热膜式风速变送器系统设计

2020-5-30，风速变送器体积庞大、功耗高、性能单一等不足,结合国内外风速变送器的研究理论和实用测量系统,基于热式风速测量原理,采用多项式小二乘拟合算法及单片机处理电路,开发了一种基于NEC单片机的热膜式风速测量系统。系统运用低功耗设计思想,选用低功耗单片机和信号调理芯片,使系统静态功耗达到了3.5mA。模块化的理念在系统设计中得到了广泛运用:针对国内PC机的普及,系统设计了和上位PC机通信的电路模块。Zigbee通信模块的设计,使系统在无线组网技术的运用层面具有广阔的市场前景。本文研制的热膜式风速变送器,可以同时测量风速和温度并分时显示测量值,具有多组风速、温度量程/单位可供选择,能够将风速、温度测量值转换为4-20mA电流和0-10V电压,还能够通过通信接口将测量数据上传到PC机。仪器以NECuPD78F0513A单片机为核心处理器,传感器探头模块、量程/单位设置模块、外部EEPROM存储模块、LCD显示模块、4-20mA V/I转换模块和0-10V电压转换模块分别完成风速/温度的数据采集和信号调理、量程/单位的设定、标定数据存储、测量数据处理、显示、传输以及转换操作。论文围绕系统开发所做的工作展开介绍:章介绍了国内外风速变送器的研究现状,分析了风速测量系统的发展趋势,阐述了项目的来源、设计要求和主要研究内容。第二章详细阐述了热式风速仪的测量原理和基本测量电路。第三章介绍了系统的硬件电路设计,包括器件选型、电源模块、探头电路、D/A转换模块、4-20mA V/I转换模块、0-10V电压转换模块;第四章介绍了系统软件的设计,包括系统总体软件程序、A/D转换程序、IIC串行口通信程序、LCD显示程序、定时器程序以及正交多项式小二乘拟合算法程序;第五章介绍了系统的标定方法。第六章确定了测量系统的性能指标,验证该系统能够满足项目要求。第七章对全文进行了总结,对风速变送器的改进和完善进行了