毕业论文设计：基于单片机控制的风速风向的测量推荐

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风速风向监测系统设计

阔应用前景的风速风向监测系统本文主要研究了传感器的应用．传感器对数据的采集．然后经过ＡＤ转换，以及单片机的运算处理过程．外加液晶的显示电路。这其中涉及各芯片的初始设置和单片机内的软件编写最终将画出电路图，完成软件编写．并且购买电子元器件．搭建电路板．做出实物，令其可以实时检测出当地风速以及风向这两个参数的功能器．其主要功能是将自然界中的风的速度以及方向这两个参数转换为芯片可以识别的信号，譬如电压、电流。本系统选用ＰＨＷＳ／ＷＤ风速风向传感器该传感器由ＰＨＷＳ风速传感器和ＰＨＷＤ风向传感器两部分组成风速传感器采用传统三风杯结构．风杯选用碳纤维材料．强度高，启动好：风向传感器采用精密电位器．并选用低惯性轻金属风向标响应风向．动态特性好。杯体内置的信号处理单元可根据用户需求输出相应信号
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科技目向导
２０１４年１１期
风速风向监测系统设计
（武汉理工大学郭爽湖北武汉４３００７０）
【摘要】本文详细介绍了利用单片机作为主控制器，借助风速传感器及风向传感器，将风速和风向这两个参数通过液晶显示出来的系统。该系统可实现实时监测功能且进行ＰＲＯＴＥＵＳ仿真．做出实物。对于工业控制具有重要指导意义。论文主要研究了单片机对数据的采集以及运算过程．以及液晶显示和ＡＤ转换这两个子模块的运作原理。研究结果表明：风速风向传感器能精准地将这两个参数值转换为相应的可以识别的信号此外．单片机也可以高速有效地采集数字信号，并进行精准快速的运算。本文的特色在于：达到了实时监测风速及风向的功能，具有高精度、高灵敏度、可靠性高的特点【关键词】单片机：传感器；风速：风向

MSP430单片机风速风向检测

二、研究内容
本次研究的是设计利用MSP430单片机结合风速风向传感器组成一个小型的检测系统，要求此检测风速风向系统电路简单，精度高，容易读取记录，体积小，成本低，容易实现。
三、方案设计
方案的选择包括核心控制处理芯片的选择方案、风速风向检测方案以及显示器选择方案。
风速风向检测系统
芯片选择模块
检测模块
显示模块
LCD12864
QS—FX QS—FS
MSP430
风
风
单
速
向
片
传
传
机
感
感
器
器
四、系统硬件电路分析设计
风速风向的硬件系统包括单片机最小系统，风速采集电路，风向采集电路、复位电路以及输出显示电路，硬件系统的结构图如图
4.1单片机部分
本次设计选用美国德州仪器公司（TI）开发的16位RISC 指令MSP430单片机，它的突出优点是可以实现超低功耗和功能集成，非常适合在自动信号采集、液晶显示智能化仪器、电池供电便携式装备等领域应用。
4.1.1 MSP430系统电路图
LCD12864
MSP430芯片
按键复位
放大电路
4.2 显示模块
本次设计需要清晰易懂显示风速风向信息，经比较分析选用LCD12864。
12864表示其横向可以显示128个点，纵向可以显示64个点，可显示汉字及图形，使风速风向信息用汉字表示出来，方便读取记录。
基于MSP430单片机风速风向检测
一、研究背景
风速风向是科学测试中经常需要采集的一个参数，对农业生产、天气预测、新能源开发有着积极的影响。
早期的测量系统无论是结构上还是测量方法上都比较简单，而且可靠性不高，实现的功能单一。

基于单片机的风速测量仪的设计说明

基于单片机的风速测量仪的设计综述风，特别是井下安全生产中具有重要参考意义，作为气象环境中最活跃的因素，对战争的胜败，武器性能的发挥有着举足轻重的影响风能的利用，也要求人们对风速资源进行长时间的准确监测。

当前，风速测量的仪器主要有热线式、热膜式、以及风杯式三种。

这几种原理的风速仪测量精度低、范围小、测量周期长、持续工作时间短，且测量结果易受外部环境因素的影响。

因此不能满足高效、快速、准确的现代化军事和长时间工作、智能化数据处理的风场监测的需求。

本设计采用压电式超声波换能器，使用AT89S52单片机作为控制器，完成了超声波风速测量仪的软硬件设计。

采用汇编语言编程的方法，实现了测量结果的计算和显示。

设计完成后能做到，LED数码显示清晰稳定，测量结果稳定可靠，测距仪最大误差不超过0.05m/s。

系统硬件电路的设计硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、键盘，温度补偿电路，超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。

单片机采用89S52或其兼容系列。

采用11.0592MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。

系统采用555定时器产生145kHz的方波信号，利用计数T1口监测超声波接收电路整形滤波后输出的返回信号。

显示电路采用简单实用的4位共阴极LED数码管，段码用电阻器驱动，位码用PNP三极管8550驱动。

超声波发射电路发射电路主要由555定时器，74LS123构成的单稳态触发电路、放大环节，和超声波发射换能器T构成，LM555多谐振荡器端口3输出的145kHz的方波信号一路经触发电路，放大电路后送到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。

