基于單片機(jī)的風(fēng)速風(fēng)向檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.3 通信模塊

　　本系統(tǒng)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(fā)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?yàn)楹芏嗲闆r下, 風(fēng)速風(fēng)向觀測點(diǎn)距離數(shù)據(jù)處理中心并不遠(yuǎn), 采用無線傳輸可以節(jié)省鋪線成本并提高應(yīng)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(shù)傳模塊, 傳輸距離可達(dá)1 0 0 0 米, 數(shù)據(jù)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(tǒng)電源模塊的3.3 V 或5 V 電源。

　　4 軟件設(shè)計(jì)

　　4.1 風(fēng)速測量程序設(shè)計(jì)

　　由測風(fēng)傳感器資料可知,Ｖ＝ 0.1 Ｆ,其中Ｆ為傳感器輸入到單片機(jī)的脈沖頻率。將Ｔ１做為定時(shí)器, 將Ｔ０作為計(jì)數(shù)器。Ｔ１與Ｔ０同時(shí)工作, 如果Ｔ１定時(shí)１秒, 則Ｔ０計(jì)數(shù)值即為此刻風(fēng)速的１０倍。由此可知最終的風(fēng)速測量精度為0.1 ｍ /s。LPC921 的兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器共有5 種工作模式,本系統(tǒng)選擇模式1,即T0,T1 均為16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器,THn 和TLn 級(jí)聯(lián),無預(yù)分頻器。

　　系統(tǒng)選用7.373MHz 外部晶振, 在不預(yù)分頻情況下, 定時(shí)計(jì)數(shù)器工作頻率為:7.373/2MHz。16 位的定時(shí)器在初值為0 的情況下, 溢出一次共計(jì)時(shí)次數(shù)為6 5 5 3 5(0xFFFFH),共計(jì)時(shí)時(shí)間為17.777ms,所以在定時(shí)器中斷56 次之后共計(jì)延時(shí)約1 秒。

　　風(fēng)速測量子程序流程圖如圖4 所示。

圖4 風(fēng)速測量子程序流程圖

　　4.2 風(fēng)向測量程序設(shè)計(jì)

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

　　格雷碼(Gray code),又叫循環(huán)二進(jìn)制碼或反射二進(jìn)制碼。格雷碼屬于可靠性編碼, 是一種錯(cuò)誤最小化的編碼方式, 因?yàn)? 自然二進(jìn)制碼可以直接由數(shù)/ 模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào), 但某些情況, 例如從十進(jìn)制的3 轉(zhuǎn)換成4 時(shí)二進(jìn)制碼的每一位都要變, 使數(shù)字電路產(chǎn)生很大的尖峰電流脈沖。而格雷碼則沒有這一缺點(diǎn), 它是一種數(shù)字排序系統(tǒng), 其中的所有相鄰整數(shù)在它們的數(shù)字表示中只有一個(gè)數(shù)字不同。它在任意兩個(gè)相鄰的數(shù)之間轉(zhuǎn)換時(shí), 只有一個(gè)數(shù)位發(fā)生變化。它大大地減少了由一個(gè)狀態(tài)到下一個(gè)狀態(tài)時(shí)邏輯的混淆。