三轴加速度传感器和单片机一体化风速风向传感器的设计
时间:2018-05-07 20:05 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 摘要本文设计了一种基于三轴加速度传感器和单片机的一体化风速风向传感器装置。通过对风速传感器的理论分析，结构设计，程序编写以及最后的样机测试工作，实现了对风速、风向的感知、测量、传输和记录。该装置由三轴加速度传感器收集数据，通过I2C总线将所得数据传送到单片机进行计算，最终由串口将测得的数值输出显示于PC上。22408 毕业论文关键词 ： 风速风向、三轴加速度传感器、单片机、I2C 毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title:Integrated design for wind sensor Abstract: In this paper, a wind sensor was designed, which was based on triaxial accelerometer, using the SCM. By theoretical analysing, structural designing, programing and testing of prototype, the esthesia, measure, transmission and record of the wind sensor was done. The device collects data by the triaxial acceleration sensor, and transfer data to the SCM by the I2C bus for calculating the result. Finally the numerical result measured by serial ports was shown on PC. Keywords Wind speed and direction, Triaxial accelerometer, SCM，I2C 目 录 1 绪论 1 1.1 研究背景 1 1.2 关于本课题研究 1 2 理论分析 2 2.1 风速风向描述 2 2.2 加速度与风速风向的关系 3 2.3 理论设计 4 2.4 风速计算 5 2.5 风向的表示计算 8 3 系统硬件 10 3.1 单片机 10 3.2 ADXL345三轴加速度传感器 13 3.3 I2C串行扩展总线 16 3.4 串口通信 19 4 系统软件 20 4.1 系统总体结构 20 4.2 软件程序设计 21 4.3 部分程序代码展示 22 5 设计实现与分析 27 5.1 程序显示 27 5.2 实测分析 28 结 论 29 致 谢 30 参考文献31 1 绪论 1.1 研究背景 风速的测量在气象预报、工程建筑、军事、航空航天等领域都有广泛的运用。风速风向的测量保证了新能源风力发电技术的发展。测量风速风向对人类更好地探究和利用风能，以及改善能源生产有积极的影响。 目前市场上有许多类型的风速测量仪,常用的风速传感器有三杯式风速计、热敏风速计和超声波风速计等。其中三杯式风速计由于结构简单、环境适应性强、测速范围大等特点，是最常见的一种，其主要由三个处于同一平面、互成120°、装在一个可自由旋转的轴上的半球风杯组成，风杯在风力作用下绕轴旋转，转速正比于风速。 但是这些装置或多或少有着体积较大、价格昂贵、文修不便等缺点。 近年来，微电子机械系统(MEMS)的发展成功促进了风速传感器的发展。基于微机械加工技术的风速传感器可以同时完成风速风向的测量，且具有精度高、体积小、功耗低、不易损坏等优点。因此MEMS的运用将是未来风速风向测量系统的基础。 1.2 关于本课题研究 1.2.1 研究内容 风速风向测量是风能利用的基础，快速准确测出所需参数则可方便后续相关问题的研究。本课题研究的是设计一个小型的，可测出具体风向方位的风速测量系统，电路简单，体积小，成本低且易实现。 1.2.2 基本思路 基于三轴加速度传感器，利用单片机和嵌入式系统，设计一体化风速风向传感器，实现对风速、风向的感知、测量、传输和记录。 (责任编辑：qin) |