【正文】 4 3 2 1壓力傳感器D5D6D7112233445566778899J 1 R 1 K排阻+5 5 VB8B4B2B1+58 . 2 kR11 2 M H ZX T A L 11 0 u fC8R S T+53 3 p fC7+53 3 p fC6X T A L 1X T A L 1X T A L 2X T A L 2+5 圖 風(fēng)速設(shè)計(jì)原理圖 28 P 1 . 0 / T 21P 2 . 021P 1 . 1 / T 2 E X2P 2 . 122P 1 . 23V C C40P 1 . 34P 1 . 78P 0 . 039P 3 . 0 / R X D10P 3 . 1 / T X D11P 1 . 45P 0 . 138P 3 . 4 / T 014P 1 . 56P 0 . 237P 1 . 67X T A L 218X T A L 119V S S20P 0 . 336R S T / V P D9P 0 . 435P 3 . 2 / I N T 012P 0 . 534P 3 . 3 / I N T 113P 0 . 633P 3 . 5 / T 115P 0 . 732P 3 . 6 / W R16E A / V P P31P 3 . 7 / R D17A L E / P R O G30P S E N29P 2 . 728P 2 . 223P 2 . 627P 2 . 324P 2 . 526P 2 . 425A T 8 9 S 5 2abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpK KL E D 0abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpK KL E D 1abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpK KL E D 2abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpK KL E D 3ab b b bc c c cd d d de e e ef f f fg g g gh h h h1 0 u fC8R1+5RSTR S T1 2 M H ZX T A L 13 3 p fC73 3 p fC6XTAL2XTAL1X T A L 1X T A L 21 2A7 4 H C 1 4+ 5 V2k10k+ 5 V9 0 1 210K絕對(duì)式光電編碼器abcdefgh+5P N P P N P P N P P N P+5 圖 風(fēng)向設(shè)計(jì)原理圖 電路仿真設(shè)計(jì) 風(fēng)速測(cè)量仿真 啟動(dòng) Proteus軟件，按 Protel99SE設(shè)計(jì)的原理圖畫出電路仿真圖，根據(jù)元件屬性設(shè)置相應(yīng)元件參數(shù)。 29 圖 系統(tǒng)電路仿真圖 風(fēng)向測(cè)量仿真 啟動(dòng) Proteus軟件，按 Protel99SE設(shè)計(jì)的原理圖畫出電路仿真圖，根據(jù)元件屬性設(shè)置相應(yīng)元件參數(shù)。 風(fēng)速 仿真電路通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器范圍來(lái)調(diào)節(jié) 電壓 范圍，使輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬電壓在250mv750mv范圍內(nèi)，進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。用電壓表測(cè)量接地引腳跟電源引腳之間的電壓，看是否是電源電壓，例如常用的 5V。如。分別測(cè)量按下復(fù)位按鈕和放開(kāi)復(fù)位按鈕的電壓值，看是否正確。 31 第 5 章 系統(tǒng)的調(diào)試 硬件調(diào)試 為安全起見(jiàn)，首先必須進(jìn)行斷電調(diào)試。 Proteus 軟件的仿真是依靠單片機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此先將程序通過(guò)第三方 Keil C51 軟件編譯，連接，執(zhí)行后產(chǎn)生一個(gè) HEX 文件，再與 Proteus仿真軟件進(jìn) 行關(guān)聯(lián)就可以實(shí)現(xiàn)仿真 。 Proteus 軟件的仿真是依靠單片機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此先將程序通過(guò)第三方 Keil C51 軟件編譯，連接，執(zhí)行后產(chǎn)生一個(gè) HEX 文件，再與 Proteus仿真軟件進(jìn)行關(guān)聯(lián)就可以實(shí)現(xiàn)仿真?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C(jī)和 SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。