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基于ARM-Linux和CPLD的移动式风速仪设计

基于ARM-Linux和CPLD的移动式风速仪设计
基于ARM-Linux和CPLD的移动式风速仪设计

基于ARM-Linux和CPLD的移动式风速仪设计

摘要: 分析了利用超声波时差法测量风速风向的基本原理,设计了基于ARM-Linux和CPLD微处理器的移动式风速仪。给出了以S3C6410和EPM570T100C5为处理核心的超声波风速仪的设计实现方法。重点阐述了超声波驱动电路、信号调理电路、Linux移植以及系统软件的设计。测试结果表明,该系统可以实现对风的精确测量,且工作稳定可靠。关键词:超声波测风;时差法;ARM-Linux;复杂可编程逻辑器件随着气象、民航及新能源领域等发展的需要,传统机械式风速仪正逐渐被新型超声波式风速仪所取代。目前,超声波式风速仪多被用于固定点测量[1],体积大,不便于移动,需通过有线方式将数据传输至上位机进行后期处理,不能实时显示风测量信息,其布线复杂且维护困难,不利于移动式多点测量。同时,现有的超声波风速仪电路结构较复杂,功耗较大且成本高。在分析了现有超声波风速仪缺点的基础上,本文提出并设计了一种基于ARM-Linux和CPLD的高精度、低成本的可视化移动式风速仪。1 超声波风速仪测量原理超声波信号在流体中传播时会承载流体流动的信息,利用时差法、多普勒法、频差法[2-3]等可以获得流体的流速和流向等信息。由于时差法原理简单,电路易实现,且受外界环境因素影响小,目前大部分超声波风速仪都采用时差法对风速风向进行测量。本设计中将两对收发一体的超声波换能器正交放置,实现对水平方向上二维风的测量。超声波时差法测量结构示意图。每对超声波换能器之间的距离固定,当超声波在流体中传播时,受流体影响超声波存在顺向和逆向,其具有一定的时间差,通过获得该顺向和逆向的时间差就可以确定所测流体的速度和流向。图 1 超声波时差法测量结构示意图,设置两换能器之间的距离为L,可得超声波在南北和东西方向上顺向和逆向的传播时间分别为t南北、t北南、t东西和t西东,依据时差法测量原理[4],可得到风速在直角坐标系上的风速分量如式(1)和式(2):依据矢量计算定理,由式(1)和式(2)可得到风速值。本设计中选择正北方向为0°方向,按顺时针方向进行转动,根据式(3)可获得当前风的风向值:根据超声波时差法测风原理,只需获得超声波在固定距离上顺向和逆向所传播的时间,就可以测定流体的流速和流向。同时时差法测风可以消除温度等环境因素引起的声速变化而导致的测量错误。2 系统总体结构设计基于ARM-Linux和CPLD的移动式风速仪的硬件结构框图。系统主要包括ARM主控制器单元、CPLD协处理器单元、超声波驱动电路模块、信号接收调理模块、LCD显示模块、存储模块以及超声波换能器阵列单元。系统采用CPLD 芯片EPM-570T100C5作为协处理器,通过接收ARM处理器发出的控制命令来执行超声波信号的发送、接收及渡越时间的测量。超声波渡越时间的测量直接影响到风速仪测量结果的精确性,本设计中CPLD外接100 MHz的晶振,使其内部计时单元的分辨率可达到10 ns,完全满足该系统的设计精度要求。同时CPLD具有可并发执行的特性[5],可使CPLD在驱动超声波传感器的同时启动内部计数,与顺序执行流程相比,其消除了代码运行所带来的计时误差。此外,并发执行方式可提高信号处理的速度,使其满足实时性要求。主控制器选用ARM11芯片S3C6410来作为系统的显示、控制及运算核心,系统通过ARM处理器发送控制命令给CPLD,计算和存储由CPLD送入的数据,并以可视化界面形式将风速和风向值进行显示。图2 风速仪硬件结构框图超声波换能器收/发阵列将4个收发一体的超声波换能器正交放置[6]实现对二维平面上风速/风向的测量。根据换能器阵列结构的设计,选用的超声波换能器应具有高的灵敏度和分辨率,本设计中采用型号为FUS-200A的高频压电式超声波传感器,其工作中心频率为200 kHz,对于同频率的超声波换能器的驱动电压一般为200~400 V,而该换能器所需驱动电压为60 V,并且其具有较低驱动功率。阵列中各超声波换能器之间保持25 cm距离。超声波换能器按次序发射一定频率的超声波信号并测量其顺向和逆向传播的时间,通过计算可以得到所测风的风速和风向值。2.1 系统硬件设计2.1.1 超声波驱动电路设计为了获得超声波换能器工作时所需的电压,驱动电路设计中采用原/副边匝数比为42:420、型号为750 A的超声波专用升压中周变压器P2构成升压电路,使由QU1端输入的方波控制脉冲

