcden=1;delay(1);lcden=0; /*液晶初始化*/ void lcd_init() lcden=0;write_com(0x38) ; /初始化write_com(0x0c) ;/打开光标 0x0c不显示光标 0x0e光标不闪，0x0f光标闪write_com(0x01) ; /清显示write_com(0x80+0x40); 五设计总结课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养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。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次模具设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的张飞雄老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次模具设计的每个实验细节和每个数据，都离不开