文章目录
- 前言
- 资料获取
- 设计介绍
- 功能介绍
- 设计程序
- 具体实现截图
- 参考文献
- 设计获取
前言
💗博主介绍：✌全网粉丝10W+,CSDN特邀作者、博客专家、CSDN新星计划导师，一名热衷于单片机技术探索与分享的博主、专注于 精通51/STM32/MSP430/AVR等单片机设计 主要对象是咱们电子相关专业的大学生，希望您们都共创辉煌！✌💗
👇🏻 精彩专栏 推荐订阅👇🏻
单片机设计精品实战案例✅
感兴趣的可以先收藏起来，还有大家在毕设选题，项目以及论文编写等相关问题都可以给我留言咨询，希望帮助更多的人
资料获取
文章底部名片，详细资料联系我。
设计介绍
风速、风向的测量在气象预报、环境监测、风力发电、航空航天等领域中有着重要意义。随着传感器技术、微处理器技术和网络通信技术的发展，相比传统的人工观测，数字化、智能化的气象仪器在观测精度、速度和稳定性等方面都有较大优势，因此针对数字化的气象仪器进行设计具有较大意义，尤其是便携式小型化的仪器，虽然通过天气预报可以知道当前的风速风向信息，但是这些都是大范围的，无法感知某一局部区域的风速风向，因此本文围绕风速风向仪进行设计。
本次基于单片机的风速风向仪设计与实现，整个系统包括单片机最小系统STC89C52，RM-FS-N01风速传感器，RM-FX-N01风向传感器，压力传感器采集的数据变换并传送至单片机进行处理，再由液晶显示屏显示测量的风速值。对于风向系统利用编码器在0～360°范围内进行测量收集信号，在多圈旋转的情况下能够实现单圈自动归零，通过单片机进行数据的转化处理，测量风向也通过液晶显示屏显示。软件部分的设计采用模块化编程方式，方便程序的维护和改进。
功能介绍
本课题为“基于单片机的风速风向仪设计与实现”，在功能上设计如下：
（1）具有基本测量功能，可以检测风速，风向；（2）具有显示信息的功能，可以显示风速、风向的基本信息；（3）具有语音播报功能，可以播报当前的风速风向大小；（4）可以通过按键设定阈值，当风速风向超过阈值时，进行声音提示（5）具有无线传输功能，可以将检测的数据传输到手机APP；根据上述功能，设计了如图2.1所示的系统总体架构，整个系统包括单片机最小系统STC89C52，RM-FS-N01风速传感器，RM-FX-N01风向传感器，MY1680语音播报模块，OLED液晶，ESP8266无线通信模块，蜂鸣器，ADC0832模数转换器等等，在开发环境上，采用Altium完成系统原理图的设计，通过Keil平台和C语言完成软件程序的编写。
设计程序
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>sfr ISP_DATA = 0xe2; // 数据寄存器
sfr ISP_ADDRH = 0xe3; // 地址寄存器高八位
sfr ISP_ADDRL = 0xe4; // 地址寄存器低八位
sfr ISP_CMD = 0xe5; // 命令寄存器
sfr ISP_TRIG = 0xe6; // 命令触发寄存器
sfr ISP_CONTR = 0xe7; // 命令寄存器
#define Coil_A1 {A1=1;B1=0;C1=0;D1=0;}//A相通电，其他相断电
#define Coil_B1 {A1=0;B1=1;C1=0;D1=0;}//B相通电，其他相断电
#define Coil_C1 {A1=0;B1=0;C1=1;D1=0;}//C相通电，其他相断电
#define Coil_D1 {A1=0;B1=0;C1=0;D1=1;}//D相通电，其他相断电
#define Coil_OFF {A1=0;B1=0;C1=0;D1=0;}//全部断电//----------------------------------------------//
//----------------定义区--------------------//
//----------------------------------------------//
typedef unsigned char U8; /* defined for unsigned 8-bits integer variable 无符号8位整型变量*/
typedef unsigned int U16; /* defined for unsigned 16-bits integer variable 无符号16位整型变量 */
U8 U8FLAG,k;
U8 U8count,U8temp;
U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_L,U8checkdata;
U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;
U8 U8comdata;
U8 str_H[15];//湿度显示
int shidu,U8RH_data_H;unsigned int W_baojing = 10; //wind风速报警值
unsigned char W_buff[5]; //显示缓存unsigned int H_baojing = 60 ; //湿度报警值
unsigned char H_buff[5]; //显示缓存unsigned int jishi_flag ; //计时时间
unsigned char jishi_buff[5]; //显示缓存
unsigned int set_jishi_flag = 10 ; //设置计时时间
unsigned char set_buff[5]; //设置时间显示缓存unsigned char moshi=0;
bit StopFlag = 1; //启动/停止标志
bit ZXflag = 0 ; //转向标志
unsigned char sudu = 5; //速度变量
bit flag;
bit kaiguan =1; //开关标志
sbit A1=P2^4; //定义步进电机连接端口
sbit B1=P2^3;
sbit C1=P2^2;
sbit D1=P2^1;sbit CS = P1^3;
sbit Clk = P1^4;
sbit DATI = P1^5;