信号能将变压器原边的低压方波脉冲升至60 V左右,从而驱动超声波换能器发出超声波信号。图3为超声波驱动单元电路原理图。图3 超声波驱动单元电路原理图为了保证变压器P2在处于原边的由8050三极管构成的开关电路导通时,其副边能同时驱动超声波换能器,同时为了使开关电路断开后能快速释放变压器中多余磁能,防止处于“空载”状态的变压器P2存储的磁能使电感饱和而烧毁开关器件,采用电阻和高速开关二极管1N4148构成磁通复位电路来释放磁能。在实际调试中,QU1端至少要产生16个频率为200 kHz的脉冲方波信号才能使升压中周变压器驱动后续的超声波换能器。图4为QU1端输入16个方波脉冲信号时,变压器副边输出的波形图像,该信号可稳定驱动超声波换能器发出超声波信号。图 4 变压器副边输出波形图 2.1.2 超声波信号调理电路设计本设计中采用包络检波法来实现对超声波回波渡越时间的测量。由超声波换能器发出的信号在传播中因环境等影响,其信号幅值会发生变化,但对于接收端,其首波点与回波包络峰值之间的周期数是确定的,通过检测回波信号包络峰值点到达的时间,就可以确定超声波传播的渡越时间。超声波信号调理电路。图5 超声波信号调理电路在气体流速测量中,当两换能器之间的距离在10 cm~50 cm时,变压器副边的60 V脉冲信号驱动换能器发射超声波信号,其相应接收端接收到的回波信号电压等级一般在毫伏级,为了满足后续调理电路的输入要求,需要在提高接收端信号的信噪比的同时对回波信号进行放大。本系统设计中选用TI公司低噪声高速运放TLE2072构成两级放大电路,该前置放大电路将接收到的回波信号放大2 000倍左右,放大后由运放输出的电压在± 10V以内,满足后续电路的要求。放大输出的信号经由双二极管和电容构成的包络检波电路进行处理,获得平滑的包络信号,使环境因素对接收回波信号的影响降到最低,提高渡越时间测量的精度。经包络检波电路输出的信号送入由轨到轨高速比较器TLV3502构成的电压型比较电路中,其基准电压设置为2.2 V,可有效防止电路中噪声影响而引起的误中断触发,包络信号经TLV3502获得数字中断触发信号,使CPLD暂停计数,获得超声波渡越时间。图6为实际调试过程中触发捕获到的中断信号波形图像。图6 TLV3502输出中断触发信号 2.1.3 Linux移植与界面显示本系统设计目标板中采用Linux-2.6.38内核进行底层数据端口驱动程序和电阻触摸式LCD显示屏界面的开发,宿主机中选择Ubuntu-9.10运行环境,并采用ARM-Linux-gcc-4.5.1交叉编译器进行目标板代码编译[7]。由于S3C6410的BSP支持多种不同类型和不同显示分辨率的显示屏,LCD显示屏无需编写驱动模块即可显示。而对于底层数据端口驱动程序的操作则采用动态添加的方式,无需多次编译内核。2.2 系统软件设计基于ARM-Linux和CPLD的移动式风速仪系统软件设计主要包括S3C6410、EPM570T100C5以及LCD液晶界面部分设计。S3C6410的软件设计主要包括端口初始化程序、LCD数据读取及显示程序、风测量控制程序、ARM与CPLD数据传输程序、SD存储程序、RS485通信程序六部分。EPM570T100C5的软件设计主要包括:端口初始化程序、计时程序、超声波发送和接收程序、CPLD与ARM数据传输程序。S3C6410采用RVDS集成开发环境进行C语言编程,EPM570T100C5在Quartus II 8.1环境下采用Verilog语言进行开发。图7为进行一次测量时的程序流程图。图7 风测量程序流程图图8 风杯式与超声波式风速仪测量数据对比图 3 实验结果及分析测试采用将传统机械风杯式风速仪与本设计超声波式风速仪放置在同一风洞中进行验证测试对比,超声波式风速仪通过LCD界面设置其平均采样间隔为20 min,连续对其测试12 h,来验证所设计系统的测量准确性和工作稳定性。风杯式风速仪与超声波式风速仪测量数据统计结果及对比,由于对于风向的准确测量要求所测风速足够大,本设计中系统预先设置风向移动阈值,当风向高于该阈值时才输出相应风向值,若未超过该阈值,则系统输出预先设置的数值。为了便于对风速仪进行分析,这里仅统计固定时间点的风速值来进行系统稳定性及准确性分析。由于对风速的测量属于一种不确定性测量,可利用统计学中标准差方法对测量数值集合进行测量精确性分析,分析测量数值是否符合预测值或对比值以及判断所设计的风速仪是否符合设计要求。利用标准差及标量

平均值原理[8-9],得到超声波式风速仪的平均值为2.56,标准差为1.132 11;风杯式风速仪的平均值为2.896,标准差为0.844 83。通过分析知,超声波式风速仪测量结果接近风杯式风速仪测量数据,其标准差数据与预测值相差较小,可以判断本系统设计合理。同时从图8中风杯式与超声波式风速仪测量数据直观对比结果来看,本系统所测得的数据比较准确,系统基本能够满足设计要求实现对风的测量,且在长时间工作状态下,性能稳定可靠,在可靠性和测量精度上均能达到较高的水平。本文基于超声波时差法设计了一种基于ARM-Linux和CPLD的移动式风速仪。重点阐述了系统工作的基本原理,并详细介绍了系统主要部分硬件电路的设计及系统软件设计流程和方法。系统设计中充分考虑了成本、低功耗及便携式问题。实验测量结果表明,整个系统软硬件设计合理,测量精度可以满足实际工程需求,解决了现有风速仪不便移动及数据显示不直观的问题,且实现成本较低,具有一定的实际工程应用价值。

数据结构迷宫问题实验报告

《数据结构与算法设计》迷宫问题实验报告 ——实验二 专业:物联网工程 班级:物联网1班 学号:15180118 姓名:刘沛航

一、实验目的 本程序是利用非递归的方法求出一条走出迷宫的路径,并将路径输出。首先由用户输入一组二维数组来组成迷宫,确认后程序自动运行,当迷宫有完整路径可以通过时,以0和1所组成的迷宫形式输出,标记所走过的路径结束程序;当迷宫无路径时,提示输入错误结束程序。 二、实验内容 用一个m*m长方阵表示迷宫,0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。设计一个程序对于任意设定的迷宫,求出一条从入口到出口的通路,或得出没有通路的结论。 三、程序设计 1、概要设计 (1)设定栈的抽象数据类型定义 ADT Stack{ 数据对象:D={ai|ai属于CharSet,i=1、2…n,n>=0} 数据关系:R={|ai-1,ai属于D,i=2,3,…n} 基本操作: InitStack(&S) 操作结果:构造一个空栈 Push(&S,e) 初始条件:栈已经存在 操作结果:将e所指向的数据加入到栈s中 Pop(&S,&e) 初始条件:栈已经存在 操作结果:若栈不为空,用e返回栈顶元素,并删除栈顶元素 Getpop(&S,&e) 初始条件:栈已经存在 操作结果:若栈不为空,用e返回栈顶元