输出端采用加入耦合电容C4，用以提高发射驱动能力。

上位电阻R6一方面可以提高三极管的放大输出能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡时间。

压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。

超声波换能器内部结构在下文中有介绍，它有两个压电晶片和一个换能板。

基于51单片机的风速测量仪设计

基于51单片机的风速测量仪设计风速是指空气运动的速度。

风速测量仪是用于测量风速的仪器，广泛应用于气象观测、环境监测、航空航天等领域。

本文将基于51单片机设计一款简单的风速测量仪。

1.硬件设计：本设计中，使用51单片机作为主控制芯片，传感器采用热丝风速传感器。

风速传感器的原理是通过电热丝的冷却效果来测量风速，当风速增加时，电热丝的冷却效果也相应增加，通过测量电热丝的电阻变化来计算风速。

2.软件设计：为了实现风速测量仪的功能，需要编写相应的程序代码。

首先需要对51单片机的GPIO进行初始化，设置风速传感器的控制引脚为输入引脚，设置LED灯的控制引脚为输出引脚。

接下来，通过定时器中断的方式进行测量。

通过设置定时周期和计数器，可以定时进行风速测量。

在每次定时器中断时，通过读取风速传感器的电阻值来计算实际风速。

具体的计算公式可以根据风速传感器的特性进行确定。

为了方便测量结果的显示，可以使用数码管或LCD显示屏来显示测量结果。

通过数码管或LCD显示屏的控制引脚，可以将测量结果进行输出。

3.系统测试：在完成硬件和软件的设计后，需要进行系统测试验证。

可以通过实验室条件模拟不同的风速，并通过对比测量仪的测量结果与实际风速进行验证。

在测试过程中，可以调整定时器中断周期和计数器的取值，以获得更加准确的测量结果。

同时，还可以进行边界测试，即在测量传感器的最小和最大风速范围内进行测试，以保证测量仪在不同条件下的准确性和稳定性。

4.总结和改进：通过以上的设计和测试，可以得出目前风速测量仪的性能和功能。

总结设计的优点和存在的不足之处，可以给予后续改进的方向。

例如，可以进一步优化传感器的灵敏度和准确性，提高测量结果的精度；还可以加入温度和湿度传感器，以提供更加全面的环境信息。

最后，可以进行用户调研，收集用户的反馈和意见，以进一步改进设计，满足用户的需求。

基于51单片机的智能风扇控制系统毕业设计(论文)

基于51单片机智能风扇控制系统的设计与实现摘要：随着气温的逐渐上升，风扇的需求量也逐渐扩大。

传统风扇不能根据外界温度的变化对风扇转速快慢进行调整，也不能对风扇的开关与否进行自动控制，这将会损耗大量的电力资源。

针对这些问题，开发设计了智能风扇控制系统。

该系统以STC89C51RC单片机最小系统为核心，利用DS18B20温度采集模块，LCD 1602显示屏、L298N电机驱动模块、HC-SR501人体感应模块、舵机控制模块、ESP8266 WIFI控制模块组成智能风扇控制系统。

当有人进入室内, HC-SR501人体感应模块会监测到有人出现,同时DS18B20温度采集模块将采集到的温度与系统开始设置的阈值做比较,并将采集到的温度数据显示在LCD 16 -02显示屏上。