sbit DATO = P1^5;
sbit P2_0 = P1^6 ; //DHT11传感器引脚
sbit buzzer = P1^7;sbit led_off = P3^2;
sbit led_on = P3^3;sbit shezhi = P3^7;
sbit jia = P3^6;
sbit jian = P3^5;unsigned char IntToString(unsigned char *str, int dat);
extern void InitLcd1602();
extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);
extern void LcdWriteCmd(unsigned char cmd);
unsigned char dat = 0x00; //AD值
long Value1;
unsigned int fengsu;
unsigned int sum=0;
unsigned char wind[5];//风速值/*****************************************************************************
延迟函数
/****************************************************************************/
void Delay_Ms (unsigned int a)
{unsigned int i;while( a-- != 0){for(i = 0; i < 600; i++);}
}
/*********************************************************/
// 单片机内部EEPROM不使能
/*********************************************************/
void ISP_Disable()
{ISP_CONTR = 0;ISP_ADDRH = 0;ISP_ADDRL = 0;
}/*********************************************************/
// 从单片机内部EEPROM读一个字节，从0x2000地址开始
/*********************************************************/
unsigned char Byte_Read(unsigned int add)
{ISP_DATA = 0x00;ISP_CONTR = 0x83;ISP_CMD = 0x01;ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);// 对STC89C51系列来说，每次要写入0x46，再写入0xB9,ISP/IAP才会生效ISP_TRIG = 0x46; ISP_TRIG = 0xB9;_nop_();ISP_Disable();return (ISP_DATA);
}/*********************************************************/
// 往单片机内部EEPROM写一个字节，从0x2000地址开始
/*********************************************************/
void Byte_Program(unsigned int add,unsigned char ch)
{ISP_CONTR = 0x83;ISP_CMD = 0x02;ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);ISP_DATA = ch;ISP_TRIG = 0x46;ISP_TRIG = 0xB9;_nop_();ISP_Disable();
}/*********************************************************/
// 擦除单片机内部EEPROM的一个扇区
// 写8个扇区中随便一个的地址，便擦除该扇区，写入前要先擦除
/*********************************************************/
void Sector_Erase(unsigned int add)
{ISP_CONTR = 0x83;ISP_CMD = 0x03;ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);ISP_TRIG = 0x46;ISP_TRIG = 0xB9;_nop_();ISP_Disable();
}void Delay(U16 j){ U8 i;for(;j>0;j--){ for(i=0;i<27;i++);}}void Delay_10us(void){U8 i;i--;i--;i--;i--;i--;i--;}void COM(void){ U8 i;for(i=0;i<8;i++) {U8FLAG=2; while((!P2_0)&&U8FLAG++);Delay_10us();Delay_10us(); Delay_10us();U8temp=0;if(P2_0)U8temp=1;U8FLAG=2;while((P2_0)&&U8FLAG++);//超时则跳出for循环 if(U8FLAG==1)break;//判断数据位是0还是1 // 如果高电平高过预定0高电平值则数据位为 1 U8comdata<<=1;U8comdata|=U8temp; //0}//rof}//--------------------------------//-----湿度读取子程序 ------------//--------------------------------//----以下变量均为全局变量--------//----温度高8位== U8T_data_H------//----温度低8位== U8T_data_L------//----湿度高8位== U8RH_data_H-----//----湿度低8位== U8RH_data_L-----//----校验 