基于單片機的風速風向檢測系統設計

　　3.3 通信模塊

　　本系統提供了兩種通信方式, 一種是RS485 通信,采用M A X 4 8 5 E 收發器, 接口電路如圖3 中所示。另一種是采用短距離無線方式傳輸, 因為很多情況下, 風速風向觀測點距離數據處理中心并不遠, 采用無線傳輸可以節省鋪線成本并提高應用的靈活性。短距離無線傳輸采用的是華奧通H A C - U M 數傳模塊, 傳輸距離可達1 0 0 0 米, 數據輸入接M A X 4 8 5 的A 、B 端輸出, 并由LPC921 提供休眠控制,電源則共用系統電源模塊的3.3 V 或5 V 電源。

　　4 軟件設計

　　4.1 風速測量程序設計

　　由測風傳感器資料可知,Ｖ＝ 0.1 Ｆ,其中Ｆ為傳感器輸入到單片機的脈沖頻率。將Ｔ１做為定時器, 將Ｔ０作為計數器。Ｔ１與Ｔ０同時工作, 如果Ｔ１定時１秒, 則Ｔ０計數值即為此刻風速的１０倍。由此可知最終的風速測量精度為0.1 ｍ /s。LPC921 的兩個定時計數器共有5 種工作模式,本系統選擇模式1,即T0,T1 均為16 位定時器/ 計數器,THn 和TLn 級聯,無預分頻器。

　　系統選用7.373MHz 外部晶振, 在不預分頻情況下, 定時計數器工作頻率為:7.373/2MHz。16 位的定時器在初值為0 的情況下, 溢出一次共計時次數為6 5 5 3 5(0xFFFFH),共計時時間為17.777ms,所以在定時器中斷56 次之后共計延時約1 秒。

　　風速測量子程序流程圖如圖4 所示。

圖4 風速測量子程序流程圖

　　4.2 風向測量程序設計

　　風向測量先測得7 位格雷碼的輸入, 通過7 位輸入值計算出格雷碼, 再通過格雷碼換算成二進制碼, 最后通過查表法得出風向角度。

　　格雷碼(Gray code),又叫循環二進制碼或反射二進制碼。格雷碼屬于可靠性編碼, 是一種錯誤最小化的編碼方式, 因為, 自然二進制碼可以直接由數/ 模轉換器轉換成模擬信號, 但某些情況, 例如從十進制的3 轉換成4 時二進制碼的每一位都要變, 使數字電路產生很大的尖峰電流脈沖。而格雷碼則沒有這一缺點, 它是一種數字排序系統, 其中的所有相鄰整數在它們的數字表示中只有一個數字不同。它在任意兩個相鄰的數之間轉換時, 只有一個數位發生變化。它大大地減少了由一個狀態到下一個狀態時邏輯的混淆。