StackEmpty(&S) 初始条件:栈已经存在 操作结果:判断栈是否为空。若栈为空,返回1,否则返回0 Destroy(&S) 初始条件:栈已经存在 操作结果:销毁栈s }ADT Stack (2)设定迷宫的抽象数据类型定义 ADT yanshu{ 数据对象:D={ai,j|ai,j属于{‘ ’、‘*’、‘@’、‘#’},0<=i<=M,0<=j<=N} 数据关系:R={ROW,COL} ROW={|ai-1,j,ai,j属于D,i=1,2,…M,j=0,1,…N} COL={|ai,j-1,ai,j属于D,i=0,1,…M,j=1,2,…N} 基本操作: InitMaze(MazeType &maze, int a[][COL], int row, int col){ 初始条件:二维数组int a[][COL],已经存在,其中第1至第m-1行,每行自第1到第n-1列的元素已经值,并以值0表示障 碍,值1表示通路。 操作结果:构造迷宫的整形数组,以空白表示通路,字符‘0’表示障碍 在迷宫四周加上一圈障碍 MazePath(&maze){ 初始条件:迷宫maze已被赋值 操作结果:若迷宫maze中存在一条通路,则按如下规定改变maze的状态;以字符‘*’表示路径上 的位置。字符‘@’表示‘死胡同’;否则迷宫的状态不变 } PrintMaze(M){ 初始条件:迷宫M已存在 操作结果:以字符形式输出迷宫 } }ADTmaze (3)本程序包括三个模块 a、主程序模块

数字式风速仪标准操作规程

1. 目的 建立数字式风速仪标准操作规程,以保证数字式风速仪的正确使用。 2. 范围 适用于QDF-6型数字式风速仪操作。 3. 职责 3.1使用人员严格按本操作规程使用仪器,确保本设备的安全、正常运行。 3.2质量部负责对设备进行日常管理;当设备出现无法排除的故障时,应联系维修。 4. 内容 4.1 仪器通电前,先将风速传感器的电缆插头插在仪器面板的四孔插座内,然后将测杆垂直向上放置,使探头封闭在测杆内。 4.2开启面板上的电源开关,预热3分钟,数字表显示应为00.00。 4.3测量:轻轻拉动测杆顶端的螺塞,使探头露出并置于被测气流中;此时要注意。探头有红点的一方一定要对准风向,这时数字表上的显示值即为被测风速值。(单位:米/秒) 4.4保持:当需要观测某时刻的风速稳定值时,请按下“保持”按钮;放开按钮后仪器即恢复原测试的状态。 4.5测量完毕后,关闭电源,同时将探头密封在测杆内,以免损坏敏感元件-热球,然后再取下测杆电缆插头。 4.6 使用注意事项及维护 4.6.1在风速测试过程中,必须使传感器上的“红点”面对风向,否则将增加测量误差。 4.6.2仪器使用过程中,如果被测风速比较稳定,但显示的风速值变化较大,则应关机检查风速传感器。 4.6.3检查风速传感器的方法是:关闭电源,从面板上卸下传感器电缆插头,用万用表适合的档位测量插头上四点之间的电阻值。具体见下图: 1、2之间为热电偶:电阻值约为4~5欧姆 3、4之间为加热丝:电阻值约为40~50欧姆 1、2与3、4之间绝缘电阻应大于5兆欧。 如果测试结果与以上数据不符,说明传感器已经损坏应停止使用,找厂家修理。

4.6.4仪器内部电路板的电器元件不得随意更换和调整,以免损坏造成测量误差加大。 4.6.5如热球上有灰尘,可将探头放在无水乙醇中轻轻摆动去掉粉尘,充分干燥再使用;清洗过程中切不可使用毛刷或其他硬物,以免损坏热球或改变热球位置,影响测量准确度。 4.6.6在充电时,充电器上的红色灯亮说明充电正常,否则应检查插头接线和插座接触是否良好。 4.6.7在测量时配套使用的仪器主机与传感器的“标号”必须相同,绝对不能混淆,否则,将不能保证测量精度和引起仪器不能自动“回零”的故障。 4.6.8仪器应放在通风、干燥、没有腐蚀性气体及强烈振动和强磁场影响的室内。根据使用需要,定期组织校验。 5. 支持文件 5.1 《设备管理制度》 6 相关记录 6.1 《设备使用记录》

风速计(TIF3220)操作手册

风速计(TIF3220)操作手册 一、用途: 1、测量空调出风口的风速/风量 用风扇测量。 2、测量风扇处的温度 用温度传感器(在风扇内部)测量 3、测量物体表面温度 用红外线测量

二、外观识别 三、键盘说明 电源键:开机/关机。 红外线键(IRT键):启用红外线温度测试功能。 上部极限值键(上部MAX/MIN键):记录、储存测量点(风扇)温度最高值、最低值。下部极限值键(下部MAX/MIN键):记录、储存风速或流量值的最高值、最低值、持续移动平均值。在面积(AREA)模式下,该键具有左翻页功能。 模式选择键(UNITS键):选择操作模式。在流量(FLOW)模式下,仪器显示出风流量。 在速度(VEL)模式下,仪器显示风速。在面积(AREA)模式下,该键具有上翻页功能。 平均值键(A VG键):在流量模式或风速模式下,获得各测量点的平均值。 面积键(AREA键):按下将保持该键,进入AREA模式或CMM模式。当记录MAX/MIN/A VG 值时,按该键清除以前的数值。 保持键(HOLD键):按下该键,冻结数据;再按一下该键,解冻数据。按住该键,背景灯点亮。

四、操作方法 1、测量风速和流量 (1)按电源键,开机(接通电源时满屏显示)。 (2)在显示屏的中部,显示上次使用的风速模式或流量模式。温度值显示在显示屏的左上角部位。 (3)按UNITS键,选择风速模式(VEL)或流量模式(FLOW),以及单位。 建议选择:模式为VEL,单位为m/s。 (4)将风扇放在空调出风口处,读取数值。 2、持续移动状态下的平均值 (1)将风扇置于空调出风口处。 (2)点按下部MAX/MIN键,直到A VG显示在显示屏的下部。仪器显示持续出风的平均值。 3、单个部位的最大值/最小值/平均值 (1)将风扇置于空调出风口处。 (2)点按下部MAX/MIN键,直到A VG显示在显示屏的下部。仪器显示持续出风的平均值。 (3)在移动风扇之前按HOLD键,仪器将记录和储存数值。 (4)清除最大值/最小值/平均值。按住下部MAX/MIN键,直到仪器响两声,放开下部MAX/MIN键。 5、面积设置

