【正文】 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)編號(hào)________ 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的風(fēng)速測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)Designs based on the AVR monolithic integrated circuit39。s wind speed measuring instrument2008 年 6 月摘 要在對(duì)氣象學(xué)越加重視的今天，氣象數(shù)據(jù)的采集更顯重要。風(fēng)速是氣象數(shù)據(jù)中的一個(gè)重要的參數(shù)，對(duì)它的測(cè)量，將會(huì)極大的影響到氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。隨著風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展，風(fēng)速的測(cè)量也被日益重視起來(lái)。本文介紹了一種基于AVR單片機(jī)的風(fēng)速儀的設(shè)計(jì),它利用測(cè)量旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速測(cè)得風(fēng)速。本設(shè)計(jì)中采用ATMAGE16單片機(jī)，并設(shè)計(jì)了集數(shù)據(jù)采集、顯示、傳輸于一體的便攜式風(fēng)速采集系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)的主要目的雖然為風(fēng)速測(cè)量，但是當(dāng)對(duì)外部傳動(dòng)部件做簡(jiǎn)單修改以后不僅可以應(yīng)用在風(fēng)速的測(cè)量當(dāng)中，也可在轉(zhuǎn)速測(cè)量控制，車輛行駛速度測(cè)定，流速流量測(cè)量等方面發(fā)揮借鑒作用。關(guān)鍵字：ATMEGA16單片機(jī)，風(fēng)速儀，測(cè)周法與測(cè)頻法 AbstractAttached more and more importance in today39。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 microcontrollerbased AVR anemometer design, which uses the speed measurement of rotating body measured wind speed. ATMAGE16 the use of singlechip 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 frequencyweek law and the law目 錄第一章 引 言 1　風(fēng)速測(cè)量裝置概述 1 基于單片機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)速測(cè)量?jī)x的優(yōu)點(diǎn) 1第二章 設(shè)計(jì)原理 3 3 4第三章 傳感器的工作原理及實(shí)現(xiàn)方法 6　傳感器工作原理 6 紅外傳感計(jì)數(shù)器的原理 7　紅外傳感計(jì)數(shù)器檢測(cè)方法 7第四章 技術(shù)介紹 8 mega16單片機(jī) 84．2 系統(tǒng)擴(kuò)展、接口技術(shù) 94．3 三總線概述 104．4 中斷技術(shù) 11第五章 軟件設(shè)計(jì) 13 測(cè)頻法與測(cè)周法 135．2 程序結(jié)構(gòu) 16第六章 硬件設(shè)計(jì) 21 硬件結(jié)構(gòu)圖 21 地址所存器擴(kuò)展電路 21 擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器電路 22 顯示電路 24結(jié) 論 25參考文獻(xiàn) 26致 謝 27附 錄： 28I 第一章 引 言　風(fēng)速測(cè)量裝置概述風(fēng)力發(fā)電已成為當(dāng)今世界的主流能源之一。目前，風(fēng)力發(fā)電已成為世界上公認(rèn)的最接近商業(yè)化、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)的可再生能源技術(shù)之一，與太陽(yáng)能和生物能源等其他可再生能源發(fā)電技術(shù)相比，風(fēng)能具有產(chǎn)業(yè)成熟度高、發(fā)電成本低、自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境影響好等優(yōu)點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電占用土地資源少，資金回收期短，一般不會(huì)產(chǎn)生明顯的自然生態(tài)影響，在社會(huì)上引起的爭(zhēng)議很少，能較快實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展。在對(duì)氣象學(xué)越加重視的今天，氣象數(shù)據(jù)的采集更顯重要。風(fēng)速是氣象數(shù)據(jù)中的一個(gè)重要的參數(shù)，對(duì)它的測(cè)量，將會(huì)極大的影響到氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。