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基于ARM的超声波风速测量系统设计

作　者: 金晶
导　师: 唐慧强
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: ARM微控制器超声波时差法风速测量
分类号: TH824
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 596次
引　用: 5次
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内容摘要

风速是气象测量的一个重要要素,利用超声波进行风速测量现如今得到广泛的应用,技术已经很成熟。当超声波在空气中传播时,受到风速的影响,顺风和逆风情况下存在一个时间差,基于这个原理制成的时差法超声波风速测量仪表,具有精度高、可靠性强、集成度高等优势,并可以与雨量、湿度等测量仪表构成完整的移动气象站,与传统的机械式仪表、电磁式仪表相比,具有较强的优势,其关键参数是系统的测量精度。ARM作为32位的微处理器,具有丰富的片上资源,高达60M的处理能力,而且功耗很小,适合作为智能仪表的核心处理器。本文给出了基于LPC2132的风速测量系统,可以实现风速的测量、显示、精度调节以及与上位机之间的通信等功能。系统硬件电路包括ARM7处理器以及外围的模拟、数字电路,并采用模块化进行设计。这种思想大大简化了系统硬件电路设计的复杂性,增强了系统的稳定性与可靠性。软件部分根据超声波信号的特点,选用新型的构造包络的方法,在准确判断超声波到达时间的问题上有所改进。文章共分六个部分。第一章绪论介绍了超声波风速测量仪表的发展现状、本篇论文选题的目的和意义、所做的工作以及创新点。第二章介绍了超声波风速测量的基本原理。第三章是介绍基于ARM的超声波风速测量的系统的硬件设计。第四章是系统的软件设计。第五章是系统的误差分析。第六章是全文的总结以及就下一步的工作提出一些设想。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
第一章前言  9-14
  1.1 研究背景及意义  9
  1.2 国内外研究历史及发展状况  9-10
  1.3 超声波风速测量的实现方法  10-12
    1.3.1 传播时差法  10-11
    1.3.2 多普勒法  11
    1.3.3 涡街风速测量  11-12
  1.4 本课题的工作及主要创新点  12
  1.5 论文章节安排  12-14
第二章时差法超声波风速测量的基本原理  14-17
  2.1 超声波  14
  2.2 超声换能器  14-15
  2.3 时差法风速测量的基本原理  15-17
第三章系统硬件电路设计  17-36
  3.1 系统总体设计  17-18
  3.2 ARM以及Philips LPC2132介绍  18-21
    3.2.1 ARM  18-19
    3.2.2 ARM选型  19
    3.2.3 Philips LPC2132  19-21
    3.2.4 LPC2132中的引脚分配  21
  3.3 系统的时钟、电源及复位电路  21-25
    3.3.1 系统时钟  21-22
    3.3.2 电源电路  22-24
    3.3.3 复位电路  24-25
  3.4 超声波的收发电路  25-26
    3.4.1 超声波探头的改进与安装  25-26
    3.4.2 超声波发射、接收电路  26
  3.5 前置放大电路  26-27
  3.6 模拟滤波电路  27-28
  3.7 主放大电路  28-29
  3.8 A/D转换电路  29-30
  3.9 FIFO  30-31
  3.10 串行通信接口  31-32
  3.11 人机接口  32-33
    3.11.1 键盘接口  32
    3.11.2 液晶显示接口  32-33
  3.12 JTAG调试接口  33-35
    3.12.1 JTAG介绍  33-34
    3.12.2 JTAG接口电路  34-35
  3.13 制版和调试  35-36
    3.13.1 制版注意点  35
    3.13.2 调试接口  35-36
第四章系统软件设计  36-48
  4.1 LPC2132启动代码  37-38
    4.1.1 启动代码介绍  37
    4.1.2 启动代码工作流程  37-38
  4.2 ADS集成开发环境介绍  38
  4.3 系统初始化  38-39
  4.4 数据采集  39-40
  4.5 数据处理  40-44
    4.5.1 数字滤波的设计  40
    4.5.2 超声波到达时间计算  40-43
    4.5.3 温度的计算  43-44
  4.6 显示子程序  44-46
  4.7 串口通讯子程序  46-48
第五章系统的误差分析  48-49
第六章总结和展望  49-50
  6.1 全文总结  49
  6.2 工作展望  49-50
参考文献  50-53
致谢  53-54
硕士在读期间发表的论文清单  54

基于ARM的超声波风速测量系统设计

内容摘要

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