c语言实验报告4 循环结构程序设计

《C程序设计》课程实验报告 学院:班级:姓名:学号: 实验设备:计算机1台实验日期:2011年3月1日 实验项目名称循环结构程序设计 实验目的 掌握使用三种循环语句实现循环结构的方法。 实验要求:能用while~ do~while for 三种循环语句实现循环结构,编写简单的程序,掌握这三种循环语句。 实验内容(包括步骤):1.猴子吃桃问题。猴子第一天摘下若干个桃子,当即吃了一半另一个,以后每天早晨都吃剩下的一半另一个,到第十天早晨再想吃时,就剩一个桃子。问第一天共摘了多少桃子。 要求:分别用三种语句编写程序。 2.编写程序验证下列结论:任何一个自然数n的立方都等于n个连续奇数之和。例如:13=1;23=3+5;33=7+9+11;43=13+15+17+19。 要求:程序对每个输入的自然数计算并输出相应的连续奇数,直到输入的自然数为0时止。 3.编写程序,求1-3+5-7+…-99+101的值。 4.编写程序,求e的值。e ≈ 1+1/1!+1/2!+1/3!+1/4!+…+1/n! (1)用for循环,计算前50项。 (2)用while循环,要求直至最后一项的值小于10-6。 5.编写程序,输出从公元1600年至2000年所有闰年的年号。每输出5个年号换一行。判断公元年是否为闰年的条件是:

(1)公元年数如能被4整除,而不能被100整除,则是闰年。 (2)公元年数如能被400整除也是闰年。 6.编写程序,打印以下图形: * *** ***** ******* ***** *** * 7.输入一行字符,统计输入的字符中字母‘a’出现的次数(包括大小写)。 8.我国1991年有11.6亿人口,要求根据人口平均年增长率,计算从1991年算起经过多少年后我国的人口增加到15亿。 9.有一个四位数F=BBAA,前二位数相同,后二位数相同,此数又是某个自然数T的平方,求此数。 10.分解一个正整数的所有质因数 调试与结果测试:部分程序出现错误经过调整后调试正常,达到题目要求的结果,运行正常。

迷宫问题c++实验报告

数据结构实验报告 班级: 姓名: 学号: 组员: 问题描述: 迷宫实验是取自心理学的一个古典实验。在该实验中,把一只老鼠从一个无顶大盒子的

门放入,在盒中设置了许多墙,对行进方向形成了多处阻挡。盒子仅有一个出口,在出口处放置一块奶酪,吸引老鼠在迷宫中寻找道路以到达出口。对同一只老鼠重复进行上述实验,一直到老鼠从入口到出口,而不走错一步。老鼠经多次试验终于得到它学习走迷宫的路线。设计功能要求: 迷宫由m行n列的二维数组设置,0表示无障碍,1表示有障碍。设入口为(1,1),出口为(m,n),每次只能从一个无障碍单元移到周围四个方向上任一无障碍单元。编程实现对任意设定的迷宫,求出一条从入口到出口的通路,或得出没有通路的结论。 算法输入:代表迷宫入口的坐标 算法输出:穿过迷宫的结果。算法要点:创建迷宫,试探法查找路 任务分派 为了达到锻炼大家独立设计算法的能力,大家一致决定,先自己独立设计算法,不论算法的好坏、难易,完完全全出自于自己的手中。 在大家独立完成算法后,进行小组集中讨论,将自己的算法思想与大家交流,特别是自己最自豪的部分或是自己觉得可以改进的地方,之后得出最优结果。 独立设计 求解思想: 利用递归的方式进行求解。从入口出发,按某一方向向前探索,若能走通(未走过的),即某处可以到达,则到达新点,否则试探下一方向;若所有的方向均没有通路,则沿原路返回前一点,换下一个方向再继续试探,直到所有可能的通路都探索到,或找到一条通路,或无路可走又返回到入口点。 如果现在位置(i,j)处于迷宫的边界位置,则有2种或3种可能的走法,为使问题简单化,用maze[m+2][n+2]来表示迷宫,而迷宫的四周的值全部为1,这样做使问题简单了,每个点的试探方向全部为4,不用再判断当前点的试探方向有几个,同时与迷宫周围是墙壁这一实际问题相一致。 struct Pos { int x,y; int di; }; 其中x、y分别表示横纵坐标值、di表示前进的方向。 在已经某一位置(i, j, d)的情况下,其下一个位置横、纵坐标的取值如表4-2所示。 而走到一个新位置时,其方向值初始置为1。 代码 #include "iostream" #include "iomanip" using namespace std; struct Pos { int x,y; int di; };

基于CPLD技术的频率计设计及制作

昆明冶金高等专科学校 毕业论文 学院电气学院 系部电子系 专业班级应用电子技术 学号 0700001813 姓名黄智翔 指导教师李瑞锋钟思佳

昆明冶金高等专科学校电气学院 毕业设计(论文)任务书 系:电子系专业:应用电子技术 学生姓名:赖龙芳班级:电子0707 班 学号: 0700001813 毕业设计(论文)题目:基于CPLD技术的频率计设计及制作 毕业设计(论文)主要内容: 数字频率计实际上是一个脉冲计数器,即在单位时间内计脉冲个数就可以得到信号频率。本课题主要研究的是基于CPLD技术的频率设计及制作。本课题主要通过单片机的一个最小系统和CPLD器件相结合的研究。当按下复位键的时候给单片机一个信号,从而通过单片机给CPLD器件一个信号,此时CPLD器件纠结收到一个信号,并且接收一个频率,然后与固定频率相比较,从而得到的结果传给单片机,给单片机一个信号,然后通过单片机的最小系统处理,最后在传给数码显示管,通过数码显示管显示刚刚接收到的频率的大小。然后通过按下复位键,以相同的过程来显示所接收到的频率的大小。 毕业设计(论文)预期目标: 根据设计题目和开题报告查阅搜集相关资料并做好电路板并编写好程序,下载调试好,得到所需要的的结果。在老师的组织下进行模拟答辩,找出问题并解决问题。做好所有的准备并完成正式答辩。 毕业设计(论文)指导教师:李瑞锋钟思佳 系主任(教研室主任):金瑞 学院院长:龙志文