当室温高于所设置的温度且有人存在的情况下,风扇将会自动吹风；当温度低于所设置的温度时风扇仍保持关闭状态。

该系统采取了三种工作方式，第一种工作方式为按键控制，从左至右按键功能依次为摇摆、红外、定温、定时。

第二种工作方式为红外遥控器控制，在遥控器上按下相应的功能按键，即可控制风扇。

第三种工作方式为手机终端APP控制，通过手机客户端实现风扇的自动启动和停止，旋转方向，改变风扇的转速等。

关键词：STC89C51RC单片机；智能风扇；人体感应；keil Uvision；Intelligent Fan Control System Basedon 51 Single Chip Design and Implementation Abstract:With the gradual rise in temperature, the demand for fans has gradually expanded. However, the traditional fan can not adjust the speed of the fan according to the change of the outside temperature, and can not control the fan switch automatically. In response to this problem, we will develop intelligent control system of the fan.The system is based on the minimum system of the STC89C51RC MCU.The intelligent fan control system is composed of DS18B20 temperature acquisition module, LCD 1602 display, L298N motor drive module, HC-SR501 human body induction module, steering control module and ESP8266 WIFI control module. When the person enters the room, the human body infrared sensor module will detect people, while the DS18B20 temperature acquisition module will collect the temperature and the system begins to set the threshold to compare, and the collected temperature data is displayed on the LCD 1602 display. When the room temperature is higher than the set temperature and someone exists, the fan will automatically blow; when the temperature is lower than the set temperature ,the fan will still turn off . The system takes three kinds of work, the first work for the key control, from left to right button function in order of swing, infrared, fixed temperature and timing. The second mode of operation for the infrared remote control, press the corresponding function button on the remote control, you can control the fan. The third type of work for the mobile terminal APP control, through the mobile client to achieve automatic fan start and stop, rotation direction, change the fan speed and so on.Key words: STC89C51RC Single-Chip; Intelligent Fan; Human Infrared Sensor Module; Keil Uvision ;目录一、论文(设计)正文 (1)1绪论 (1)1.1系统开发的背景 (1)1.2系统开发的目的和意义 (1)1.3国内外研究现状 (2)1.3.1国内研究现状 (2)1.3.2国外研究现状 (2)1.4主要研究内容 (3)2系统分析 (4)2.1可行性分析 (4)2.2系统需求分析 (5)2.2.1功能需求分析 (5)2.2.2性能需求分析 (6)2.2.3系统实现方式 (7)3系统硬件设计 (9)3.1系统概述 (9)3.2单片机最小系统电路 (9)3.2.1 STC89C51RC单片机简介 (9)3.2.2 STC89C51RC单片机常用寄存器 (10)3.3 LCD 1602显示屏模块 (11)3.4 DS18B20温度传感器模块 (12)3.4.1 DS18B20温度传感器的特性 (12)3.4.2 DS18B20温度传感器的电路实现 (13)3.5红外遥控模块 (13)3.6 HC-SR501人体感应模块 (14)3.6.1 HC-SR501人体感应模块工作原理 (14)3.6.2 HC-SR501人体感应模块特性 (14)3.6.3 HC-SR501人体感应模块的电路实现 (15)3.7舵机控制模块 (16)3.7.1舵机的特性 (16)3.7.2舵机控制模块工作原理 (17)3.8 ESP8266 WIFI控制模块 (17)3.8.1 ESP8266 WIFI控制模块特性 (18)3.8.2 ESP8266 WIFI控制模块AT指令 (18)3.9系统其它电路 (21)3.9.1复位电路 (21)3.9.2晶振电路 (22)3.9.3开关电路 (22)3.9.4按键电路 (23)3.9.5 DS1302时钟芯片电路 (23)3.9.6 L298N电机驱动电路 (24)4系统软件设计 (25)4.1程序语言及开发环境 (25)4.2主程序 (25)4.3 LCD 1602显示屏控制程序 (26)4.4 DS18B20温度监测控制程序 (27)4.5红外遥控控制程序 (29)4.6 HC-SR501人体感应控制程序 (30)4.7 舵机控制程序 (31)4.8 ESP8266 WIFI控制程序 (32)5系统功能实现与测试 (34)5.1系统显示界面与实物图 (34)5.2LCD 1602显示屏的测试 (34)5.3 DS18B20温度传感器的测试 (35)5.4红外遥控器的测试 (35)5.5 HC-SR501人体感应的测试 (36)5.6舵机控制测试 (37)5.7 ESP8266 WIFI测试 (38)6总结 (39)参考文献 (40)谢辞 (41)二、附录 (42)宝鸡文理学院本科毕业设计开题报告 ............................. 错误！未定义书签。

基于51单片机的风速风向采集系统设计

ＬｉｎＭｅｉｈｕｉ
（ＦｕｊｉａｎＯｃｅａｎＦｏｒｅｃａｓｔ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＭＯＤＥＬ０５１０６ｗｉｎｄｍｏｎｉｔｏｒｕｓｅｄｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｈｏｉｚｆｏｎｔ￣ｗｉｎｄｓｐｅｅｄａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｉｔｉｓａｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｓｅｎｓｏｒ
片机进行调试，使整个系统能够完成正常采集和显示功
如图２所示，变压器将２２０Ｖ交流电转换为１６Ｖ交流电，桥式整流电路将ｌ６Ｖ交流电转换为直流电，通过
能。风传感器将获取的风速风向信号转换为电信号，电
ＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＭｅｔｈｏｄ
基于５１单片机的风速风向采集系统设计
林梅辉
（福建省海洋预报台，福建福州３５０００３）
摘要：Ｒ．Ｍ．ＹＯＵＮＧ公司研制的０５１０６型风传感器是一款高精度水平风速风向传感器，广泛应用
ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｓａｆｅｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｎｄｓｅｎｓｏｒ；ＭＣＵ；ｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ；ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ

基于单片机的风速风向检测系统设计

基于单片机的风速风向检测系统设计
程为
【期刊名称】《自动化技术与应用》
【年(卷),期】2010(029)008
【摘要】介绍了一种风速风向传感器原理,选用LPC921单片机设计了数据采集和数据传输的检测系统,给出了系统硬件电路图和软件流程图,分析了硬件设计和软件编程中的一些问题.
【总页数】4页(P70-73)
【作者】程为
【作者单位】武汉理工大学自动化学院,湖北,武汉,430070
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1
【相关文献】
1.基于单片机的便携式风速风向监测系统的设计 [J], 许美珏
2.基于51单片机的风速风向采集系统设计 [J], 林梅辉
3.基于风压力检测的机场跑道风速风向测量系统设计 [J], 张同杰;顾俊林;肖洋;邹艳
4.基于单片机的风向风速传感器防冻装置设计 [J], 柯莉萍;陈银东;张玉逵;张艳;阎廷
5.基于风压力检测的机场跑道风速风向测量系统设计 [J], 张同杰[1];顾俊林[1];肖洋[1];邹艳[1]
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基于51单片机的温控风扇毕业设计

