基于单片机的风速风向检测系统设计

　　3.3 通信模块

　　本系统提供了两种通信方式, 一种是RS485 通信,采用M A X 4 8 5 E 收发器, 接口电路如图3 中所示。另一种是采用短距离无线方式传输, 因为很多情况下, 风速风向观测点距离数据处理中心并不远, 采用无线传输可以节省铺线成本并提高应用的灵活性。短距离无线传输采用的是华奥通H A C - U M 数传模块, 传输距离可达1 0 0 0 米, 数据输入接M A X 4 8 5 的A 、B 端输出, 并由LPC921 提供休眠控制,电源则共用系统电源模块的3.3 V 或5 V 电源。

　　4 软件设计

　　4.1 风速测量程序设计

　　由测风传感器资料可知,Ｖ＝ 0.1 Ｆ,其中Ｆ为传感器输入到单片机的脉冲频率。将Ｔ１做为定时器, 将Ｔ０作为计数器。Ｔ１与Ｔ０同时工作, 如果Ｔ１定时１秒, 则Ｔ０计数值即为此刻风速的１０倍。由此可知最终的风速测量精度为0.1 ｍ /s。LPC921 的两个定时计数器共有5 种工作模式,本系统选择模式1,即T0,T1 均为16 位定时器/ 计数器,THn 和TLn 级联,无预分频器。

　　系统选用7.373MHz 外部晶振, 在不预分频情况下, 定时计数器工作频率为:7.373/2MHz。16 位的定时器在初值为0 的情况下, 溢出一次共计时次数为6 5 5 3 5(0xFFFFH),共计时时间为17.777ms,所以在定时器中断56 次之后共计延时约1 秒。

　　风速测量子程序流程图如图4 所示。

图4 风速测量子程序流程图

　　4.2 风向测量程序设计

　　风向测量先测得7 位格雷码的输入, 通过7 位输入值计算出格雷码, 再通过格雷码换算成二进制码, 最后通过查表法得出风向角度。

　　格雷码(Gray code),又叫循环二进制码或反射二进制码。格雷码属于可靠性编码, 是一种错误最小化的编码方式, 因为, 自然二进制码可以直接由数/ 模转换器转换成模拟信号, 但某些情况, 例如从十进制的3 转换成4 时二进制码的每一位都要变, 使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点, 它是一种数字排序系统, 其中的所有相邻整数在它们的数字表示中只有一个数字不同。它在任意两个相邻的数之间转换时, 只有一个数位发生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。