2010 年 06 月 13 日 摘要 本毕业设计项目根据毕业设计任务书指定和我校高职高专特点的要求,体现毕业生的实践动手能力、创新思维、解决问题的能力和对所学知识的综合运用能力,研究的问题设计一个六位数字频率计,频率测量结果在六位LED数码管上显示,显示时间可设定为2秒左右延迟,一次测试完毕后将所有计数器复位即清零,并采集显示下一次被测信号的频率。复位清零时间可设定为1秒左右。此延迟信号及复位信号均由闸门控制电路产生并采用原理图输入。可实现如下功能: 1.详细论述了利用 VHDL硬件描述语言设计。 2.用大规模可编程逻辑器件,实现数字频率计的设计原理及相关程序。 3.无论底层还是顶层文件均用 VI-IDL语言编写,避免了用电路图形式设计时所引起的毛刺现象。 4.改变了以往数字电路小规模多器件组合的设计方法,整个频率计设计在一块CPLD芯片上。 5.采用数字显示,外形美观、大方,显示醒目、直观。 6.体积小,性能更可靠。 关键词:数字频率计;电子设计自动化;大规模可编程逻辑器;

测量风速的方法

测量风速的方法 20091343107 陈茜茜 环境工程09级1班

高空风观测 测量近地面直至30公里高空的风向风速。通常将飞升气球作为随气流移动的质点,用地面设备(经纬仪或雷达)跟踪气球的飞升轨迹,读取其时间间隔的仰角、方位角、斜距,确定其空间位置的坐标值,可求出气球所经过高度上的平均风向风速。 高空风的测量一般指从地面到空中30km各高度上的风向、风速的测定。其测量方法有:一.利用示踪物随气球漂浮,观测示踪物位移来确定空中的风向和风速; 常用测风气球作为气流示踪物,使用地点跟踪设备观测其运动轨迹,测定其在空间各个时刻的位置,再用图解法、解析法或矢量法确定相应大气层中的平均风向、风速。 气球空间位置的确定需要测定三个参数:仰角δ、方位角α和球高H。测风经纬仪是一种跟踪观测和测定空中测风气球仰角、方位角的光学仪器。 在实际测量中,可以采用单经纬仪测风,也可采用双经纬仪测风(基线测风法)。其中后者准确度较高,可用来鉴定其它测风方法的准确性,但这种方法的观测和计算较复杂。用双经纬仪测风计算高度时,可采用投影法(包括水平面投影法、铅直面投影法和矢量投影法)。 二.利用大气中的质点或湍流团块与无线电波、声波、光波的相互作用,由多普勒效应引起的频率变化推算空中的风向、风速; 在我国,目前主要采用59型探空仪和701型二次测风雷达组成59—701高空探测系统,进行高空温、压、湿、风的综合测量。 三.利用系留气球、风筝、飞机、气象塔等观测平台,使测风仪器安置在不同高度上,根据气流对测风仪器的动力作用来测量空中的风向、风速。

导航测风就是借助导航台信号,由气球携带的探空仪自身确定其位置,并将位置信号、气 象资料信号一起发回基站,然后在基站进行处理,计算高空风的方法。 近地面层以上大气风场的探测。通常用气球法测风。高空风探测也是气象飞机探测、气象火箭探测、大气遥感的内容之一。气球法测风是把气球看作随气流移动的质点,用仪器测量气球相对于观测点的角坐标、斜距或高度,确定它的空间位置和轨迹;根据 气球在某时段内位置的变化,就可以简易地算出它的水平位移,从而求出相应大气层中的平均水平风向、风速。在气球的上升过程中,可测得它所经各高度上的风向、风速。1809年英国J.沃利斯和T.福雷斯特首创测风气球观测高空风。气球法测风常用光学经 纬仪、无线电经纬仪、一次雷达和二次雷达,以及导航系统等。 光学经纬仪测风 有单经纬仪测风和双经纬仪测风两种。单经纬仪只能测定气球的角坐标(方位、仰角)。气球高度一是根据气球升速(决定于气球净举力、气球大圆周长和地面空气密度)和升空历经的时间来确定。但由于大气湍流、铅直气流速度和空气密度随高度变化等因 素对气球升速的影响,这种方法确定的高度误差大,测风精度低,一般只在数千米高度 以下使用。二是根据无线电探空仪测得的气压、温度和湿度资料,通过计算推得高度。 这种方法测风精度较高。用双经纬仪测风,是根据位于选定基线两端的两个经纬仪同步 观测获得的角坐标值,通过几何图解或计算,得出各高度上的平均风向、风速。 光学经纬仪测风一般只适用于能见度好的少云晴天,夜间必须在气球上挂灯笼或其 他可见光源,阴雨天气则只能在可见气球的高度内测风。 无线电经纬仪测风 它是利用无线电定向原理,跟踪气球携带的探空发射机信号,测得角坐标数据。气球所在的高度则由无线电探空仪测量的温、压、湿值算出。因此无线电经纬仪测风适用 于全天候,但当气球低于无线电经纬仪最低工作仰角时,测风精度迅速降低。 雷达测风 一次雷达测风是雷达跟踪气球携带的无源反射靶,接收反射靶的反射信号来实现定位并计算风向、风速。二次雷达测风是跟踪气球携带的工作于应答状态的探空发射机信 号来实现定位的。此法可以获取角坐标和斜距数据,从而计算出高空风,无需依赖无线 电探空仪探测的温、压、湿数据计算气球高度。二次雷达测风当气球低于雷达最低工作 仰角时,要放弃仰角数据。此外,气象多普勒雷达更可测量云中流场的细微结构。 导航测风 利用导航系统来测定风。气球携带微型导航接收机,检出导航信号,并调制探空发射机将信号转发到地面而被接收,根据这些信号,可确定气球的轨迹,并计算出各相应

实验四分支和循环程序设计实验(精)