基于51单片机的温控风扇毕业设计温控风扇基于51单片机的毕业设计一、引言随着科技的不断进步，人们对于生活品质的要求也越来越高。

在夏季高温天气中，风扇成为了人们不可或缺的家用电器。

然而，传统的风扇常常不能够根据环境温度自动调节风速，给人们带来了一定的不便。

因此，设计一个基于51单片机的温控风扇成为了一项有意义的毕业设计。

二、设计目标本设计的目标是实现一个自动调节风速的温控风扇系统，通过测量周围环境的温度来调节风扇的风速，使风扇在不同温度下达到最佳工作效果，提高舒适度和节能效果。

三、硬件设计1.51单片机：采用AT89S52单片机作为主控制器，该单片机具有较强的性能和丰富的外设资源，能够满足本设计的需求。

2.温度传感器：采用DS18B20数字温度传感器，具有高精度和简单的接口特点。

3.风扇控制电路：通过三极管和可变电阻来控制风扇的转速，根据温度传感器的输出值来调节电阻的阻值，从而实现风扇的风速调节。

四、软件设计1.硬件初始化：包括对温度传感器和风扇控制电路的初始化设置。

2.温度检测：通过DS18B20传感器读取环境温度的值，并将其转换为数字量。

3.风速控制：根据不同的温度值，通过控制电阻的阻值来调整风扇的风速，从而实现风速的自动调节。

4.显示界面：通过LCD显示器将当前温度值和风速等信息显示出来，方便用户了解当前状态。

五、系统测试及结果分析经过对系统的调试和测试，可以发现该温控风扇系统能够根据环境温度自动调节风速。

当环境温度较低时，风扇转速较低，从而降低能耗和噪音；当环境温度较高时，风扇转速会自动提高，以提供更好的散热效果。

六、结论通过对基于51单片机的温控风扇系统的设计和测试，可以得到以下结论：1.该系统能够根据环境温度自动调节风速，提高舒适度和节能效果。

2.通过LCD显示界面，用户可以方便地了解当前温度和风速等信息。

3.本设计的目标已得到满足，具备一定的实用和推广价值。

七、展望在未来的研究中，可以进一步优化该温控风扇系统，例如添加遥控功能、改进风扇控制电路的效率等，以提高用户体验和系统的整体性能。

基于单片机的风速风压测量系统

基于单片机的风速风压测量系统摘要本文在了解压力传感器工作原理以及单片机相关知识的前提下，介绍了一种新型的的风速风压测量系统。

该系统采用单片机技术, 由压力传感器采集数据，对传感器模拟信号提取放大，并进行模数转换，单片机负责控制系统各部分器件的工作并对数字信号进行处理。

然后将压力信息显示在LED接收面板上，同时将信息经串口发送给上位机软件，并由上位机显示出来。

该系统以AT89S52作为微处理器，具有强大的数据计算处理能力及控制能力，此外由于其内部集成了多种硬件电路接口，有效地降低了成本，减小了装置体积。

在压力传感器部分，选用霍尼韦尔公司的传感器，型号为24PCEFH2G[13]。

此外，上位机通信显示部分采用LabVIEW虚拟仪器软件，采用可视化的图形编程语言，以在计算机屏幕上建立图形化的面板来替代常规的传统仪器面板。

系统硬件设计是本课题的重点研究内容，系统分为四个模块，分别为电源模块、数据采集模块、信号处理模块、以及与上位机通信模块。

硬件系统主要完成压力数据的采集、处理、显示、及原理图、PCB版图设计。

软件部分也是本论文的主要工作所在，软件主要完成单片机工作、模数转换器件、以及上位机软件的控制。

同时微控制器软件设计采用了模块化设计方法，增强了软件系统的可移植性、可读性和稳定性。

经过实际的测量，本系统可对外界风速风压进行较为准确的测量。

本装置具有高灵敏度、小型、简单、低耗等优点。

其测量精度、稳定性和可靠性都高于传统的测量仪器。

关键词：单片机，风压,风速，数据采集，数据处理，压力传感器，LED 显示，上位机THE SYSTEM OF WIND PRESSURE ANDSPEED BASED ON THE SINGLE-CHIPCOMPUTERABSTRACTIn this article, with the knowledge about the work principle of the pressure sensor and knowledge about the single - chip computer technology, we introduce a new system of wind pressure and speed measurement, based on single-chip computer. The system uses microcomputer technology, the data collected by the pressure sensor, the sensor analog signal extraction amplification and for analog-digital conversion, microcomputer control system for the work of the various parts of the device and digital signal for processing. Then the pressure of information displayed in the LED panel on the receiver, while the information sent to the host computer via serial port software, shown by the host computer. As microprocessors of the system, AT89S52 has powerful data processing power and control ability, in addition to its internal integration of a variety of hardware interfaces, effectively reduces the cost and reduce the device volume. Some of the pressure sensor, use Honeywell’s sensor model 24PCEFH2G. In addition, the host computer communication showed that some use LabVIEW virtual instrument software using a visual graphical programming language to build a computer screen graphical panel to replace the traditional conventional instrument panel.System hardware design is the focus of research content in this issue, the system is divided into four modules, namely, power supply modules, data acquisition module, signal processing module, as well as with the host computer communication module. Hardware system accomplished the pressure data acquisition, processing, display, and schematics, PCB layout. Software part is where the main work of this thesis, the software was completed for SCM work, ADC parts, and PC software control. Micro-controller software design also uses a modular design methods, software portability, readability and stability.After the actual measurement, the system can be more accurate external wind pressure measurements. This device has high sensitivity, small, simple, low cost and so on. The measurement is more accuracy, stability and reliability than traditional measuring instruments.Keywords: microcontroller, air pressure, wind speed, data acquisition, data processing, pressure sensor, LED display, PC第一章引言1-1 课题背景及研究意义风在日常生活中得到越来越广泛的应用，但是人们目前还无法对其进行极为有效的控制，但是风速的变化和分布也是有一定的规律可循的。