目前支持的單片機(jī)類型有： 6800系列、 8051系列、 AVR系列、 PIC12系列、 PIC16系列、 PIC18系列、 Z80系列、 HC11系列以及各種外圍芯片。 Protel99se的功能特性： 1．分層次組織設(shè)計(jì)功能 2．強(qiáng)大的元件及元件庫(kù)的組織、編輯功能 3．方便的連線工具 4．高效、便捷的編輯功能 5．電氣設(shè)計(jì)檢測(cè)功能 6．與印制電路板的緊密連接 7．自定義原理圖模塊 8．強(qiáng)大而完善的輸出功能 硬件電路仿真工具 Proteus ISIS是英國(guó) Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與 實(shí)物仿真軟件。 Protel 99 SE主要由原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)、印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)兩大部分組成。 Wind_Drct=Wind_Gray。 If (KBA3==1) Wind_Gray+=0x0004。 //return ad k } 風(fēng)向軟件設(shè)計(jì) 圖 風(fēng)速軟件設(shè)計(jì)框圖 開(kāi) 始 初始化 傳感器采集數(shù)據(jù) 單片機(jī)處理 顯示相應(yīng)風(fēng)向角度 25 圖 格雷碼轉(zhuǎn)化 風(fēng)向部分程序 格雷碼轉(zhuǎn)化二進(jìn)制碼程序部分： Unsigned int Wind_Drct=0。 ADDO=1。 ndat=ndat|j。 ADCLK=0。 j=j|ADDO。 if(i==7)dat|=ADDO。 ADCLK=0。i++) { dat|=ADDO。 _nop_()。 _nop_()。 ADCLK=1。 _nop_()。 ADCLK=1。 _nop_()。 _nop_()。 ADDI=1。 uint dat=0。然后編譯并生成 HEX文件。 本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的初始化，數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)的處理都是靠軟件來(lái)運(yùn)行的，考慮到系統(tǒng)要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)所用的方法，這里我們采用 C 語(yǔ)言編寫軟件。合理的分配單片機(jī)的硬件資源。驅(qū)動(dòng)電路也可以用集成電路驅(qū)動(dòng)器，現(xiàn)在常用帶譯碼器的驅(qū)動(dòng)器。其結(jié)構(gòu)如圖 。 圖 四位光電編碼盤 18 表 1 方位 角度 格雷碼 二進(jìn)制碼對(duì)照表 方位 角度 格雷碼 二進(jìn)制碼 0 0 0000 0000 1 23 0001 0001 2 46 0011 0010 3 69 0010 0011 ? ? ? ? 14 322 1001 1110 15 345 1000 1111 n 位格雷碼轉(zhuǎn)換到 n 位二進(jìn)制碼的邏輯關(guān)系式 (B 代表二進(jìn)制碼 ,R 代表格雷碼 ): 風(fēng)向電路部分如圖 : 絕對(duì)式光電編碼器1 2A74H C 1 410KN P N2K10K+5P1.0+5 圖 風(fēng)向電路 在單片機(jī)系統(tǒng)中，目前應(yīng)用較多的顯示器主要有 LED 和 LCD。所以，它是消除非單值性誤差的一種有效方法。例如，當(dāng)碼盤順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，由位置“ 0111”變?yōu)椤?1000”時(shí)，這四位數(shù)要同時(shí)都變化，可能將數(shù)碼誤讀成 16種代碼中的任意一種，如讀成 111 101 110? 0001等，產(chǎn)生了無(wú)法估計(jì)的很大的數(shù)值誤差，這種誤差稱非單值性誤差。范圍內(nèi)可編數(shù)碼數(shù)為 2^4=16 個(gè)。光電式碼盤是目前應(yīng)用較多的一種，它是在透明材料的圓盤上精確地印制上二進(jìn)制編碼。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。 編碼器是將信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。而且絕對(duì)式編碼器有一個(gè)零位參考點(diǎn)，風(fēng)向要求單圈測(cè)量，范圍在 0360176。 圖 AD轉(zhuǎn)化器接線示意圖 顯示部分 為了能夠更加直觀的看到測(cè)量的風(fēng)速的大小，這里我們用液晶顯示屏來(lái)顯示測(cè)量的數(shù)值。最后將 CS 置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。