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STM32开发的风速风向测试仪

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楼主: goodluck09876
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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:03 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览
    超声波测风的理论基础是:接收探头接收到的超声波中,包含着流体的信息。根据不同
的设置方法[[34J,在超声波测量风速风向的方法中使用的主要是涡街法、相关法、时差法、相
位差法和多普勒法。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:03 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:03 | 只看该作者
    用时差法测量超声波的传播时间,然后计算出风矢量,这是在开放空间范围测量风速风
向最常用的方法。直接时差法是超声测流速中最早使用的方法,这种方法只需获取测量距离
与超声传播时间便可得出风速,所以易于设计而且使用方便。但是,环境温度和湿度会影响
声速,而直接时差法计算风速时需要使用声速这一参数,这就导致了测量的误差。温湿度补
偿可以减小误差,却增加了系统成本以及电路的复杂度。频差法是测量超声波传播时差的另
一种方法,它也是一种连续测量的方法,它依据传感器之间顺向和逆向构成的循环系统[}20}来
测量声学频率。受流速影响,顺向的声学频率与逆向的不同,两者的频率差正好与流速成正
比与距离成反比,而且与超声波传播速度无关。这种方法避免了温湿度补偿的麻烦,但电路
存在的延时和噪声问题会使得系统工作不稳定。由于上述的原因,直接时差法和频差法在目
前的超声波测风系统中并不多见。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:04 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:04 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:05 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:05 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:06 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:09 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:18 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:19 | 只看该作者
    系统的控制核心是意法半导体公司研发的STM32F103C8型微处理器,它通过输入输出
端口控制模拟开关来选通换能器驱动电路与脉冲发射信号,超声波脉冲经过放大滤波后由对
面的换能器接收,并将这段时间存储。与此同时,地磁测量模块测量磁感应强度,通过处理
器计算方位角以实现指北定位的作用,最后合成实际的风向。姿态测量模块主要用来测量系
统的倾斜角度,起到一定的指示作用。存储单元用于将多次间隔时间内的风速风向存储,便
于访问历史数据。实时时钟与片内时钟系统是后备区域,在保证测量脉冲飞行时间的准确性
的同时,也能够对存储时的历史时间进行标记。最后,系统通过通讯接口与上位机或采集器
通信,便于人机的交互。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:21 | 只看该作者
    微处理器作为整个系统的核心,主要完成算数逻辑运算以及整机的控制,它较传统的中
央处理器有体积小、易于模块化等优点。嵌入式微处理器工作时的稳定性更高、能耗更小,
也集成了很多片上资源。早期使用的单片机位数为8位,运算速度慢,且功能单一。而现在
的嵌入式微处理器一般可以达到犯位,在兼具单片机功能的同时处理速度更快扩展性更好,
有着优良的性价比。但不可否认的是,单片机因其成本低指令集简单的缘故,在工控领域还
是有着较广的应用。在嵌入式领域,目前市面上大多使用x86架构、ARM架构和MIPS架
构,其中ARM架构的应用最为广泛。
    ARM架构由著名的半导体知识产权提供商英国ARM公司提出,基于此架构的ARM芯
片集成了精简指令集,是一种执行速度很快的微处理器。在Cortex系列,ARM公司将产品
分为A, R. M三类,其中的Cortex-M系列主要应用于对成本和功耗敏感的单片机风格嵌
入式系统[[40]中。本课题采用的STM32的内核Cortex-M3就属于M型内核,其高性能、高代
码密度和小硅片面积的特质使得它成为理想的处理平台[41 ]。如图3-2所示,基于CM3内核
的芯片需要许多其它组件,在获得授权后,芯片制造商可将该内核用于硅片设计中。

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:25 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:26 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:30 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:31 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:32 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:33 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:36 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2019-6-27 16:38 | 只看该作者

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