【风向跟踪系统设计7100字（论文）】.docx

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1、风向踉踪系统设计1引言12风向测量的方法23硬件设计和软件编写23.1 单片机部分33.2 硬件系统的主电路设计73.3 风向测量的设计电路93.4 显示电路设计153.4.1 1CDI602主要技术参数153.4.2 原理图154软件系统的设计165制作与调试285.1 电路原理图285.2 功能的调试方法29参考文献301引言由于自身很依赖天气信息，每天早上起来第一件事就是看温度、风速等，要是没有天气信息，衣服穿多了或者穿少了，会觉得一整天都不舒服，天气预报与人们生活息息相关。天气信息不仅适用于生活，还可以应用于生产。例如大棚里的蔬菜，如果大棚中的温度过高，可能会造成蔬菜、果实等提前脱落；

2、大棚中的湿度过高，可能会造成病虫的蔓延，因此气象信息对我们生产也很重要。近年来，综合气象观测系统建设发展迅速。国家地面气象台站已建成自动气象站。区域自动气象站作为综合观测系统的重要组成部分，具有数量大、范围广的特点。它们由省级支持部门提供技术指导，并在市和县两级得到保障。随着对气象观测数据精度要求的不断提高，根据新一代气象观测网建设规划，新建区域自动气象观测站1657座，实现全省乡镇区域自动气象站全覆盖和618个山洪地质灾害点的气象监测，加上土壤水分观测自动气象站和交通气象自动气象站的建设，在气象预报预报、决策气象服务、公共气象服务等方面发挥了极其重要的作用，气象防灾减灾。目前国外电子计算机在

3、气象业务中占有举足轻重的地位,世界各国气象部门都十分重视装备和更新电子计算机系统。80年代以来，国外业务天气预报取得显著发展，特别是数值预报进展更快。据不完全统计世界至少有33个国家开展了数值天气预报业务。当前以数值预报为主，综合利用统计方法，天气学方法以及监测外推，开展各种时空尺度的天气预报已成为天气预报南昌航空大学东软班开题报告的主流。当代天气预报总的发展趋势是客观化、定量化、自动化和综合化，主要进展表现在数值预报上。2风向测量的方法风向传感器是通过风向葡头的旋转来检测和感知外部风向信息的物理设备,将其传输到同轴码盘，输出相应的风向信息，揩其传输到同轴码盘，同时输出相应风向的相关值。风向传

4、感器可以测量室外环境中的近地面风向。根据工作原理可分为光电式、电压式和罗盘式。广泛应用于气象、海洋、环境、农业、林业、水利、水电、科学研究等领域。它通常与风速传感器一起使用。风向传感器由风杯、传感器本体、电路模块、传输电缆等装置组成。风向传感器的风杯通常采用高耐候、高强度、耐腐蚀、防水的金属制成；传感器主体一般采用铝镁合金，内部电路喷涂三层防漆处理，能适应恶劣环境；电路模块具有极其可靠的抗电磁干扰能力和高低压保护能力，能保证主机在-20t60C和10%-95%湿度的环境下正常工作。光电风向传感器的核心采用绝对格雷码盘编码（4位格雷码或7位格雷码）,利用光电信号转换原理可准确输出相应的风向信息；

5、电压风向传感器的核心采用精密导电塑料传感器，通过电压信号输出相应的风向信息；电子罗盘风向传感器的核心采用电子罗盘定位绝对方向，并通过RS485接口输出风向信息。3硬件设计和软件编写硬件系统包括单片机系统，测风速部分，测风向部分，测温湿度部分以及显示部分，风速风向的硬件系统框图如图1：硬件系统框图图23.1单片机部分STC89C52由128字节RAM+32个端口+25个中断+2个定时器计数器+2个全双工串口+看门狗电路十时钟振荡器+4k字节F1aSh（可重新编程也可擦除）组成。STC89C52可以将振荡器的晶振调至OHz,在这种模式下,CPU将被禁止工作,其他芯片的功能也会被禁用串口、中断系统，