实验四分支和循环程序设计实验 一、实验要求和目的 1.熟悉汇编语言程序设计结构; 2.熟悉汇编语言分支程序基本指令的使用方法; 3.掌握利用汇编语言实现单分支、双分支、多分支的程序设计方法; 4.了解汇编语言循环程序设计的基本流程; 5.熟悉汇编语言循环基本指令的使用方法; 6.掌握利用汇编语言的循环指令完成循环程序设计方法。 二、软硬件环境 1、硬件环境:计算机系统 windows; 2、软件环境:装有 MASM、DEBUG、LINK、等应用程序。 三、实验涉及的主要知识 在实际应用中,经常根据一些条件来选择一条分支执行。汇编语言的条件判断主要是通过状态寄存器中的状态位、无符号数相减或有符号相减而导致的结果来进行。 1.无条件转移指令 JMP 无条件转移指令 JMP是使程序无条件转移至目标处,又分为段内转移、段间转移。 2.条件转移指令 JXX 条件转移指令可分为三大类: 1).简单条件转移指令指令。根据单个标志位的状态判断转移条件。标志位指令转移条件意义 CF JC CF=1 有进位/借位 JNC CF=0 无进位/借位 ZF JE/JZ ZF=1 相等/等于 0 JNE/JNZ ZF=0 不相等/不等于 0 SF JS SF=1 是负数 JNS SF=0 是正数 OF JO OF=1 有溢出 JNO OF=0 无溢出 PF

JP/JPE PF=1 有偶数个 1 JNP/JPO PF=0 有奇数个 1 2).无符号数条件转移指令。 假设在条件转移指令前使用比较指令,比较两个无符号数A,B,指令进行的的操作是 A-B,其转移指令如下: 指令转移条件意义 JA/JNBE CF=0 AND ZF=0 A>B JAE/JNB CF=0 OR ZF=1 A>=B JB/JNAE CF=1 AND ZF=0 AB JGE/JNL SF=OF OR ZF=1 A>=B JL/JNGE SF OF AND ZF=0 A

数据结构-迷宫实验报告

云南大学软件学院数据结构实验报告(本实验项目方案受“教育部人才培养模式创新实验区(X3108005)”项目资助)实验难度: A □ B □ C □ 实验难度 A □ B □ C □ 承担任务 (难度为C时填写) 指导教师评分(签名) 【实验题目】 实验4.数组的表示极其应用 【问题描述】 以一个m×n的长方阵表示迷宫,0和1分别表示迷宫中的通路和障碍。设计一个程序,对任意设定的迷宫,求出一条从入口到出口的通路,或得出没有通路的结论。 【基本要求】 首先实现一个以链表作存储结构的栈类型,然后编写一个求解迷宫的非递归程序。求得的通路以三元组(i,j,d)的形式输出,其中:(i,j)指示迷宫中的一个坐标,d 表示走到下一坐标的方向。如;对于下列数据的迷宫,输出的一条通路为:(l,1,1),(1,2,2),(2,2,2),(3,2,3),(3,1,2),…。?

(下面的内容由学生填写,格式统一为,字体: 楷体, 行距: 固定行距18,字号: 小四,个人报告按下面每一项的百分比打分。难度A满分70分,难度B满分90分)一、【实验构思(Conceive)】(10%) (本部分应包括:描述实验实现的基本思路,包括所用到的离散数学、工程数学、程序设计、算法等相关知识) 本实验的目的是设计一个程序,实现手动或者自动生成一个n×m矩阵的迷宫,寻找一条从入口点到出口点的通路。我们将其简化成具体实验内容如下:选择手动或者自动生成一个n×m的迷宫,将迷宫的左上角作入口,右下角作出口,设“0”为通路,“1”为墙,即无法穿越。假设从起点出发,目的为右下角终点,可向“上、下、左、右、左上、左下、右上、右下”8个方向行走。如果迷宫可以走通,则用“■”代表“1”,用“□”代表“0”,用“→”代表行走迷宫的路径。输出迷宫原型图、迷宫路线图以及迷宫行走路径。如果迷宫为死迷宫,输出信息。 可以二维数组存储迷宫数据,用户指定入口下标和出口下标。为处理方便起见,可在迷宫的四周加一圈障碍。对于迷宫中任一位置,均可约定有东、南、西、北四个方向可通。? 二、【实验设计(Design)】(20%) (本部分应包括:抽象数据类型的功能规格说明、主程序模块、各子程序模块的伪码说明,主程序模块与各子程序模块间的调用关系) 1. 设定迷宫的抽象数据类型定义: ADT Maze { 数据对象:D = { a i, j | a i, j ∈ { ‘■’、‘□’、‘※’、‘→’、‘←’、 ‘↑’、‘↓’ } , 0≤ i≤row+1, 0≤j≤col+1, row, col≤18 } 数据关系:R = { ROW, COL } ROW = { < a i-1, j , a i, j > | a i-1, j , a i, j ∈D, i=1, … , row+1, j=0, … , col+1} COL = { < a i, j-1, a i, j > | a i, j-1 , a i, j ∈D, i=0, … , row+1, j=1, … , col+1} 基本操作: Init_hand_Maze( Maze, row, col) 初始条件:二维数组Maze[][]已存在。

(完整版)基于FPGA的等精度频率计的设计与实现毕业设计

第一章课题研究概述 1.1课题研究的目的和意义 在电子技术中,频率是最基本的参数之一,并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系,因此,频率的测量就显得更为重要。测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速,以及便于实现测量过程自动化等优点,是频率测量的重要手段之一。目前常用的测频方案有三种: 方案一:完全按定义式F=NT进行测量。被测信号Fx经放大整形形成时标ГX,晶振经分频形成时基TR。用时基TR开闸门,累计时标ГX 的个数,则有公式可得Fx=1ГX=NTR。此方案为传统的测频方案,其测量精度将随被测信号频率的下降而降低。 方案二:对被信号的周期进行测量,再利用F=1T(频率=1周期)可得频率。测周期时,晶振FR经分频形成时标ГX,被测信号经放在整形形成时基TX控制闸门。闸门输出的计数脉冲N=ГXTR,则TX=NГX。但当被测信号的周期较短时,会使精度大大下降。 方案三:等精度测频,按定义式F=NT进行测量,但闸门时间随被测信号的频率变化而变化。如图1所示,被测信号Fx经放大整形形成时标ГX,将时标ГX经编程处理后形成时基TR。用时基TR开闸门,累计时标ГX的个数,则有公式可得Fx=1ГX=NTR。此方案闸门时间随被测信号的频率变化而变化,其测量精度将不会随着被测信号频率的下降而降。本次实验设计中采用的是第三种测频方案。 等精度频率计是数字电路中的一个典型应用,其总体设计方案有两