基于单片机的风速测量仪的设计

超声波风速传感器是利用穿过空气的超声波被旋涡调制，从已调波中检出旋涡频率来测定风速的。F、S为一对谐振频率相同的超声波换能器，F为发射换能器，发射145 kHz等幅超声波；S为接收换能器，接收被旋涡调制了的声波。
当无旋涡时，接收换能器S接收到等幅波信号；有旋涡时，由于旋涡内部的压力梯度和旋涡的旋转运动，导致了超声波的折射、反射和吸收效应，使接收到的信号幅度减小。旋涡通过声束后，接收到的信号又恢复常态。因此，超声波幅度变化频率与旋涡的频率一致，从接收换能器上检测出超声波束幅度变化次数即可测得风速值。
超声波发射电路
发射电路主要由555定时器，74LS123构成的单稳态触发电路、放大环节，和超声波发射换能器T构成，LM555多谐振荡器端口3输出的145kHz的方波信号一路经触发电路，放大电路后送到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采用加入耦合电容C4，用以提高发射驱动能力。上位电阻R6一方面可以提高三极管的放大输出能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡时间。
基本计算公式为：
f——旋涡频率，Hz；
v——气流速度，m／s；
d——旋涡发生体直径，mm；
St——斯特拉哈尔系数(雷诺数在200～50 000范围内，St为常数)。
超声波旋涡式风速传感器与其它形式的风速传感器相比具有如下优点：
(1)无可动部件，无机械磨损，性能稳定，使用寿命长；
(2)输出本身就是与风速成线性关系的脉冲频率信号，没有零点漂移，且敏感元件灵敏度变化不会直接影响输出，测量精度高；
超声波检测接收电路
压电式超声波换能器S将收到的超声信号转换成电信号，并经R7、R8、R9、C5、C6和1/4 LM324组成的选频放大电路放大后，送检波电路Dl、C7、R10进行包络检波，检出涡街信号。涡街信号在电压比较器和RC滤波电路构成的整形滤波环节中与输入的基准电压1/2Vcc作比较，被整形为与风速成正比的矩形波，信号周期随检波信号变化而变化。

基于单片机的数显风速仪设计

基于单片机的数显风速仪设计作者：陈国良岳云峰来源：《现代电子技术》2014年第12期摘要：风是日常生活中经常遇到的现象，随着人类科技知识的不断发展，对风力资源的利用也越来越广泛，怎样测量风的速度和风力等级就成为一个重要的课题。

该设计在介绍AT89C2051单片机的性能和特点基础上，结合光电传感器测量脉冲个数，利用liyongLCD显示来实现测量风速的功能。

其中硬件电路由电源模块、风叶转动输出脉冲电路、AT89C2051单片机控制电路组成；并编写了软件控制程序；利用Proteus软件对该设计软硬件进行了仿真。

关键词：AT89C2051；风速； LCD显示； Proteus中图分类号： TN964⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）12⁃0121⁃04Abstract： wind is a phenomenon often encountered in everyday life. With the continuous development of human scientific knowledge， the wind resource has been widely used， and how to measure wind speed and wind scale has become an important issue. The performances and features of MCU AT89C2051 are introduced for the design of MCU⁃based digital readout anemometer， whose function of wind speed measurement is realized by measuring the number of pulses of photoelectric sensors and using LCD display. Its hardware circuit is composed of power module， pulse circuit of fan blade rotation output and control circuit of 89C2051 MCU. The software control program was compiled. The designed hardware and software were simulated by means of PROTEUS software.Keywords： MCU； wind velocity； LCD display； PROTEUS在对气象学越来越重视的今天，天气情况数据的采集显得尤为重要。

(完整版)基于AVR单片机的风速测量仪设计毕业设计

编号________本科生毕业设计基于AVR单片机的风速测量仪设计Designs based on the A VR monolithic integrated circuit's wind speed measuring instrument2008 年6 月摘要在对气象学越加重视的今天，气象数据的采集更显重要。

风速是气象数据中的一个重要的参数，对它的测量，将会极大的影响到气象预报的准确性。

随着风力发电的快速发展，风速的测量也被日益重视起来。

本文介绍了一种基于A VR单片机的风速仪的设计,它利用测量旋转体的转速测得风速。

本设计中采用ATMAGE16单片机，并设计了集数据采集、显示、传输于一体的便携式风速采集系统，本设计的主要目的虽然为风速测量，但是当对外部传动部件做简单修改以后不仅可以应用在风速的测量当中，也可在转速测量控制，车辆行驶速度测定，流速流量测量等方面发挥借鉴作用。

关键字：ATMEGA16单片机，风速仪，测周法与测频法AbstractAttached more and more importance in today's meteorology, meteorological data collection is more important. Meteorological data wind speed is an important parameter, its measurement, will greatly affect the accuracy of weather forecasting. With the rapid development of wind power, wind speed measurements have also been increasing attention to them. In this paper, a microcontroller-based A VR anemometer design, which uses the speed measurement of rotating body measured wind speed. ATMAGE16 the use of single-chip design, and design a set of data acquisition, display, transmission speed in one portable acquisition system,the main purpose of this design although the wind speed measurement, but when parts of the external drive after doing a simple modification can be applied not only in wind speed measurement, the measurement can also be controlled in speed, vehicle speed measured flow velocity measurement from the role play.Keyword: ATMEGA16 microcontroller, anemometer, measured frequency-week law and the law目录第一章引言 (1)1.1 风速测量装置概述 (1)1.2 基于单片机设计风速测量仪的优点 (1)第二章设计原理 (3)2.1风速测量仪设计原理 (3)2.2风速测量仪模型 (4)第三章传感器的工作原理及实现方法 (6)3.1 传感器工作原理 (6)3.2 红外传感计数器的原理 (7)3.3 红外传感计数器检测方法 (7)第四章技术介绍 (8)4.1 mega16单片机 (8)4．2 系统扩展、接口技术 (9)4．3 三总线概述 (10)4．4 中断技术 (11)第五章软件设计 (13)5.1 测频法与测周法 (13)5．2 程序结构 (16)第六章硬件设计 (21)6.1 硬件结构图 (21)6.2 地址所存器扩展电路 (21)6.3 扩展程序存储器电路 (22)6.4 显示电路 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录： (28)第一章引言1.1 风速测量装置概述风力发电已成为当今世界的主流能源之一。