6、计时器/计数器可以继续工作，RAM的内容会被保存。直到硬件复位，CPU才会恢复工作。主要特性有8K字节程序存储空间；512字节数据存储空间；可直接使用串口下载；EEPROM存储空间为4k字节；器件参数1、可以任意选择6时钟机器周期或者12时钟机器周期,它是增强型的8051单片机；2、工作电压：5.5V-3.3V（5V单片机）3.8V-2.0V（3V单片机）3、工作频率范围：0-40MHZ,相当于普通8051的0-80MHz,实际工作频率可达48MHz4、用户应用程序空间为8K字节5、片上集成512字节RAM6、32条IO线7、ISP（在系统可编程）/IAP（在应用编程），无需专用编程器，无需专

7、用仿真器，可通过串口（RxDP3.0,TxDP3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8、具有EEPROM功能9、共3个16位定时器/计数器。即定时器TO、T1.T210、外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，POWerDOWn模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒11、通用异步串行（UART）,还可用定时器软件实现多个UART12、工作温度范围：-40t+85C（工业级）/0-75匕（商业级）STC89C52具体介绍如下1主电源引脚（2根）VCC（Pin40）:电源输入，接+5V电源GND（Pin20）:接地线2外接晶振引脚（2根）图3T2P1.0T2EXP1.1P1.2P1.3P1.

8、4P1.5P1.6P1.7RSTRXDP3.0TXDP3.1INT0P3.2INT1P3.3T0P3.4T1P3.5P3.6RDP3.7XTA12XTA11012348911111151617181920PD1P14。mmmnmmVCCPO.O/ADOPO.1AD1PO.2AD2PO.3AD3PO.4AD4PO,5AD5PO.6AD6PO.7AD7EAA1E/PROGPSENP2.7A15P2.6A14P2.5A13P2.4A12P2.3A11P2.2A10P2.1A9P2.0A8XTA11(Pin19):片内振荡电路的输入端XTA12(Pin20):片内振荡电路的输出端3控制引脚(4根)RS

9、TVPP(Pin9):这是复位引脚，24个振荡周期的高电平可以将单片机复位A1EPROG(Pin30):地址锁存允许信号PSEN(Pin29):外部存储器读选通信号EAVPP(Pin31):如果要从内部程序存储器读指令，那么接高电平；反之,如果要从外部程序存储器读指令，那么接高电平4可编程输入糜i出引脚(32根)STC89352单片机有PO、PKP2、P3四个端口,每一端口有8根引脚。PO(Pin39-Pin32)P1(Pin39-Pin32)P2(Pin39-Pin32)P3(Pin39-Pin32)8位双向I/O线,8位双向I/O线,8位双向I/O口线,8位双向I/O口线,名称为P0.0-

10、P0.7名称为P1.O-P1.7名称为P2.0-P2.7名称为P3.0-P3.7端口0是一个8位开漏双向IO端口。作为一个输出端口,每个引脚可以接收8个TT1输入。当is写入端口O引脚时，该引脚可用作高阻抗输入。当访问数据存储器和外部程序时，端口。也可用作多通道低阶地址或数据总线。在此操作模式下，端口O具有内部上拉功能。同时，端口O还可以在闪存编程期间接收代码字节，并在程序验证期间输入代码字节。程序验证期间需要外部上拉。端口1是一个具有内部上拉功能的8位双向IO端口。端口1输出缓冲器可接收/接收四个TT1输入。当is写入端口1引脚时，它们在内部被拉高，可用作输入。作为输入，由于内部上拉，端口引