种: 方案一:采用数字逻辑电路制作,用IC拼凑焊接实现。其特点是直接用现成的IC组合而成,简单方便,但由于使用的器件较多,连线复杂,体积大,功耗大,焊点和线路较多将使成品稳定度与精确度大打折扣,而且会产生比较大的延时,造成测量误差、可靠性差。 方案二:采用可编程逻辑器件(CPLD)制作。随着现场可编程门阵列FPGA的广泛应用,以EDA工具作为开发手段,运用VHDL等硬件描述语言语言,将使整个系统大大简化,提高了系统的整体性能和可靠性。,利用EDA软件编程,下载烧制实现。将所有器件集成在一块芯片上,体积大大减小的同时还提高了稳定性,并且可应用EDA软件仿真,调试,每个设计人员可以充分利用软件代码,提高开发效率,缩短研发周期,降低研发成本。易于进行功能扩展,可以利用频率计的核心技术,改造成其它产品。实现方法灵活,调试方便,修改容易。 总体方案比较:比较以上两种方案,易见采用后者更优。因为采用FPGA 现场可编程门阵列为控制核心,通过硬件描述语言VHDL编程,在MAX+PLUSII仿真平台上编译、仿真、调试,并下载到FPGA芯片上,通过严格的测试后,能够较准确地测量方波、正弦波、三角波、矩齿波等各种常用的信号的频率,而且还能对其他多种物理量进行测量。 现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable GateArray)属于ASIC 产品,通过软件编程对目标器件的结构和工作方式进行重构,能随时对设计进行调整,具有集成度高、结构灵活、开发周期短、快速可靠性高等特点,数字设计在其中快速发展。 1.2 基于FPGA的等精度频率计的发展现状 在信息技术高度发展的今天,电子系统数字化已成为有目共睹的趋

温度和风速测量方法总结

第一章风速测量1.1风速测量 风是空气流动时产生的一种自然现象。空气流动有上下流动和左右流动,上下流动为垂直运动,也叫对流;左右流动为水平运动,也就是风。风是一个矢量,用风向和风速表示。地面风指离地平面10─12米高的风。风向指风吹来的方向,一般用16个方位或360°表示。以360°表示时,由北起按顺时针方向度量。风速指单位时间内空气的水平位移,常以米/秒、公里/小时、海里/小时表示。 1.2 风杯风速计 风杯风速计是最常见的一种风速计。转杯式风速计最早由英国鲁宾孙发明,当时是四杯,后来改用三杯。它由3个互成120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分,空杯的凹面都顺向一个方向。整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上,在风力的作用下,风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。转速可以用电触点、测速发电机或光电计数器等记录。 图1.1 风杯风速计 1.3 叶轮风速仪 风速计的叶轮式探头的工作原理是基于把转动转换成电信号,先经过一个临近感应开头,对叶轮的转动进行“计数” 并产生一个脉冲系列,再经检测仪转换处理,即可得到转速值。 法国KIKO叶轮风速仪工作原理如图1.2所示。叶轮的轴杆启动内含八个电磁极的原型磁铁,置于磁铁旁的双霍尔传感器感测到侧场中电磁极的转变信号。传感器的信号转换为电子频率且和风速成正比,并感测旋转方向。 图1.2 KIMO原理 1.4 热线风速计 一根被电流加热的金属丝,流动的空气使它散热,利用散热速率和风速的平方根成线性关系,再通过电子线路线性化(以便于刻度和读数),即可制成热线风速计。

金属丝通常用铂、铑、钨等熔点高、延展性好的金属制成。常用的丝直径为5μm,长为2 mm;最小的探头直径仅1μm,长为0.2 mm。根据不同的用途,热线探头还做成双丝、三丝、斜丝及V形、X形等。为了增加强度,有时用金属膜代替金属丝,通常在一热绝缘的基体上喷镀一层薄金属膜,称为热膜探头。热线探头在使用前必须进行校准。静态校准是在专门的标准风洞里进行的,测量流速与输出电压之间的关系并画成标准曲线;动态校准是在已知的脉动流场中进行的,或在风速仪加热电路中加上一脉动电信号,校验热线风速仪的频率响应,若频率响应不佳可用相应的补偿线路加以改善。 0至100m/s的流速测量范围可以分为三个区段:低速:0至5m/s;中速:5至40m/s;高速:40至100m/s。热线风速计用于0至5m/s的精确测量,使用温度约为±70℃。 当在湍流中使用热线风速计时,来自各个方向的气流同时冲击热元件,从而会影响到测量结果的准确性。在湍流中测量时,热敏式风速仪流速传感器的示值往往高于转轮式风速计。因此,风速仪测量过程应尽量在通道的直线部分进行。直线部分的起点应至少在测量点前10×D(D=管道直径,单位为CM)外;终点至少在测量点后4×D处。流体截面应不得有遮挡(棱角,重悬,物等)。 图1.3 热线风速计 1.4.1 恒流式热线风速计 通过热线的电流保持不变,温度变化时,热线电阻改变,因而两端电压变化,由此测量流速。利用风速探头进行测量。风速探头为一敏感部件。当有一恒定电流通过其加热线圈时,探头内的温度升高并于静止空气中达到一定值。此时,其内测量元件热电偶产生相应的热电势,并被传送到测量指示系统,此热电势与电路中产生的基准反电势相互抵消,使输出信号为零,风速仪指针也能相应指于零点或显示零值。若风速探头端部的热敏感部件暴露于外部空气流中时,由于进行热交换,此时将引起热电偶热电势变化,并与基准反电势比较后产生微弱差值信号,此信号被测量仪表系统放大并推动电表指针 变化从而指示当前风速或经过单片机处理后通过显示屏显示当前风速数值。 1.4.2 恒温式热线风速计 风速仪热线的温度保持不变,给风速敏感元件电流可调,在不同风速下使处于不同热平衡状态的风速敏感元件的工作温度基本维持不便,即阻值基本恒定,该敏感元件所消耗的功率为风速的函数。 恒温风速仪则是利用反馈电路使风速敏感元件的温度和电阻保持恒定。当风速变化时热敏感元件温度发生变化,电阻也随之变化,从而造成热敏感元件两端电压发生变化,此时反馈电路发挥作用,使流过热敏感元件的电流发生相应的变化,而使系统恢复平衡。

