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1、附件3：内蒙古工业大学本科生毕业设计任务书学生姓名鲁新学 号200711204049班 级自（电）07-2学 院电力学院专 业自动化系 别自动化起止日期2011年 3 月 28 日 至 6 月 26日设计题目风向单片机测量系统的设计硬件部分第一指导教师姓名赵永艳职 称/学 位讲师/学士是否外聘是 否第二指导教师姓名职 称/学 位是否外聘是 否题目类型工程类 装备装置类 产品类 软件类选题依据（来源、目的、意义）风电场所处环境的风况前期研究分析是风电场立项和今后风电场运行经济性的重要依据。风向是风电场的重要参数。让学生采用单片机设计风向测量系统，综合运用所学知识，为其将来工作打下一定的基础。设计
2、技术条件、技术参数等依据中国风力发电标准、规程与规范摘要汇编中的“风电场风能资源测量方法”摘要的相关技术条件和技术参数可提供的客观条件1、 计算机一台，安装相关软件；2、相关的专业参考书籍、文献工作内容、要求及进程1、第1-4周：熟悉相关传感器的测量原理，分析51单片机的工作原理，并构造测量方案；2、第5-8周：设计风向测量系统的硬件电路，完成硬件原理图和PCB图；3、第9-12周：撰写毕业设计说明书，做到撰写规范、论据充分等；4、第13周：翻译与专业相关的英文文献，准备答辩。系 主 任 签章： 年 月 日指导教师签发日期： 年 月 日 指导教师签字：附件5： 内蒙古工业大学本科生毕业设计(论
3、文)开题报告学生姓名鲁新学 号200711204049班 级自（电）07-2指导教师赵永艳职 称/学 位学士题目名称风向单片机测量系统的设计硬件部分题目类型工程类题目的意义、目的：风向的测量支持了新能源风力发电技术的发展。研究风向能为风场的后期建设提供重要的一手资料，使风场风机的布局规划能达到最优化。作为当前新型能源领域最具开发潜力的风能，是国家当前大力发展的项目，对于风向的研究也就相当重要。因此提高风场的风向研究水平，加强风向监测，对于未来我国风电科技的提高有着相当重要的作用。设计（研究）主要内容及方案： 系统原理结构图主控电路 主控电路由单片机及其编程配置电路组成（ISP）、看门狗电路、时
4、钟电路、电压转换电路组成。 1）MCU 考虑到风向仪需要在风场工作且采用电池供电，因此MCU采用标准MCS-51指令系统及89C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在线可编程功能。可通过编程配置电路（ISP）在线下载，保证了设计的灵活性。 2）看门狗电路 由于单片机自身的抗干扰能力较差，尤其是在风场这种条件比较恶劣的场合，常会出现单片机因受外界干扰而导致死机的现象，造成系统不能正常工作。而看门狗可以防止单片机死机、提高单片机系统的抗干扰性能。该看门狗电路选用芯片MAX1232，提供产生手动复位信号、电源监控、看门狗等功能。 3）时钟电路 由于该系统要求
5、定时采集数据，因此必须选择时钟模块以提供准确的采集时间。该系统选择高精度实时时钟模块SD2200，该系列是一种具有内置晶振、支持I2C总线的高精度实时时钟芯片。该芯片可保证时钟精度为5ppm(在-1050下)，即年误差小于2.5 分钟； 4) 电压转换电路 该系统支持AC220V及DC12V两种供电方式。交流供电的时候，AC220V经过AC/DC模块转换成12V直流电，而DC12V供电方式采用12V铅酸蓄电池。12V直流电可以直接为电台提供电源，12V经过7805，7808转换可以得到5V、8V的电压，为芯片提供合适的工作电压。风向风速传感器的选取RM Young 05103风向风速传感器型号
6、：RM Young 05103类型：风向风速传感器概述：05103型风传感器是一种风向传感器一体的螺旋桨式、飞机尾翼强风传感器，它精度高、坚固耐用、结构简单、抗腐蚀、适用范围广。风向传感器05103是一个牢固且重量轻的的风向标，具有足够低的纵横比以保证在摇动有风条件下有较好的保真度。通过一密封的精密电位计来感知叶轮角。以极低的比率来保证风波动信号不失真，风向标的角度非常灵敏，在密封的壳内装有一个高精度的电位计，电位计输出的电压与风标的角度成比例，风标有一个定位装置能保证仪器装卸维修后风向复位。一个已知的激励电压作用于电位计，输出电压直接与叶轮角成比例。当设备移除维修时，一安装的方向环保证正确对
7、准风向。工作温度：-5050供电;激发电压最大15VDC输出;模拟信号：05VDC，420mA；风向量程：0360；精度：3；5（05103-45型）；启动风速（10位移）：1.1m/s；阻尼比：0.305103V提供标定好的05VDC信号输出，05103L提供标定好的420mA信号输出。数据采集器的程序导入以后，把风速风向传感器和数据采集器连线接好，将传感器安装到位，先不要固定传感器底部的卡箍。运行程序，观察风向的实时数。用指南罗盘找到正南方向，将风向标慢慢转向正南方向，调整传感器的底部安装方向，使风向实时数在5度范围内。然后拧紧传感器底部的固定卡箍。信号调理电路 该系统有两路模拟量输入信号
8、，一路为来自风传感器的风向信号，另一路为电池电压信号，该电路由一片8位串行A/D转换器ADC0832及两路前端放大器组成。电路原理图如上图所示。ADC0832与单片机连接方式存储电路该系统的测量参数为平均风向，而且全部测量数据储存，储存介质容量应满足连续工作1年的需要。所以需要存储的数据为时间和风向，经估算1年的存储数据约为80k，因此本系统选择两片24C512，共128k存储空间，采用I2C总线技术。通信系统 数据采集电路采集来的数据除了存储在存储芯片中，还要及时的传递数据到集控站的PC机上，以便于人们查看采集到的数据,因此通讯体统必不可少。通信系统的控制电路通信部分的控制电路采用MAX48
9、5芯片，以便与通信机输入接口相连接。电台的开启关闭用单片机的一个I/O口控制。软件设计主程序的工作是每2s采样一次风速和风向，并暂存，10min到后计算10min平均风速和风向，然后向接收站发送联机请求，进行联机操作。1. 工作进度安排（具体）：第1-2周：查阅建立风电场所用的测风装置以及查阅气象局测风速的装置，了解它们的适用条件，熟悉它们的测量原理，比较它们的优缺点，选择合适的传感器测量风向；2. 第3-4周：进一步了解所选传感器的硬件部分原理和适应的软件部分程序，查阅单片机原理及其接口技术，选择可行性的单片机硬件，构造测量方案；3. 第5周：根据所选的单片机硬件，构造硬件结构框图，进行模块连接；4. 第6周：与老师讨论自己想法及初步方案设计的可行性；5. 第7周；拟定毕业设计说明书提纲，整理查阅的资料，为撰写说明书做准备；6. 第8周：撰写毕业设计说明书，对论据的出处进行标注；7. 第9周：了解并熟悉标注的论据，为答辩做准备；8. 第10周：检查毕业设计说明书的撰写是否有格式错误，出稿；第11周：翻译与专业相关的英文文献，与老师进行模拟答辩，准备答辩。指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日 注：表格根据所填内容可进行调整，可多页。