基于51单片机的风速测量仪设计

电子产品世界基于51单片机的风速测量仪设计*Design of wind speed measuring instrument based on 51 single chip microcomputer刘熙明1，路世扬2 （1.毕节市工业和信息化局，贵州毕节 5517002；毕节市纳雍县能源局，贵州毕节 553300）摘要：风速的测量对于社会生活和工业生产有重要的作用。

本文利用三杯式风速传感器和51单片机设计了一种风速测量仪，利用单片机控制ADC0832对风速传感器输出的模拟信号进行转换，计算出实时风速并显示在LCD1602上面。

经过实际测试表明，所设计的风速测量仪基本能够满足测量要求。

关键词：风速测量；三杯风速传感器；单片机*基金项目：国家自然科学基金项目(61462015)风速是农业及工业生产中重要的气象观测数据，传统的依靠人为手段去观测和采集风速的方法并不十分准确，数据采集实时性不高，尤其是在恶劣条件下，很难实现依靠人为手段去观测和获取风力数据，利用自动化技术制作自动测量风速的测量仪器不仅仅是科技进步的要求，同时也是工农业发展和生产过程中的内在需要。

风速的测量对于预测与农业生产、工业生产息息相关的天气变化至关重要。

在台风、地震、海啸等发生的时候，人们无法实地观测到风速数据，只能通过自动气象站实现对风速的观测和采集，预测和规避自然灾害，尽可能降低自然灾害对人类生产活动的影响。

