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南通纺织职业技术学院毕业论文
基于单片机控制的光电式风速风向测量系统的设计
引言
人类社会发展的历史与能源的开发和利用水平密切相关,每一次新型能源的开发都使人类经济的发展产生一次飞跃。在自然界中,风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机,各国都在加紧对风力的开发和利用,尽量减少二氧化碳等温室气体的排放,保护我们赖以生存的地球。
风是农业生产的环境因子之一。风速适度对改善农田环境起着重要作用。
风对农业也会产生消极作用。它能传播病原体,蔓延植物病害。高空风是粘虫、稻飞虱、稻纵卷叶螟、飞蝗等害虫长距离迁飞的气象条件。大风使叶片机械擦伤、作物倒伏、树木断折、落花落果而影响产量。大风还造成土壤风蚀、沙丘移动,而毁坏农田。在干旱地区盲目垦荒,风将导致土地沙漠化。牧区的大风和暴风雪可吹散畜群,加重冻害。地方性风的某些特殊性质,也常造成风害。由海上吹来含盐分较多的海潮风,高温低温的焚风和干热风,都严重影响果树的开花、座果和谷类作物的灌浆。防御风害,多采用培育矮化、抗倒伏、耐摩擦的抗风品种。营造防风林,设置风障等更是有效的防风方法。所以测量风速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。
我国的风力资源极为丰富,绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上,特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿,平均风速更大;有的地方,一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区,风力发电是很有前途的。尤其是目前能源紧张,风力发电成为新潮发电方式的情况下,对风速风向的测量和控制尤为重要。于是,在这种背景下,本文介绍了在单片机的控制下,利用光电编码器,采用适当的测量方法对风速风向进行测量,对于风速在0-9999rpm的范围内,在单片机的控制下,采用合适的测量方法对电机转速进行测量,同时要求风速的测量达到一定的精度,误差不超过5%并且对风速进行显示。对于风向在0-360°范围内进行测量,在多圈旋转的情况下能够实现单圈自动归零,测量风向能够显示并且达到一定的精度。
目录 TOC \o 1-3 \h \z \u
一 绪论 h 5
1.1 设计要求 h 5
1.1.1 设计功能 h 5
1.1.2 设计参数 h 5
1.2 设计方案 h 5
1.2.1 设计依据 h 5
1.2.2 电路方案 h 5
1.2.3 软件设计 h 5
二 测向系统的简介 h 6
2.1 早期的测量系统 h 6
2.2 现代的测量系统 h 6
三 硬件的电路分析 h 7
3.1 硬件的组成 h 7
3.1.1 单片机系统 h 7
3.1.2 硬件系统的主电路设计 h 9
3.1.3 光电编码器的选择 h 11
3.1.4 触发器 h 12
3.1.5 光电耦合器 h 12
3.1.6 显示器件 h 13
3.2 硬件系统设计 h 14
3.2.1 硬件系统框图 h 14
3.2.2 风速采集概述 h 14
3.2.3 风向电路设计 h 17
3.2.4 显示电路的设计 h 18
3.2.5 硬件所用元件列表 h 19
四 软件系统的设计 h 19
4.1 软件设计概述 h 19
4.2 风速测量模块设计 h 20
4.3 风向测量模块设计 h 20
五 系统的调试 h 22
5.1 硬件调试 h 22
5.2 软件调试 h 22
致谢 h 24
参考文献 h 25
附录1 硬件接线图 h 26
附录2 软件程序 h 27
基于单片机控制的光电式风速风向测量系统的设计
摘要:本文以AT89S52单片机为核心给出了风速风向测量系统的硬件及软件设计方案,并且详细介绍了光电编码技术在风速风向测量中的应用。分别使用绝对式光电编码器/增量式编码器对风向/风速信号进行采集,将所得信号处理后,通过数码管显示。在风速测量系统中使用了M法和T法相结合,从而达到对风速的精确测量。
本文系统的硬件分为电源部分,风速采集部分,风向采集部分,单片机部分等;软件部分的设计采用模块编程,方便今后的维护和改进。
关键字:单片机 光电编码器 LED 测量
一 绪论
1.1 设计要求
1.1.1 设计功能
风速风向仪的功能主要是能对当前的风速风向进行测量并在显示器件上显示,而且测量系统要求具有一定的精度,在断电及其他影响情况下仍能准确的工作,尤其是风向测量部分,要求具有断电保护或者记忆功能,能够时刻反应风向情况。
1.1.2
1.对于风速在0-9999rpm的范围内,在单片机的控制下,采用合适的测
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