一種超聲波測風測溫儀的制作方法
【專利摘要】一種超聲波測風測溫儀，包括AT89C51單片機、超聲波接收發(fā)處理模塊、數(shù)值顯示模塊、接口模塊、電源模塊、切換鍵以及透明塑料隔離罩；超聲波接收發(fā)處理模塊包括發(fā)送驅(qū)動接收電路以及超聲波傳感器模塊；超聲波傳感器模塊包括兩組4個超聲波探頭；發(fā)送驅(qū)動接收電路包括信號放大與增益電路以及高可靠、高靈敏度芯片；數(shù)值顯示模塊包括計時器、時鐘以及LED顯示，使用4位共陽數(shù)碼管；切換鍵用于根據(jù)測量的需要實現(xiàn)測溫和測風功能的切換。本實用新型具有：靈敏度較高，對外圍磁場有很強的屏蔽能力；采用一體化設計，可根據(jù)需求切換功能，操作簡單實用；采用控制變量法進行分別測量，測量數(shù)據(jù)準確、精確度高的特點。
【專利說明】一種超聲波測風測溫儀
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及風速風向測量、溫度測量以及超聲波領域，尤其涉及一種以超聲波測距儀模塊為系統(tǒng)開發(fā)平臺，嵌入AT89C51單片機控制系統(tǒng)，使用4位共陽數(shù)碼管LED顯示器，再利用MATLAB對相關(guān)數(shù)據(jù)進行精密處理，得到擬合公式，再將其嵌入到硬件平臺上的一種超聲波測風測溫儀。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的測風系統(tǒng)分為兩種，一種是機械式風杯測量儀器，另一種是2D超聲波測風儀。機械式風杯測量儀器成本低，使用方便，但是轉(zhuǎn)動部分存在磨損，易產(chǎn)生機械磨損，遇風沙卡澀和鹽霧腐蝕，而且存在啟動風速，風速小于啟動風速時則無法準確測量。2D型超聲波測風儀是利用超聲波傳播速度在風場中變化測量風速及風向。由4個超聲波收發(fā)器組成，分為相互垂直的兩對。在兩個垂直方向上進行兩組獨立的測量，這樣就可以在超聲波形成的正方形區(qū)域內(nèi)獲得風速的矢量值，這樣便可以計算出風向的角度。該測風儀可廣泛地用于自動氣象站，便攜式自動氣象站等場合的風信息數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測。
[0003]而目前的超聲波測溫技術(shù)主要用于工業(yè)生產(chǎn)和實驗室中，其中工業(yè)生產(chǎn)中采用的兩種方法分別為超聲諧振測溫法和應用脈沖技術(shù)的超聲波測溫法。超聲波溫度測量儀的物理基礎是基于氣、液、固三態(tài)煤質(zhì)中溫度與聲速的關(guān)系，其主要的技術(shù)思想是將超聲波傳感器放入需要測量的環(huán)境中或溫度傳感器內(nèi)部溫度與環(huán)境溫度達到熱平衡時，便可以利用超聲波傳播速度與溫度的關(guān)系進行溫度測量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種以超聲波測距儀模塊為系統(tǒng)開發(fā)平臺，嵌入AT89C51單片機控制系統(tǒng)，使用4位共陽數(shù)碼管LED顯示器，再利用MATLAB對相關(guān)數(shù)據(jù)進行精密處理，得到擬合公式，再將其嵌入到硬件平臺上的一種超聲波測風測溫儀，實現(xiàn)對區(qū)域風速風向和平均溫度的精確測量。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種超聲波測風測溫儀，包括AT89C51單片機、超聲波接收發(fā)處理模塊、數(shù)值顯示模塊、接口模塊、電源模塊、切換鍵以及透明塑料隔離罩；所述超聲波接收發(fā)處理模塊包括發(fā)送驅(qū)動接收電路以及超聲波傳感器模塊；所述超聲波傳感器模塊包括兩組相互垂直、共4個超聲波探頭；所述發(fā)送驅(qū)動接收電路包括信號放大與增益電路以及芯片；所述數(shù)值顯示模塊包括計時器、時鐘以及LED顯示，使用4位共陽數(shù)碼管；所述切換鍵用于測風和測溫功能的切換；所述AT89C51單片機分別與超聲波接收發(fā)處理模塊、數(shù)值顯示模塊、接口模塊、電源模塊以及切換鍵相連接；所述透明塑料隔離罩用于在測溫時罩住超聲波接收發(fā)處理模塊。
[0007]本實用新型選用AT89C51單片機，該單片機執(zhí)行速率快功耗低的CMOS 8位，在系統(tǒng)、應用科編程，不占用用戶的資源。信號放大與增益電路用于放大發(fā)射信號波形和接收信號的增益控制，芯片具有較高的抗干擾性，對外圍磁場有很強的屏蔽能力，能夠滿足本系統(tǒng)的設計要求。超聲波傳感器模塊實用兩組相互垂直、共4個超聲波探頭，這樣就可以在超聲波形成的正方形區(qū)域內(nèi)獲得風速的矢量值，方便計算出風向的角度。數(shù)值顯示模塊選用4位共陽數(shù)碼管，具有顯示穩(wěn)定、亮度穩(wěn)定的特點。在各部件外設有透明塑料隔離罩，用于測溫時將超聲波接收發(fā)處理模塊罩住，避免風速這一因素對于結(jié)果的影響。所述切換鍵用于測風和測溫功能的切換。切換鍵用于根據(jù)測量的需要實現(xiàn)測溫和測風功能的切換。