8位 == U8checkdata-----//----调用相关子程序如下----------//---- Delay();, Delay_10us();,COM(); //--------------------------------void RH(void){//主机拉低18ms P2_0=0;Delay(180);P2_0=1;//总线由上拉电阻拉高 主机延时20usDelay_10us();Delay_10us();Delay_10us();Delay_10us(); //主机设为输入 判断从机响应信号 P2_0=1;//判断从机是否有低电平响应信号 如不响应则跳出，响应则向下运行 if(!P2_0) //T ! {U8FLAG=2;//判断从机是否发出 80us 的低电平响应信号是否结束 while((!P2_0)&&U8FLAG++);U8FLAG=2;//判断从机是否发出 80us 的高电平，如发出则进入数据接收状态while((P2_0)&&U8FLAG++);//数据接收状态 COM();U8RH_data_H_temp=U8comdata;COM();U8RH_data_L_temp=U8comdata;COM();U8T_data_H_temp=U8comdata;COM();U8T_data_L_temp=U8comdata;COM();U8checkdata_temp=U8comdata;P2_0=1;//数据校验 U8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_data_L_temp+U8RH_data_H_temp+U8RH_data_L_temp);if(U8temp==U8checkdata_temp){U8RH_data_H=U8RH_data_H_temp;U8RH_data_L=U8RH_data_L_temp;U8T_data_H=U8T_data_H_temp;U8T_data_L=U8T_data_L_temp;U8checkdata=U8checkdata_temp;}//fi}//fi}
void Key_set_scan()
{if(shezhi==0){Delay_Ms(10);if(shezhi==0){ while(!shezhi);LcdWriteCmd(0x01); //清屏moshi++;if(moshi >= 3)moshi = 0;if(moshi == 0){ LcdShowStr(0, 0,"Wind: km/h");// LcdShowStr(12, 1,"T:00");jishi_flag = 0;Sector_Erase(0x2000); // 将设置的新上下限值写入到内部的EEPROM中Byte_Program(0x2000,W_baojing);Byte_Program(0x2001,H_baojing); Byte_Program(0x2007,10); }else if(moshi == 1){ LcdShowStr(1, 0,"Set_wind_speed");W_buff[0] = W_baojing/10%10+0x30; W_buff[1] = W_baojing%10+0x30;W_buff[2] = '\0';LcdShowStr(7, 1,W_buff);}else if(moshi == 2){ LcdShowStr(2, 0,"Set_humidity");H_buff[0] = H_baojing/10+0x30; H_buff[1] = H_baojing%10+0x30;H_buff[2] = '\0';LcdShowStr(7, 1,H_buff);}else if(moshi == 3){ LcdShowStr(4, 0,"Set_time");set_buff[0] = set_jishi_flag/10+0x30; set_buff[1] = set_jishi_flag%10+0x30;set_buff[2] = '\0';LcdShowStr(7, 1,set_buff);}}}if(jia==0){Delay_Ms(10);if(jia==0){ // while(!jia);if(moshi==1){W_baojing++ ;if( W_baojing>=999 )W_baojing =999;W_buff[0] = W_baojing/10%10+0x30; W_buff[1] = W_baojing%10+0x30;W_buff[2] = '\0';LcdShowStr(7, 1,W_buff);}if(moshi==2){H_baojing++ ;if( H_baojing>=99 )H_baojing =99;H_buff[0] = H_baojing/10+0x30; H_buff[1] = H_baojing%10+0x30;H_buff[2] = '\0';LcdShowStr(7, 1,H_buff);}if(moshi==3){set_jishi_flag++ ;if( set_jishi_flag>=99 )set_jishi_flag =99;set_buff[0] = set_jishi_flag/10+0x30; set_buff[1] = set_jishi_flag%10+0x30;set_buff[2] = '\0';LcdShowStr(7, 1,set_buff);}}}if(jian == 0){Delay_Ms(10);if(jian == 0){ // while(!jian);if(moshi==1){W_baojing-- ;if( W_baojing<=0 )W_baojing =0;W_buff[0] = W_baojing/10%10+0x30; W_buff[1] = W_baojing%10+0x30;W_buff[2] = '\0';LcdShowStr(7, 1,W_buff);}if(moshi==2){H_baojing-- ;if( H_baojing<=0 )H_baojing =0;H_buff[0] = H_baojing/10+0x30; H_buff[1] = H_baojing%10+0x30;H_buff[2] = '\0';LcdShowStr(7, 1,H_buff);}if(moshi==3){set_jishi_flag-- ;if( set_jishi_flag<=0 )set_jishi_flag =0;set_buff[0] = set_jishi_flag/10+0x30; set_buff[1] = set_jishi_flag%10+0x30;set_buff[2] = '\0';LcdShowStr(7, 1,set_buff);}}}}