從第 4個(gè)脈沖下沉開(kāi)始由 DO端輸出轉(zhuǎn) 換數(shù)據(jù)最高位 DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉 DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“ 1”、“ 1”時(shí)，只對(duì) CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。通過(guò) DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用） ； ADC0832 為 8 位 分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。 GND 芯片參考 0 電位（地 ）； C ； 芯片接口說(shuō)明： 商用 級(jí)芯片溫寬為 0176。 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間； ADC0832特點(diǎn)： ADC0832 是８位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可 支持兩個(gè)單端輸入通道和一個(gè)差分輸入通道。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832可是使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。C 放大器類型 :低功耗 溫度范圍 :商用 電源電壓 最大 :32V 電源電壓 最小 :3V 芯片標(biāo)號(hào) :324 表面安裝器件 :表面安裝 輸入偏移電壓 最大 :7mV 運(yùn)放特點(diǎn) :高增益頻率補(bǔ)償運(yùn)算 邏輯功能號(hào) :324 額定電源電壓 , +:15V LM324的特點(diǎn)： ： 3V32V 13 ：最大 100nA 。 圖 LM324 引腳圖 參數(shù)描述： 運(yùn)放類型 :低功率 放大器數(shù)目 :4 帶寬 : 針腳數(shù) :14 工作溫度范圍 :0176。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。 信號(hào)放大部分 放大器的選擇好壞對(duì)提高測(cè)量精度也十分關(guān)鍵 ， 這里我選用 LM324。它的輸出電壓是 25mv到 75mv。 SMI硅微壓傳感器是價(jià)位低、線性度在 %到 %范圍內(nèi)的硅微壓力傳感器，最低滿量程 (1KPa)被列為超低壓力測(cè)量范圍。 芯片完成對(duì)電源的穩(wěn)壓，本文采用了 7805芯片，輸出的電壓均能滿足系統(tǒng)的需要。系統(tǒng)的總電流包括器件電流，分立元件電流和漏電流等，消耗電流 I的計(jì)算公式為Ｉ＝Ｖ *Ｃ *f(V 為電壓， C 為電容， f為頻率 )電流的大小主要取決于系統(tǒng)的硬件情況，包括元件耗電，漏電等。不同的電源方案決定了整個(gè)系統(tǒng)的方案和器件選擇。 本系統(tǒng)采用的是 RC復(fù)位電路。系統(tǒng)時(shí)鐘電路如圖 ： 9 12 M H ZX T A LC130 p fC230 p fGNDX T A L 1X T A L 2 圖 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 ? 系統(tǒng)復(fù)位電路設(shè)計(jì) 智能系統(tǒng)一般有開(kāi)關(guān)復(fù)位和上電復(fù)位電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可 選擇節(jié)電模式。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 ● 3個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 ●全靜態(tài)工作： 0Hz～ 33MHz。在這里系統(tǒng)的任務(wù)量小，處理的數(shù)據(jù)不是很復(fù)雜，對(duì)內(nèi)存要求不高，所以選 Atmel 公司的 AT89S52 單片機(jī) 。方位 角度 格雷碼 二進(jìn)制碼對(duì)照表時(shí)風(fēng)向測(cè)量單片機(jī)編程的重要依據(jù)。當(dāng)風(fēng)在傳播時(shí)，風(fēng)速帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而求出風(fēng)速值。壓力傳感器把風(fēng)對(duì)它的壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)電信號(hào)的大小來(lái)求出風(fēng)速的大小。采用超聲波進(jìn)行氣體流速測(cè)量可以采用三種形式時(shí)差法、多普勒法和渦街風(fēng)速測(cè)量。在皮托管頭部靠下游的地方 ,環(huán)繞管壁的外側(cè)又開(kāi)了多個(gè)小孔 ,流體流動(dòng)的方向與這些小孔的孔面相切。 熱溫差型一般含有一個(gè)加熱單元和兩個(gè)對(duì)稱的測(cè)溫單元，當(dāng)加熱表面被不一致的冷卻時(shí)，對(duì)稱測(cè)溫單元能測(cè)量對(duì)稱點(diǎn)的溫度，其溫 度差和風(fēng)