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、超聲波接收發處理模塊、數值顯示模塊、接口模塊、電源模塊、切換鍵以及透明塑料隔離罩；超聲波接收發處理模塊包括發送驅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；發送驅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；數值顯示模塊包括計時器、時鐘以及LED顯示，使用4位共陽數碼管；切換鍵用于根據測量的需要實現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，測量數據準確、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開發平臺，嵌入AT89C51單片機控制系統，使用4位共陽數碼管LED顯示器，再利用MATLAB對相關數據進行精密處理，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】
[0002]現在市場上出現的測風系統分為兩種，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，但是轉動部分存在磨損，易產生機械磨損，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域內獲得風速的矢量值，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據采集和監測。
[0003]而目前的超聲波測溫技術主要用于工業生產和實驗室中，其中工業生產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、固三態煤質中溫度與聲速的關系，其主要的技術思想是將超聲波傳感器放入需要測量的環境中或溫度傳感器內部溫度與環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系進行溫度測量。
【發明內容】
[0004]為解決上述問題，本發明公開了一種以超聲波測距儀模塊為系統開發平臺，嵌入AT89C51單片機控制系統，使用4位共陽數碼管LED顯示器，再利用MATLAB對相關數據進行精密處理，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，實現對區域風速風向和平均溫度的精確測量。
[0005]為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0006]一種超聲波測風測溫儀，包括AT89C51單片機、超聲波接收發處理模塊、數值顯示模塊、接口模塊、電源模塊、切換鍵以及透明塑料隔離罩；所述超聲波接收發處理模塊包括發送驅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；所述發送驅動接收電路包括信號放大與增益電路以及芯片；所述數值顯示模塊包括計時器、時鐘以及LED顯示，使用4位共陽數碼管；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處理模塊、數值顯示模塊、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處理模塊。
[0007]本實用新型選用AT89C51單片機，該單片機執行速率快功耗低的CMOS 8位，在系統、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域內獲得風速的矢量值，方便計算出風向的角度。數值顯示模塊選用4位共陽數碼管，具有顯示穩定、亮度穩定的特點。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處理模塊罩住，避免風速這一因素對于結果的影響。所述切換鍵用于測風和測溫功能的切換。切換鍵用于根據測量的需要實現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。復位鍵用于在不關閉電源的情況下讓系
統重啟。
[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，測量數據準確、精確度高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1、本實用新型的結構框圖。
【具體實施方式】
[0013]以下將結合具體實施例對本實用新型提供的技術方案進行詳細說明，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、超聲波接收發處理模塊、數值顯示模塊、接口模塊、電源模塊、切換鍵以及透明塑料隔離罩；所述超聲波接收發處理模塊包括發送驅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；所述發送驅動接收電路包括信號放大與增益電路以及芯片；所述數值顯示模塊包括計時器、時鐘以及LED顯示，使用4位共陽數碼管；所述AT89C51單片機分別與超聲波接收發處理模塊、數值顯示模塊、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處理模塊。在發送驅動接收電路中，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；數值顯示模塊使用4位共陽數碼管，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，FLASH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單片機將得到的數據進行精密處理，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，采集數據，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手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。
【權利要求】
1.一種超聲波測風測溫儀，其特征在于:包括AT89C51單片機、超聲波接收發處理模塊、數值顯示模塊、接口模塊、電源模塊、切換鍵以及透明塑料隔離罩；所述超聲波接收發處理模塊包括發送驅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；所述發送驅動接收電路包括信號放大與增益電路以及芯片；所述數值顯示模塊包括計時器、時鐘以及LED顯示，使用4位共陽數碼管；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處理模塊、數值顯示模塊、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處理模塊。
2.根據權利要求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.根據權利要求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接口以及模擬開關電路。
4.根據權利要求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 優先權日:2013年11月18日
【發明者】宦海, 盧松, 張雨, 黃凌霄 申請人:南京信息工程大學
專業數控銑床產品供應商
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