一种超声波测风测温仪的制作方法
【专利摘要】一种超声波测风测温仪，包括AT89C51单片机、超声波接收发处理模块、数值显示模块、接口模块、电源模块、切换键以及透明塑料隔离罩；超声波接收发处理模块包括发送驱动接收电路以及超声波传感器模块；超声波传感器模块包括两组4个超声波探头；发送驱动接收电路包括信号放大与增益电路以及高可靠、高灵敏度芯片；数值显示模块包括计时器、时钟以及LED显示，使用4位共阳数码管；切换键用于根据测量的需要实现测温和测风功能的切换。本实用新型具有：灵敏度较高，对外围磁场有很强的屏蔽能力；采用一体化设计，可根据需求切换功能，操作简单实用；采用控制变量法进行分别测量，测量数据准确、精确度高的特点。
【专利说明】一种超声波测风测温仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风速风向测量、温度测量以及超声波领域，尤其涉及一种以超声波测距仪模块为系统开发平台，嵌入AT89C51单片机控制系统，使用4位共阳数码管LED显示器，再利用MATLAB对相关数据进行精密处理，得到拟合公式，再将其嵌入到硬件平台上的一种超声波测风测温仪。
【背景技术】
[0002]现在市场上出现的测风系统分为两种，一种是机械式风杯测量仪器，另一种是2D超声波测风仪。机械式风杯测量仪器成本低，使用方便，但是转动部分存在磨损，易产生机械磨损，遇风沙卡涩和盐雾腐蚀，而且存在启动风速，风速小于启动风速时则无法准确测量。2D型超声波测风仪是利用超声波传播速度在风场中变化测量风速及风向。由4个超声波收发器组成，分为相互垂直的两对。在两个垂直方向上进行两组独立的测量，这样就可以在超声波形成的正方形区域内获得风速的矢量值，这样便可以计算出风向的角度。该测风仪可广泛地用于自动气象站，便携式自动气象站等场合的风信息数据采集和监测。
[0003]而目前的超声波测温技术主要用于工业生产和实验室中，其中工业生产中采用的两种方法分别为超声谐振测温法和应用脉冲技术的超声波测温法。超声波温度测量仪的物理基础是基于气、液、固三态煤质中温度与声速的关系，其主要的技术思想是将超声波传感器放入需要测量的环境中或温度传感器内部温度与环境温度达到热平衡时，便可以利用超声波传播速度与温度的关系进行温度测量。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明公开了一种以超声波测距仪模块为系统开发平台，嵌入AT89C51单片机控制系统，使用4位共阳数码管LED显示器，再利用MATLAB对相关数据进行精密处理，得到拟合公式，再将其嵌入到硬件平台上的一种超声波测风测温仪，实现对区域风速风向和平均温度的精确测量。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]一种超声波测风测温仪，包括AT89C51单片机、超声波接收发处理模块、数值显示模块、接口模块、电源模块、切换键以及透明塑料隔离罩；所述超声波接收发处理模块包括发送驱动接收电路以及超声波传感器模块；所述超声波传感器模块包括两组相互垂直、共4个超声波探头；所述发送驱动接收电路包括信号放大与增益电路以及芯片；所述数值显示模块包括计时器、时钟以及LED显示，使用4位共阳数码管；所述切换键用于测风和测温功能的切换；所述AT89C51单片机分别与超声波接收发处理模块、数值显示模块、接口模块、电源模块以及切换键相连接；所述透明塑料隔离罩用于在测温时罩住超声波接收发处理模块。
[0007]本实用新型选用AT89C51单片机，该单片机执行速率快功耗低的CMOS 8位，在系统、应用科编程，不占用用户的资源。信号放大与增益电路用于放大发射信号波形和接收信号的增益控制，芯片具有较高的抗干扰性，对外围磁场有很强的屏蔽能力，能够满足本系统的设计要求。超声波传感器模块实用两组相互垂直、共4个超声波探头，这样就可以在超声波形成的正方形区域内获得风速的矢量值，方便计算出风向的角度。数值显示模块选用4位共阳数码管，具有显示稳定、亮度稳定的特点。在各部件外设有透明塑料隔离罩，用于测温时将超声波接收发处理模块罩住，避免风速这一因素对于结果的影响。所述切换键用于测风和测温功能的切换。切换键用于根据测量的需要实现测温和测风功能的切换。
