超聲風(fēng)速測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、風(fēng)是影響人類社會活動的一種重要?dú)庀笠兀瑢︼L(fēng)速和風(fēng)向的監(jiān)測有著重要的意義。測量風(fēng)速和風(fēng)向的手段很多，基于時(shí)差法的超聲波風(fēng)速風(fēng)向測量方法由于優(yōu)點(diǎn)眾多，已成為研究熱點(diǎn)，而目前國內(nèi)對這方面的研究還比較少。本文提出了一種基于時(shí)差法原理、采用單片機(jī)進(jìn)行控制、使用TDC-GP2完成測時(shí)的超聲風(fēng)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，通過對超聲測風(fēng)原理的分析并結(jié)合課題要求，開展了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，進(jìn)行了電路和外殼模具的加工。通過多次調(diào)試和改進(jìn)，成功制作出了樣機(jī)，經(jīng)過風(fēng)洞測

2、試，表明其基本能夠達(dá)到預(yù)期的性能要求。
　　論文首先簡單介紹了各類風(fēng)速儀的原理及其優(yōu)缺點(diǎn)，參照國外成熟的同類產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)制定了預(yù)期的性能指標(biāo)。然后介紹了超聲波的特性和超聲換能器的結(jié)構(gòu)及工作原理，列出了幾種常見的超聲原理測量風(fēng)速的方法，描述了時(shí)差法超聲波測風(fēng)速風(fēng)向的基本原理并進(jìn)行了公式推導(dǎo)。
　　本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的硬件主要由超聲波探頭、發(fā)射電路、接收電路、TDC-GP2測時(shí)模塊、單片機(jī)、輸出顯示模塊以及電源模塊組成。系統(tǒng)軟件

3、設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)超聲風(fēng)速系統(tǒng)的硬件控制、數(shù)據(jù)讀取以及數(shù)據(jù)處理?；谀K化設(shè)計(jì)思想對系統(tǒng)的MCU進(jìn)行編程，程序包括系統(tǒng)初始化、配置TDC-GP2測時(shí)芯片、換能器收發(fā)狀態(tài)切換程序、超聲波發(fā)射程序、測量時(shí)間讀取、風(fēng)速風(fēng)向計(jì)算、數(shù)據(jù)后處理以及輸出顯示程序等。
　　出于產(chǎn)品化的目的，需要設(shè)計(jì)電路板和外殼模具。在參考一些國外產(chǎn)品后，設(shè)計(jì)了適合本項(xiàng)目的外殼模型，之后進(jìn)行了開模工作并批量制造。設(shè)計(jì)的電路板布線合理，尺寸滿足了模具內(nèi)部空間的要求。在