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基于ZigBee的超声波风速变送器设计
资料介绍
目前，我国煤炭需求量与日俱增，矿井工作量也随之日益增多，而环境中含有的瓦斯、粉尘等有害物质严重危害人体健康和生命安全，需要通风装置向井下输送新鲜空气，保证人体正常的呼吸环境。通风装置可以根据井下的风速大小来调整通风时间和强度，即风速值的确定是通风装置工作的重要依据。所以风速测量对矿井安全作业来说是非常必要的。本文依据超声波风速测量原理，设计了一种新型的矿用风速变送器。本变送器选用超声波相位差法测量风速并将ZigBee技术用于煤矿下风速数据采集。由单片机驱动产生超声波信号，两个接收探头将接收到的信号送入鉴相器中鉴相，取出相位差并转换为模拟信号，送入单片机中处理，最后通过无线通信技术进行数据传输。论文的主要工作内容如下:
1.通过对各种超声波风速检测法做对比，建立风速与超声波相位信号的数学关系模型，详细分析了测量误差来源和精度提高途径，优化了系统结构设计。
2.经过无线传输技术的比较，选择了ZigBee技术，开发了ZigBee无线通信硬件平台，调用了ZigBee协议栈里的函数，并且在原有的应用层基础上写入了自己的应用函数，以实现对风速数据的采集及处理。
3.进行了变送器的硬件设计。包括:处理器与无线通信模块接口电路的设计、系统电源电路设计、超声波发送和接收电路设计、鉴相电路设计、显示电路设计，实现风速信号的采集、放大、输出等功能。
4.进行了变送器的软件设计。包括:采用C语言编写程序，通过对单片机编程实现系统初始化、数据采集、数据处理等功能，当风速低于预先设定的阈值时则发出声光信号。
该变送器以单片机为控制核心，具有体积小、重量轻、操作简单、功耗低等特点，实现了风速的高精度、宽范围测量，适用于定向风速测量场合。
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