[0008]所述接口模块包括串口通信接口和FLASH接口。串口通信接口成本低，适用于本地设备之间的传递。
[0009]所述电源模块包括电脑USB接口以及模拟开关电路。电脑USB电平为反逻辑电平，所以需要在电源模块上加一个模拟开关电路。
[0010]所述AT89C51单片机还与复位键相连接。复位键用于在不关闭电源的情况下让系
统重启。
[0011]本实用新型提供的有益效果为:(1)灵敏度较高，对外围磁场有很强的屏蔽能力；
(2)采用一体化设计，可根据需求切换功能，操作简单实用；(3)采用控制变量法进行分别测量，测量数据准确、精确度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1、本实用新型的结构框图。
【具体实施方式】
[0013]以下将结合具体实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细说明，应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
[0014]一种超声波测风测温仪，包括AT89C51单片机、超声波接收发处理模块、数值显示模块、接口模块、电源模块、切换键以及透明塑料隔离罩；所述超声波接收发处理模块包括发送驱动接收电路以及超声波传感器模块；所述超声波传感器模块包括两组相互垂直、共4个超声波探头；所述发送驱动接收电路包括信号放大与增益电路以及芯片；所述数值显示模块包括计时器、时钟以及LED显示，使用4位共阳数码管；所述AT89C51单片机分别与超声波接收发处理模块、数值显示模块、接口模块、电源模块以及切换键相连接；所述透明塑料隔离罩用于在测温时罩住超声波接收发处理模块。在发送驱动接收电路中，信号放大与增益电路使用74LS04电路，高可靠、高灵敏芯片选用CX20106A芯片；数值显示模块使用4位共阳数码管，采用11.0592晶振，LED显示选用IXD1602显示器。
[0015]接口模块中，串口通信接口采用RS232，FLASH接口采用USB接口。RS232为最常用的一种接口，成本低，可用于本地设备之间的通信；FLASH接口采用USB接口，USB接口可以热插拔，并且标准统一。
[0016]电源模块包括电脑USB接口以及MAX323电路。电脑USB电平为反逻辑电平，所以需要在电源模块上加一个MAX323电路。
[0017]需要进行测风时，首先打开电源，电路准备工作，将切换键拨到测风位，此时电路开始工作，通过AT89C51单片机将得到的数据进行精密处理，得到拟合公式，最后测得某一时间的风速风向值；当需要进行测温时，用透明塑料隔离罩将超声波传感器模块罩住，将切换键拨到测温位，进行测量，采集数据，最终得到某一时间的温度值。
[0018]本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
【权利要求】
1.一种超声波测风测温仪，其特征在于:包括AT89C51单片机、超声波接收发处理模块、数值显示模块、接口模块、电源模块、切换键以及透明塑料隔离罩；所述超声波接收发处理模块包括发送驱动接收电路以及超声波传感器模块；所述超声波传感器模块包括两组相互垂直、共4个超声波探头；所述发送驱动接收电路包括信号放大与增益电路以及芯片；所述数值显示模块包括计时器、时钟以及LED显示，使用4位共阳数码管；所述切换键用于测风和测温功能的切换；所述AT89C51单片机分别与超声波接收发处理模块、数值显示模块、接口模块、电源模块以及切换键相连接；所述透明塑料隔离罩用于在测温时罩住超声波接收发处理模块。
2.根据权利要求1所述的一种超声波测风测温仪，其特征在于:所述接口模块包括串口通信接口和FLASH接口。
3.根据权利要求1所述的一种超声波测风测温仪，其特征在于:所述电源模块包括电脑USB接口以及模拟开关电路。
4.根据权利要求1所述的一种超声波测风测温仪，其特征在于:所述AT89C51单片机还与复位键相连接。
【文档编号】G01W1/04GK203595827SQ201320727158
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】宦海, 卢松, 张雨, 黄凌霄 申请人:南京信息工程大学