11、脚从外部向下拉以产生源电流（I1）o端口2端口8位双向IO端口和内部上拉。端口2输出缓冲器可接收/输出4个TT1输入。当is写入端口2引脚时，它们在内部被拉高，可用作输入。作为输入，外部端口2引脚被拉低，由于内部上拉，将产生电流（I1）o端口2使用16位地址读取和访问外部程序存储器（MoVXDPTR）高阶地址字节在外部数据存储期间发出。在这个应用程序中，它在启动IS时使用强大的内部上拉功能。访问（Me）VXRD）外部数据存储器。端口2发送P2特殊功能寄存器的内容。在闪存编程验证期间，端口2还接收高阶地址位和一些控制信号。端口3是一个具有内部上拉功能的8位双向10端口。端口3输出缓冲器可接收/输

12、出四个TT1输入。当1写入端口3引脚时，它们被内部上拉拉拉高，可用作输入。作为输入。由于上拉，端口3英寸的外部下拉将产生电流（I1）o端3还提供列出的STC89C52的各种特殊功能。P3口引脚复用功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.5T1（定时器1的外部输入）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）选择了stc89c52的原因：之前学习过程中接触过51系列单片机，对此比较熟悉，上手也快，功能也很多，STC是国产的，应用起来也很方便，价格也相对便宜。3.2 硬件系统的主电路设计硬件系统主要由三大模块

13、组成： 系统时钟电路设计系统时钟电路CKC2与石英晶体构成并联式自激振荡器，引脚XTA11、X1TA12分别是该电路的输入端和输出端，构成内部振荡器的高增益反相反大器，电路对起振的要求很高，电容的大小值的变化起着对震荡频率微调的作用，电容值一般采用在30pF左右的，才可以保证振荡器工作的稳定性及温度的稳定性。 系统复位电路设计复位操作可以是系统从锁死状态恢复正常工作，程序出错或者操作出错，会是系统进入锁死状态，这时候就需要通过复位操作，是系统恢复正常初始化。它RC复位电路图图5是单片机应用必不可少的一部分。复位操作可以分上电式和按键式，按键式又可以分电平复位和脉冲复位。VCCR1IOKRST是

14、复位电路的输入端，输入高电平并且持续两个机器周期，复位操作有效；输入低电平，则复位操作无效。上电自动复位：通过外部复位电路的电容充电来实现的。按键电平复位：复位端通过电阻与VCC电源接通实现的。本设计采用按键脉冲复位如下图:按键按下时,电容被短路,RST为高电平，然后按键放开时，对电容充电，电流在电阻上，RST仍为高电平，高电平持续两个机器周期，才能达到复位效果。按键放开后，电容相当于断路，此时RST为低电平，复位作用消失。 电源电路设计电源电路设计图63.3 风向测量的设计电路风向传感器可分为光电风向传感器、电阻风向传感器和电磁风向传感器。设计中选用了电阻式风向传感器。该风向传感器采用类似滑

15、动变阻器的结构，将产生的电阻的最大值和最小值分别标记为360。和O。当风向标旋转时，滑动变阻器的滑杆将随着顶部风向标旋转，可根据不同的电压变化计算风向的角度或方向。3.3.1 产品概述RS-FXO5-V*风向变送器壳体采用优质铝合金，外部进行电镀喷塑处理，使其具备良好的防腐蚀性，可以保证它在使用的在过程中减少锈卓的现象，内部采用的是润滑的轴承系统，使采集的信息更加的精确，数据以电压信号(0-5v、0.3v、0-2.5v,1-5v)输出。外形小巧，被应用于气象站、环境保护、温室等。3.3.2 功能特点量程：8个指示方向-5V供电，防接反保护、防过压保护功能防电磁干扰处理采用高性能进口轴承，转动阻力小，测量精确；全铝外壳，机械强度大，硬度高，耐腐蚀、不生锈可长期使用于室外设备结构及重量经过精心设计及分配，转动惯量小，响应灵敏3.3.3 主要技术指标直流供电（默认）：5VDC最大功耗：0.06W变送器电路工作温度：-20t60e,0%RH