目前对于风速的观测手段有人工观察和自动气象站测量两类，人工观察有很多缺点和不足，例如实时性差，精度低等，而且无法克服恶劣的气候条件。

自动气象站则是通过热式风速传感器、三杯式风速传感器、光耦感应三杯式传感器等传感器来实现风速测量[1]。

1 系统方案及硬件电路设计１．１　整体系统方案整个系统要能实时测量(0.2~30) m/s范围内的风速，并把所测量到的风速实时显示出来。

通过分析，选用了FS系列三杯风速传感器作为风速传感器。

基于51单片机的风杯式风速计系统设计

基于51单片机的风杯式风速计系统设计现代社会中，风速的测量是一项至关重要的工作，它在航空、气象、风力发电等领域都有着广泛的应用。

而风杯式风速计是一种常见且简便的风速测量设备，它通常能够准确地测量风速并输出相应的数据。

本文旨在基于51单片机的技术原理，设计一套风杯式风速计系统，以实现对风速的准确测量和数据的实时显示。

首先，我们需要对风速的测量原理进行深入的研究。

风速的测量通常是通过测量风经过一定时间内通过的距离来实现的。

在风杯式风速计中，当风速较快时，风杯会旋转得更快，从而产生更多的信号。

通过计算风杯旋转的频率，我们可以得到相应的风速数值。

而51单片机作为一种常用的微控制器，可以通过编程实现对风速测量的自动化控制。

其次，设计风杯式风速计系统需要考虑到硬件和软件两方面的内容。

在硬件设计方面，我们需要选择合适的传感器来实现对风杯旋转频率的检测，并且需要设计一个合适的电路板来实现传感器与51单片机的连接。

同时，为了能够实时显示风速数据，我们还需要考虑到显示屏的选型和驱动电路的设计。

在软件设计方面，我们需要编写相应的程序来实现对传感器信号的采集、处理和显示。

通过合理地设计硬件和软件，我们可以实现对风速的准确测量和数据的实时显示。

在实际应用中，风速计系统的性能和稳定性是非常重要的。

我们需要对设计的风速计系统进行充分的测试和调试，以确保其能够准确地测量风速并输出正确的数据。

同时，我们还需要考虑到系统的稳定性和可靠性，确保其能够在各种环境条件下正常工作。

通过不断地优化和改进，我们可以使风速计系统更加完善和实用。

梳理一下本文的重点，我们可以发现，是一项具有挑战性和实用性的工作。

通过深入研究风速测量原理，合理设计硬件和软件，并不断优化系统性能，我们可以实现对风速的准确测量和数据的实时显示。

该系统在航空、气象、风力发电等领域都具有广泛的应用前景，有着重要的实用和研究价值。

希望本文能够对相关领域的研究工作和实际应用提供一定的参考和借鉴，推动风速测量技术的发展和进步。

基于单片机的便携式风速风向监测系统的设计

基于单片机的便携式风速风向监测系统的设计许美珏【摘要】介绍了一种便携式风速风向检测系统,该系统将STC89C52单片机作为控制核心,将风速、风向传感器作为相关信息采集模块,最终数据用1602液晶屏显示,并给出了硬件设计图和软件流程图.【期刊名称】《西安文理学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(019)001【总页数】5页(P31-35)【关键词】STC单片机;风速;风向;监测【作者】许美珏【作者单位】安徽商贸职业技术学院电信系,安徽芜湖241002【正文语种】中文【中图分类】TK81风作为自然界的一种自然现象，它的存在是一把双刃剑.人类可以利用这种无污染且可再生的资源来发电，可以有效缓解能源紧张、环境污染，这种新型的发电方式对于风速、风向的特性的监测非常重要.而在农业生产过程中，对于风的影响也是不得不考虑的问题，比如什么情况下可以撒播种子，什么情况下可以喷洒农药，要考虑风的影响.因为风的存在，农作物间病虫害会传染.大风天气会使农作物叶片受伤、农作物倒伏、花落果落从而大大影响产量.而通过有效的风速、风向检测大大减少风力对植物的伤害，减少风这种自然灾害对于农田造成的经济损失.因此，对风能的研究对人类生活的质量改进有非常大的意义，这就需要我们要有更好的方法去监测风,从而更好地利用、研究风能.本文设计的系统是利用风速和风向传感器来作为风能信号的采集工具，采集来的模拟量的风能信号通过A/D转换电路处理后送交给系统的控制核心STC89C51单片机来处理.单片机将最终处理完的结果即监测的数据再利用LCD1602液晶屏显示出来.该系统体积小，成本低，使用方便.图1为便携式农田风速风,向系统监测设计功能图.本设计使用的EC9-1测风传感器具有很高的性价比(如图2所示).该传感器包括用风杯测风速的风速传感器、用风标测风向的风向传感器以及对应的支架.其材质为碳纤维增强型塑料，具有很好的防腐能力同时动态特性得到改善.EC9-1系列传感器的测试灵敏度很好、具有很好的动态特性和较宽的测量范围，同时线性精度也很高，具有较好的互换性，对于强风也有很好的适应性，因此EC9-1系列传感器的诸多优点性能保证了其在工农业、交通业、气象等诸多部门的测量风量的需要. EC9-1型风向传感器支架除了用作固定风速传感器和风向传感器之外，电缆的转接也在支架内完成.该测风系统的风速传感器一般测出的是水平风力的强度，其测量单位是“m/s”.而风向传感器用来测量风的方向，其测量单位是“度”.该传感器的主要性能指标如表1所示.1.1 风速测量方法风速的测量是通过风速传感器采集信号，相应的感应元件是一种三杯式的风杯，将采集的风力信号通过信号变换电路(霍尔集成电路)变换处理后，得到很多脉冲，通过脉冲的个数来判断风力的强度.[1]具体的工作过程是：系统通电后，风杯组受到水平风力的作用产生旋转，并带动主轴旋转，主轴又带动相连的磁棒盘旋转.由于有数十只小磁体被装在磁棒盘上，当磁棒盘旋转时其上面的小磁体恰好正对霍尔磁敏元件3144LU时，3144LU就会导通并由OUT端输出低电平信号，之后随着磁棒盘继续旋转，小磁体又偏离3144LU导致3144LU截止，并在OUT端输出高电平，从而在OUT输出端采集到一个脉冲，当水平风力强度越大，每秒采集到的脉冲数就越多，产生的脉冲信号频率会随着风速的增强而呈线性地增加，这样风速的计算就转换为脉冲频率的计算.相应的转换电路中VCC的工作电压采用+5 V，GND表示接地的接头装置，OUT端为数据输出端口.将每秒钟采集的脉冲个数除以10得到的结果即为测得的风速.例如，每秒采集的脉冲数为54，则此时测得的水平风速瞬时值应为5.4 m/s.1.2 风向测量方法通过单板式风向标来作为EC9-1风向传感器进行风向的测量，该单板式风向标前端装有辅助标板.风向角度变化的检测是通过七位格雷码光电码盘进行的，该码盘如图3所示.码盘最外圈进行了127等分处理从而能够感应到128个不同风向，因而其分辨率为2.812 5°.具体的工作过程是：进行风向测量时，风向标在风力作用下旋转并带动主轴旋转，主轴又带动光电码盘旋转，每当旋转了2.812 5°后，就会有一组新的七位并行格雷码从码盘上下侧的七组发光与接收光电组件产生，并经过整形、倒相电路后将信号输出.在风向测量电路中,Vcc接+5 V电压，GND与地连接.其中D1至D7是相应的数据接口，测量时所采用的是二进制方式，注意读取的数值并非风向的直接结果，需要将读取的二进制信息通过查询格雷码表(如表2所示)才能得出风的实际方向.[2] 本设计包含的硬件有：检测模块包括风速、风向传感器，显示模块1602液晶屏，供电单元电路，A/D转换电路，晶振、复位电路以及STC89C51构成的单片机最小系统，如图4所示为系统的硬件结构示意图.2.1 电源电路模块设计电源电路模块为系统供应电能，含有保护、滤波、稳压等作用，如图5所示为电源电路模块示意图.电源电路模块使用了集成电路LM317，这种集成电路所使用的电路形式是极为简单的三端稳压电路结构，其能够输出连续可调的电压因而被广泛采用.[3]另外该电路同时还具有电压调节范围(可以在1.2 V~37 V之间调节，同时提供大于1.5 V的电流)、低噪音、稳压效果好、纹波抑制比高等诸多优点.2.2 A/D转换电路设计本系统采用了TLC549芯片作为A/D转换电路的核心芯片，该芯片产自美国德州仪器公司，其性价比非常高.该芯片工作时采用的是8位开光电容逐次逼近法来进行A/D转换因而具有8位串行A/D转换功能.一般工作状态下其转换时间小于18 μs，最大转换速率可以达到40 kHz,因而工作效率非常高.该芯片内部系统时钟频率为4 MHz，工作电压介于3 V到6 V之间.CS、DATA OUT、CLK三条口线主要用于在系统中与CPU以及相关控制线进行串口连接，该A/D转换电路的误差率很低，通常是介于-0.5 LSB~+0.5 LSB之间，其误差率很低，范围在±0.5 LSB之间，并且耗能很低其典型值为 6 mW，由于采用了差分参考电压高阻输入方式，因而具有很强的抗干扰性.图6为A/D转换器硬件连接图.2.3 显示模块本系统采用了LCD1602液晶屏芯片将测得的风速、风向值直观地显示出来，方便直观地看到数据.如图7所示为1602芯片在电路中的连接方式示意图.根据系统工作过程特点，该系统可以分为数据采集传输模块，数据显示模块等几个部分进行软件设计.其中数据采集传输模块流程图如图8所示，首先进行单片机的初始化，然后风速、风向传感器在外力风的作用下工作并将采集的信号送给单片机处理，单片机接收到串口的数据并判断是否符合命令的数据，是则进行相应的命令分析，是属于风速还是风向采集模块，然后分别执行相关的程序并将处理完的数据信息通过串口发送出去.[4]如果不是符合命令的数据，则继续等待串口数据.在实验过程中，通过相关设备来不断改变风力强度从而改变风速，改变设备的位置来使风向发生变化.这些变化的情况，被风速、风向传感器采集到后经过A/D转换，送交单片机处理后将相应的结果在液晶屏LCD1602上显示出来.实验表明不同方向上的风速值在一定误差范围内基本是相同的，误差产生的主要原因是记录数据存在误差和外界风力源因素，这些说明系统基本是稳定可靠的.测量数据如表3所示，图9为系统实物远景图及数据显示模块图.通常作为实际的农田风速风向检测用装置需要具有较好的抗雷击能力，且需观测方便、性能稳定可靠，安装携带方便等.本文设计的风速风向检测系统基本具有了所需功能.且该系统具有断电保护、实时将风速、风向变化情况显示出来.实验证明本系统电路结构简单、体积小、成本低、实现容易，且测量数据有着较高的准确性和可靠性.。