隨著風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展，風(fēng)速的測(cè)量也被日益重視起來(lái)。對(duì)于風(fēng)速的采集與測(cè)量，不同的應(yīng)用場(chǎng)合有不同的測(cè)量方法，常見的方式有：采用皮托管測(cè)量風(fēng)速，其基本原理是通過(guò)測(cè)量風(fēng)速經(jīng)過(guò)時(shí)在皮托管上的靜壓與動(dòng)壓之差來(lái)計(jì)算風(fēng)速；采用熱氣球測(cè)量風(fēng)速，其基本原理是通過(guò)測(cè)量風(fēng)在吹過(guò)熱氣球時(shí)氣球的振動(dòng)頻率，進(jìn)而換算出風(fēng)速等。風(fēng)速測(cè)量的基本原理大致相似，都是通過(guò)某個(gè)敏感元件的某個(gè)特征量的變化來(lái)計(jì)算獲得風(fēng)速，只是存在測(cè)量精度上的區(qū)別?，F(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制過(guò)程中，常常需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)速進(jìn)行采集與檢測(cè)，通常的做法是采用風(fēng)速儀，通過(guò)記錄風(fēng)速儀上的葉片因風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的脈沖數(shù)，再通過(guò)程序轉(zhuǎn)換成葉片的轉(zhuǎn)圈數(shù)，進(jìn)而換算成風(fēng)速，將信號(hào)接入計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的數(shù)據(jù)回放或曲線顯示。這樣的風(fēng)速采集系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，成本不高，但其最大的缺陷是采集系統(tǒng)體積龐大、機(jī)動(dòng)性差，對(duì)于需要測(cè)量多點(diǎn)風(fēng)速的場(chǎng)合并不適用，若采取各點(diǎn)均布置風(fēng)速傳感器的方案，則成本會(huì)大幅上升，控制方案也會(huì)變得復(fù)雜，因此，傳統(tǒng)的風(fēng)速采集系統(tǒng)由于不具備便攜性而無(wú)法應(yīng)用于多點(diǎn)風(fēng)速采集測(cè)量的場(chǎng)合。本文的設(shè)計(jì)旨在解決這一突出問(wèn)題。該設(shè)計(jì)的基本原理是將風(fēng)速的感應(yīng)裝置（傳感器）與采集運(yùn)算系統(tǒng)合而為一，為該裝置設(shè)計(jì)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，同時(shí)留出數(shù)據(jù)傳輸接口，在必要時(shí)可以方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移與后期處理。 基于單片機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)速測(cè)量?jī)x的優(yōu)點(diǎn)風(fēng)速、風(fēng)力的測(cè)量在某些行業(yè)，譬如煤炭，飛機(jī)，汽車，電力等都十分重要。最初的風(fēng)速儀，靠人工測(cè)量，精度差，數(shù)據(jù)不及時(shí)。目前，國(guó)內(nèi)使用的風(fēng)速儀，多數(shù)沿用機(jī)械傳動(dòng)，靈敏度低，誤差大，對(duì)于較多的測(cè)風(fēng)點(diǎn)常采用一個(gè)計(jì)數(shù)器測(cè)量，而野外自然風(fēng)陣性變化較大，這樣會(huì)引起失真和較大誤差?；趩纹瑱C(jī)的風(fēng)速儀，可以克服目前風(fēng)速儀的弊端，作為目前風(fēng)速儀的有益補(bǔ)充。風(fēng)速傳感器將測(cè)得的風(fēng)速直接轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)系統(tǒng)，由單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、存儲(chǔ)和顯示，同時(shí)預(yù)留出與ＰＣ機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌冢ǎ眨樱陆涌诨虼型ㄐ牛玻常步涌冢?。這樣即可將風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)與后期的數(shù)據(jù)采集、處理、運(yùn)算結(jié)合在一起，與ＰＣ機(jī)的聯(lián)系斷開，實(shí)現(xiàn)了可移動(dòng)性測(cè)量，具有一定的便攜性。本系統(tǒng)借助傳統(tǒng)風(fēng)速儀測(cè)量設(shè)備，以單片機(jī)為處理信號(hào)的工具，使風(fēng)速的測(cè)量精確，及時(shí)。并且，由于單片機(jī)的使用，使本設(shè)計(jì)的體積較小，適合外出攜帶，操作方便，可推廣到工業(yè)生產(chǎn)中，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的風(fēng)速儀。第二章 設(shè)計(jì)原理測(cè)量