[0008]所述接口模塊包括串口通信接口和FLASH接口。串口通信接口成本低，適用于本地設備之間的傳遞。
[0009]所述電源模塊包括電腦USB接口以及模擬開關(guān)電路。電腦USB電平為反邏輯電平，所以需要在電源模塊上加一個模擬開關(guān)電路。
[0010]所述AT89C51單片機還與復位鍵相連接。復位鍵用于在不關(guān)閉電源的情況下讓系
統(tǒng)重啟。
[0011]本實用新型提供的有益效果為:(1)靈敏度較高，對外圍磁場有很強的屏蔽能力；
(2)采用一體化設計，可根據(jù)需求切換功能，操作簡單實用；(3)采用控制變量法進行分別測量，測量數(shù)據(jù)準確、精確度高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1、本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0013]以下將結(jié)合具體實施例對本實用新型提供的技術(shù)方案進行詳細說明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。
[0014]一種超聲波測風測溫儀，包括AT89C51單片機、超聲波接收發(fā)處理模塊、數(shù)值顯示模塊、接口模塊、電源模塊、切換鍵以及透明塑料隔離罩；所述超聲波接收發(fā)處理模塊包括發(fā)送驅(qū)動接收電路以及超聲波傳感器模塊；所述超聲波傳感器模塊包括兩組相互垂直、共4個超聲波探頭；所述發(fā)送驅(qū)動接收電路包括信號放大與增益電路以及芯片；所述數(shù)值顯示模塊包括計時器、時鐘以及LED顯示，使用4位共陽數(shù)碼管；所述AT89C51單片機分別與超聲波接收發(fā)處理模塊、數(shù)值顯示模塊、接口模塊、電源模塊以及切換鍵相連接；所述透明塑料隔離罩用于在測溫時罩住超聲波接收發(fā)處理模塊。在發(fā)送驅(qū)動接收電路中，信號放大與增益電路使用74LS04電路，高可靠、高靈敏芯片選用CX20106A芯片；數(shù)值顯示模塊使用4位共陽數(shù)碼管，采用11.0592晶振，LED顯示選用IXD1602顯示器。
[0015]接口模塊中，串口通信接口采用RS232，F(xiàn)LASH接口采用USB接口。RS232為最常用的一種接口，成本低，可用于本地設備之間的通信；FLASH接口采用USB接口，USB接口可以熱插拔，并且標準統(tǒng)一。
[0016]電源模塊包括電腦USB接口以及MAX323電路。電腦USB電平為反邏輯電平，所以需要在電源模塊上加一個MAX323電路。
[0017]需要進行測風時，首先打開電源，電路準備工作，將切換鍵撥到測風位，此時電路開始工作，通過AT89C51單片機將得到的數(shù)據(jù)進行精密處理，得到擬合公式，最后測得某一時間的風速風向值；當需要進行測溫時，用透明塑料隔離罩將超聲波傳感器模塊罩住，將切換鍵撥到測溫位，進行測量，采集數(shù)據(jù)，最終得到某一時間的溫度值。
[0018]本實用新型方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波測風測溫儀，其特征在于:包括AT89C51單片機、超聲波接收發(fā)處理模塊、數(shù)值顯示模塊、接口模塊、電源模塊、切換鍵以及透明塑料隔離罩；所述超聲波接收發(fā)處理模塊包括發(fā)送驅(qū)動接收電路以及超聲波傳感器模塊；所述超聲波傳感器模塊包括兩組相互垂直、共4個超聲波探頭；所述發(fā)送驅(qū)動接收電路包括信號放大與增益電路以及芯片；所述數(shù)值顯示模塊包括計時器、時鐘以及LED顯示，使用4位共陽數(shù)碼管；所述切換鍵用于測風和測溫功能的切換；所述AT89C51單片機分別與超聲波接收發(fā)處理模塊、數(shù)值顯示模塊、接口模塊、電源模塊以及切換鍵相連接；所述透明塑料隔離罩用于在測溫時罩住超聲波接收發(fā)處理模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波測風測溫儀，其特征在于:所述接口模塊包括串口通信接口和FLASH接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波測風測溫儀，其特征在于:所述電源模塊包括電腦USB接口以及模擬開關(guān)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波測風測溫儀，其特征在于:所述AT89C51單片機還與復位鍵相連接。
【文檔編號】G01W1/04GK203595827SQ201320727158
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】宦海, 盧松, 張雨, 黃凌霄 申請人:南京信息工程大學
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