基于51单片机的智能温控风扇毕业设计

基于51单片机的智能温控风扇毕业设计一、研究背景及意义随着科技的不断进步和人们生活水平的提高，人们对于舒适度的要求也越来越高。

在夏季，高温天气给人们带来了很多不便和困扰，尤其是在没有空调或者空调使用受限的情况下。

因此，研究开发一种智能温控风扇具有重要意义。

二、设计目标本设计旨在实现以下目标：1. 实现基于51单片机的智能温控功能，可以根据环境温度自动调节风扇转速。

2. 实现手动控制功能，用户可以通过按键手动控制风扇转速。

3. 采用LCD显示屏显示当前环境温度和风扇转速等信息。

4. 采用PWM调速技术实现无级调速功能。

5. 设计一个外壳，使得整个系统具有良好的外观和安全性。

三、硬件设计1. 电源模块：采用220V AC输入，通过稳压电路将电压稳定为5V DC供给单片机和其他电路模块使用。

2. 温度传感器模块：使用DS18B20数字温度传感器进行温度采集，通过单片机对传感器进行读取并计算当前环境温度。

3. 风扇驱动模块：使用L298N芯片进行驱动，通过PWM调速技术控制风扇转速。

4. 按键模块：采用4个按键实现手动控制功能，包括开关机、自动/手动模式切换、风速增加和减少。

5. LCD显示模块：采用1602液晶显示屏显示当前环境温度和风扇转速等信息。

6. 外壳设计：设计一个外壳，将电路板和电源线等装入其中，使得整个系统具有良好的外观和安全性。

四、软件设计1. 系统初始化：初始化LCD显示屏、温度传感器、PWM输出等。

2. 温度采集与判断：通过DS18B20数字温度传感器采集环境温度，并根据设定的温度阈值判断是否需要调节风扇转速。

3. 风扇控制：根据自动/手动模式选择相应的控制方式，使用PWM调速技术控制风扇转速，并在LCD显示屏上实时显示当前风扇转速。

4. 按键处理：通过中断方式处理按键事件，实现开关机、自动/手动模式切换、风速增加和减少等功能。

5. 睡眠模式：当系统长时间处于空闲状态时，进入睡眠模式以节省功耗。

基于51单片机的风杯式风速计系统设计

基于51单片机的风杯式风速计系统设计摘要本文所述的是一种基于51单片机的风杯式风速计系统设计。

该系统能够实现对大气中风速的测量和监测，通过风杯的旋转，将机械能转化为电能并经过信号调理、滤波、放大等技术处理后，最终输出风速信息。

设计中采用光电编码器、AD转换芯片和LCD12864液晶显示屏等元器件，实现了精度高、反应迅速、易操作等优点。

实验结果表明，该系统能够准确地测量风速，并在农业、气象、军事等领域中具有广泛应用前景。

关键词：风杯式风速计；51单片机；光电编码器；AD转换芯片；LCD12864液晶显示屏。

AbstractThis paper describes a wind cup anemometer system based on 51 single-chip microcomputer. The system can measure and monitor the wind speed in the atmosphere. By rotating the wind cup, the mechanical energy is converted into electrical energy and processed through signal conditioning, filtering, amplifying and other technologies to ultimately output wind speed information. In the design, photoelectric encoder, AD conversion chip and LCD12864 liquid crystal display screen are used to achieve high accuracy, fast response, easy operation and other advantages. The experimental results show that the system can accurately measure wind speed and has wide application prospects in agriculture, meteorology, military and other fields.Keywords: wind cup anemometer; 51 single-chip microcomputer; photoelectric encoder; AD conversion chip; LCD12864 liquid crystal display screen.1. 前言随着社会的发展和生产、生活的需求，对于大气中的气象数据的测量变得越来越重要。

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