熱膜式風速變送器系統(tǒng)設計

2020-5-30，風速變送器體積龐大、功耗高、性能單一等不足,結合國內(nèi)外風速變送器的研究理論和實用測量系統(tǒng),基于熱式風速測量原理,采用多項式小二乘擬合算法及單片機處理電路,開發(fā)了一種基于NEC單片機的熱膜式風速測量系統(tǒng)。系統(tǒng)運用低功耗設計思想,選用低功耗單片機和信號調(diào)理芯片,使系統(tǒng)靜態(tài)功耗達到了3.5mA。模塊化的理念在系統(tǒng)設計中得到了廣泛運用:針對國內(nèi)PC機的普及,系統(tǒng)設計了和上位PC機通信的電路模塊。Zigbee通信模塊的設計,使系統(tǒng)在無線組網(wǎng)技術的運用層面具有廣闊的市場前景。本文研制的熱膜式風速變送器,可以同時測量風速和溫度并分時顯示測量值,具有多組風速、溫度量程/單位可供選擇,能夠將風速、溫度測量值轉換為4-20mA電流和0-10V電壓,還能夠通過通信接口將測量數(shù)據(jù)上傳到PC機。儀器以NECuPD78F0513A單片機為核心處理器,傳感器探頭模塊、量程/單位設置模塊、外部EEPROM存儲模塊、LCD顯示模塊、4-20mA V/I轉換模塊和0-10V電壓轉換模塊分別完成風速/溫度的數(shù)據(jù)采集和信號調(diào)理、量程/單位的設定、標定數(shù)據(jù)存儲、測量數(shù)據(jù)處理、顯示、傳輸以及轉換操作。論文圍繞系統(tǒng)開發(fā)所做的工作展開介紹:章介紹了國內(nèi)外風速變送器的研究現(xiàn)狀,分析了風速測量系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,闡述了項目的來源、設計要求和主要研究內(nèi)容。第二章詳細闡述了熱式風速儀的測量原理和基本測量電路。第三章介紹了系統(tǒng)的硬件電路設計,包括器件選型、電源模塊、探頭電路、D/A轉換模塊、4-20mA V/I轉換模塊、0-10V電壓轉換模塊;第四章介紹了系統(tǒng)軟件的設計,包括系統(tǒng)總體軟件程序、A/D轉換程序、IIC串行口通信程序、LCD顯示程序、定時器程序以及正交多項式小二乘擬合算法程序;第五章介紹了系統(tǒng)的標定方法。第六章確定了測量系統(tǒng)的性能指標,驗證該系統(tǒng)能夠滿足項目要求。第七章對全文進行了總結,對風速變送器的改進和完善進行了