一种基于单片机的风速风向测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于单片机的风速风向测量装置，包括单片机及分别与其连接的风速采集电路、风向采集电路，所述风速采集电路采用压力传感器采集风速数据，并将采集的数据发送给单片机处理，再由显示电路显示测量的风速数据，所述风向采集电路采用光电编码器采集风向标旋转角度的信号，通过单片机进行处理和计算风向，并通过显示电路显示测量的风向数据。所述风速采集电路的压力传感器，选用硅微压传感器。选用液晶显示屏来显示风速测量的数值。所述风向采集电路的光电编码器采用绝对式光电编码器。选用共阳接法的LED数码管来显示风向测量的数值。本实用新型专利技术电路简单，精度高，体积小，成本低，容易实现。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风速风向测量技术，特别涉及一种基于单片机的风速风向测量装置。
技术介绍
风是大自然普遍存在的，而风这一定义的出现以及开始进行测量则是有很久的历史，在奴隶社会初期，我国的人们就开始进行简单的测量以及判断，只是那个时候的测量方法是通过旗帜来判断的，一旗帜飘扬的方向以及平率来进行判断风向风速，这种方法只能进行简单的判断，而在东汉的进一步发展将风向风速的测量有一定的发展，但是在进行测量的时候依旧是只能进行判断，而无法得出准确的值,但是现在使用传感器来进行测量就能够了解到某一时刻的准确的风向风速，同时还能进行计算某一段的风向风速的平均值。目前，在工农业生产领域，工厂的自动流水生产线，全自动加工设备，都大量地采用了各种各样的传感器，它们在合理化地进行生产，减轻人们的劳动强度，避免有害的作业发挥了巨大的作用。在军事国防领域，各种侦测设备，红外夜视探测，雷达跟踪、武器的精确制导，没有传感器是难以实现的。在航空航天领域，空中管制、导航、飞机的飞行管理和自动驾驶，仪表着陆盲降系统，都需要传感器。人造卫星的遥感遥测都与传感器紧密相关。没有传感器，要实现这样的功能那是不可能的。国内外使用的传感器及其部件大多以机械的为主，此类传感器一般是体积大，测量精度不高，响应时间长，灵敏度低，价格昂贵。而且，它们的电路复杂，占用面积大。为了使传感器的测量精度，稳定性和可靠性都较高，同时避免繁琐的机械传动，传感器的研究方向已经向着小型化，低功耗，集成化，智能化方向发展。
技术实现思路
本技术目的是：提供一种基于单片机的风速风向测量装置，满足电路简单，精度高，体积小，成本低，且容易实现。本技术的技术方案是：一种基于单片机的风速风向测量装置，包括单片机及分别与其连接的风速采集电路、风向采集电路，所述风速采集电路采用压力传感器采集风速数据，并将采集的数据发送给单片机处理，再由显示电路显示测量的风速数据，所述风向采集电路采用光电编码器采集风向标旋转角度的信号，通过单片机进行处理和计算风向，并通过显示电路显示测量的风向数据。优选的，所述风速采集电路的压力传感器，选用硅微压传感器。优选的，选用液晶显示屏来显示风速测量的数值。优选的，所述风向采集电路的光电编码器采用绝对式光电编码器。优选的，选用共阳接法的LED数码管来显示风向测量的数值。本技术的优点是：本技术电路简单，精度高，体积小，成本低，容易实现。附图说明下面结合附图及实施例对本技术作进一步描述：图1为本技术的硬件系统框图框图；图2为本技术的单片机系统的电路图；图3为本技术的电源电路图；图4为本技术的风速测量信号放大器电路图；图5为本技术的风向采集电路图。具体实施方式如图1所述，本技术所揭示的基于单片机的风速风向测量装置，包括电源电路、单片机及分别与单片机连接的复位电路、时钟电路、风速采集电路、风向采集电路、显示电路，所述单片机、复位电路、时钟电路构成单片机系统，所述显示电路包括液晶显示电路和LED数码管显示电路；所述所述风速采集电路采用压力传感器采集风速数据，并将采集的数据发送给单片机处理，再由液晶显示电路显示测量的风速数据，所述风向采集电路采用光电编码器采集风向标旋转角度的信号，通过单片机进行处理和计算风向，并通过LED数码管显示测量的风向数据。单片机是此系统的核心部件之一，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。如图2所述，由于本技术由于对时间要求不是很高，只要按图中系统时钟电路进行设计就能使系统可靠起振，并稳定运行，但由于图中的C1、C2电容起着系统时钟频率微调和稳定的作用，因此，在实际应用中一定要注意正确选择参数，一般在5～30pF。本系统采用的是RC复位电路。RC复位电路的实质是一阶充放电电路，系统按键按下时该电路提供有效的复位信号RST（高电平），同时电容被短路放电；按键松开时，VCC对电容充电，充电电流在电阻上，RST依然为高电平，仍然复位，充电完成后，电容相当于开路，RST为低电平，正常工作。如图3所示，电源电路的设计中，为了给系统提供可靠的电流，变压器选用220V-12V-2A的变压器，整流采用二极管全桥整流方式，将负向电流整合成正向，为了整流安全，二极管中流过的最大电流应大于流过的平均电流，二极管的反向电压峰值应比二极管在电路中承受的最高反向电压大一倍左右，因此可以选用2C12D二极管。滤波电路的电容器较大，所以一般采用电解电容器，其具有极性，选择时还要考虑耐压。为了给电路提供一个稳定的电流这里选用国家半导体开发出来的比较成熟的一种线性半导体器件7805，该芯片为正稳压电路，TO220封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广，内含过热，过流,过载保护电路。芯片完成对电源的稳压，本文采用了7805芯片，输出的电压均能满足系统的需要。由于风的压力是小于2KP的，所以要选用一个微压传感器，本技术的风速采集电路选用美国的SMI系列硅微压传感器SM5551-001-D。SM5551-001-D压力传感器是一种将压力转换成电流/电压的器件，可用于测量压力、位移等物理量。此压力传感器的量程是2KP，输入电压是5V，最大电压时10V，最大输出电流是3mA。它的输出电压是25mv到75mv。微压传感器采集信号依次通过信号放大器和AD转化器，进行信号放大和转化成数字信号，再发送给单片机。如图4所述，信号放大器的选择好坏对提高测量精度也十分关键，本技术选用LM324。LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。本技术AD转化器选用ADC0832，其为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。为了能够更加直观的看到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单片机的风速风向测量装置，其特征在于：包括单片机及分别与其连接的风速采集电路、风向采集电路和显示电路，所述风速采集电路采用压力传感器采集风速数据，并将采集的数据发送给单片机处理，再由显示电路显示测量的风速数据，所述风向采集电路采用光电编码器采集风向标旋转角度的信号，通过单片机进行处理和计算风向，并通过显示电路显示测量的风向数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的风速风向测量装置，其特征在于：包括单片机及分别与其连接的风速采集电路、风向采集电路和显示电路，所述风速采集电路采用压力传感器采集风速数据，并将采集的数据发送给单片机处理，再由显示电路显示测量的风速数据，所述风向采集电路采用光电编码器采集风向标旋转角度的信号，通过单片机进行处理和计算风向，并通过显示电路显示测量的风向数据。2.根据权利要求1所述的基于单片机的风速风向测量装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾涵，丁力，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32