/****************************************************************************
函数功能:AD转换子程序
入口参数:CH
出口参数:dat
****************************************************************************/
unsigned char adc0832(unsigned char CH)
{unsigned char i,test,adval;adval = 0x00;test = 0x00;Clk = 0; //初始化DATI = 1;_nop_();CS = 0;_nop_();Clk = 1;_nop_();if ( CH == 0x00 ) //通道选择{Clk = 0;DATI = 1; //通道0的第一位_nop_();Clk = 1;_nop_();Clk = 0;DATI = 0; //通道0的第二位_nop_();Clk = 1;_nop_();} else{Clk = 0;DATI = 1; //通道1的第一位_nop_();Clk = 1;_nop_();Clk = 0;DATI = 1; //通道1的第二位_nop_();Clk = 1;_nop_();}Clk = 0;DATI = 1;for( i = 0;i < 8;i++ ) //读取前8位的值{_nop_();adval <<= 1;Clk = 1;_nop_();Clk = 0;if (DATO)adval |= 0x01;elseadval |= 0x00;}for (i = 0; i < 8; i++) //读取后8位的值{test >>= 1;if (DATO)test |= 0x80;else test |= 0x00;_nop_();Clk = 1;_nop_();Clk = 0;}if(adval == test) //比较前8位与后8位的值，如果不相同舍去。若一直出现显示为零，请将该行去掉dat = test;nop_();CS = 1; //释放ADC0832DATO = 1;Clk = 1;return dat;
}
void xianshi()
{str_H[0] = 'H';str_H[1] = 't';str_H[2] = 'y';str_H[3] = ':'; // 湿度str_H[4]=shidu/10+0x30; // 整数十位str_H[5]=shidu%10+0x30; // 整数个位str_H[6]= ' ';str_H[7]= '%';str_H[8]= 'R';str_H[9]= 'H';str_H[10]= ' ';str_H[11]= ' '; str_H[12]= '\0'; LcdShowStr(0, 1, str_H); //显示到液晶屏上
}
具体实现截图
参考文献
[1] 杨阳阳,崔永俊,侯钰龙.基于时差法的高精度超声波风速风向测量系统[J].仪表技术与传感器,2022(02):79-83.
[2] 丁电宽,王永刚,师韶谦.基于增强型51单片机的风速测试仪设计[J].电子设计工程,2021,29(20):82-85.
[3] 张梦雨,张真.高精度超声波风速计的研制[J].电子测试,2021(14):46-48.
[4] 罗永刚,袁玉英.基于单片机的风机在线检测装置设计[J].仪器仪表与分析监测,2021(02):14-17.
[5] 刘熙明,路世扬.基于51单片机的风速测量仪设计[J].电子产品世界,2021,28(04):61-64.
[6] 马宇轩,周正发,许青山,张可一,王子菲.森林消防员手持式多信息风速风向定位仪研制[J].自动化应用,2021
(03):81-83.
[7] 谭艳萍,黄星雨,向雯岚,余治远.基于单片机的风力发电模拟装置设计[J].现代信息科技,2021,5(06):171-175.
[8] 饶家龙.一种高精度低成本矿用超声波风速风向仪设计[J].自动化与仪器仪表,2020(11):119-121.
[9] 柯莉萍,陈银东,张玉逵,张艳,阎廷.基于单片机的风向风速传感器防冻装置设计[J].气象水文海洋仪器,2020,37
(02):40-42.
[10] 张绍荣,秦鹏,唐源,罗大鑫.结合智能终端和无线通信模块的便携式风速仪[J].计量与测试技术,2020,47(05):
7-11.
[11] 叶成彬,郭志雄,陈贤钰.基于STC单片机的气象监测系统的设计与应用[J].自动化与仪表,2020,35(01):43-46.
[12] 林梅辉.基于51单片机的风速风向采集系统设计[J].微型机与应用,2013,32(22):69-71.
[13] 赵建凯.基于STM32的EL15-2C风向传感器检测仪设计[J].农业与技术,2019,39(08):153-154.
[14] DW Wekesa,JN Mutuku,JN Kamau. Microcontroller-based data logging instrumentation system for
wind speed and direction measurements[J]. Journal of Agriculture, Science and Technology,2012,14(1):
5-6.
设计获取
文章下方名片联系我即可~
精彩专栏推荐订阅：在下方专栏👇🏻
毕业设计精品实战案例
收藏关注不迷路！！
🌟文末获取设计🌟