循环结构程序设计实验报告

嘉应学院计算机学院 实验报告 课程名称程序设计基础实验名称实验地点 指导老师实验时间提交时间 班级姓名座号 一、实验目的和要求 (1)熟悉掌握用while语句、do…while语句和for语句实现循环的方法。 (2)掌握在程序设计中用循环的方法实现一些常用算法(如穷举、迭代、递推等)。 (3)进一步学习调试程序。 二、实验环境和方法 实验方法: (一)综合运用课本所学的知识,用不同的算法实现在不同的程序功能。 (二)结合指导老师的指导,解决程序中的问题,正确解决实际中存在的异常情况,逐步改善功能。 (三)根据实验内容,编译程序。 实验环境:Windows xp Visual C++6.0 三、实验内容及过程描述 实验步骤: ①进入Visual C++ 6.0集成环境。 ②输入自己编好的程序。 ③检查一遍已输入的程序是否有错(包括输入时输错的和编程中的错误),如发现有错, 及时改正。 ④进行编译和连接。如果在编译和连接过程中发现错误,频幕上会出现“报错信息”, 根据提示找到出错位置和原因,加以改正。再进行编译,如此反复直到不出错为止。 ⑤运行程序并分析运行结果是否合理。在运行是要注意当输入不同的数据时所得结果 是否正确,应运行多次,分别检查在不同情况下结果是否正确。 实验内容:编译以下题目的程序并调试运行。 (1)输入一行字符,分别统计出其中的英文字母、空格、数字和其它字符的个数。 编写程序如下: #include int main() { char c; int letters=0,space=0,digit=0,other=0; printf("请输入一行字符:\n"); while((c=getchar())!='\n')

最简单的c语言迷宫游戏实验报告

一、内容: 1、本游戏主要实现了人控制键盘方向键使小人(*)走出迷宫。 2、具有的功能: 1)、在游戏菜单里人可以选择不同难度的游戏进行游戏; 2)、在游戏过程中,可以通过键盘方向键使小人移动,走出迷宫; 3)、在游戏过程中,当人碰到墙壁(#)的时候小人过不去; 4)、当人顺利完成游戏之后,输出“========you are win!======”字样,30秒钟后自动返回到游戏菜单; 5)、在游戏过程中,人可以通过按Esc键返回游戏菜单;也可以可以按0直接退出游戏; 6)、在游戏菜单里,按0键可以退出游戏。 3、具体应用: 1)、人主要同过键盘的1,2,3数字键来选择游戏难度; 2)、在游戏中通过Esc键来返回菜单; 3)、同过0键退出游戏。 二、上机环境 操作系统:windows7 开发工具:VC6.0 三、函数调用关系图

四、各函数功能说明 main() 主函数; menu() 游戏菜单; roadcake() 消去小人路径; introduce() 游戏介绍; system(“cls”) 消屏函数; exit(0) 退出游戏; drawmg1() 画初级难度迷宫; drawmg2() 画中级难度迷宫; drawmg3() 画高级难度迷宫; control1() 控制初级难度游戏; control2() 控制中级难度游戏; control3() 控制高级难度游戏; 五、算法流程图 首先定义三个全局数组mg1[20][20]、mg2[30][30]、mg3[30][30]用于画出迷宫的地图;1表示墙(#),0表示空地(); Introduce( )函数里如果按Enter键,则调用menu( )函数,从键盘中输入相应的提示数字,进入难度不同的游戏;游戏的执行在此只初级难度进行描述,其余的难 度与其类似; 选了1后调用system(”cls”)进行清屏;drawmg1()函数进行迷宫的地图的绘

简述基于QuartusⅡ设计的频率计

重庆师范大学 期末考核提交材料 课程名称: EDA原理及应用 院系:物理与电子工程学院 时间: 2012—2013学年度第2学期 专业:电子信息科学与技术(职教师资)年级: 2011级 培养层次:本科 学生姓名: 学号: 成绩:

基于QuartusⅡ设计的频率计 摘要:计数器在数字电路中有着广泛的应用,现提出一种计数器设计穿插在电 子电路设计的教学方法,使学生能够快速地根据现有的数字电路知识转化到EDA 的应用。 关键词频率计;电子设计自动化;Verilog 0 引言:随着EDA技术的发展和应用领域的扩大,EDA技术在电子信息、通信、 自动控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。同时,随着技术市场对EDA技术需求的不断提高,产品的市场效率和技术要求也必然会反映到数学和科研领域中来。以最近的十届全国大学生电子设计竞赛为例,涉及EDA技术的赛题从未缺席过。对诸如斯坦福大学、麻省理工学院等美国一些著名院校的电子与计算机实验室建设情况的调研表明,其EDA技术的教学与实践的内容也十分密集;在其本科和研究生教学中有两个明显的特点:其一,各专业中EDA教学实验课程的普及率和渗透率极高;其二,几乎所有实验项目都部分或全部地融入了EDA技术,其中包括数字电路、计算机组成与设计、计算机接口技术、数字通信技术、嵌入式系统、DSP等实验内容,并且更多地注重创新性实验。这显然是科技发展和市场需求双重影响下自然产生的结果。 1.QuartusⅡ简介:QuartusⅡ是Altera提供的FPGA/CPLD开发集成环境, Altera是世界最大的可编程逻辑器件供应商之一。QuartusⅡ在21世纪初推出,是Altera前一代FPGA/CPLD集成开发环境MAX+plusⅡ的更新换代产品,其界面友好,使用便捷。 2.计数器设计 这里首先设计测频用的、含时钟使能控制的2位十进制计数器。 2.1:设计电路原理图。频率计的核心元件之一是含有时钟使能及进位扩展输出的十进制计数器。为此这里用一个双十进制计数器74390和其他一些辅助元件来完成。首先建立图像编辑环境,再在原理图编辑窗口分别键入74390、AND4、AND2、NOT、INPUT和OUTPUT元件名,调出这些元件,并按照图1链接好电路原理图。图中,74390连成两个独立的十进制计数器,待测频率信号clk通过一个与门进入74390的计数器“1”端的时钟输入端1CLKA。与门的另一端由计数使能信号enb 控制:当enb=1时允许计数;enb=0时禁止计数。计数器1的4 位输出去q[3]、q[2]、q[1]和q[0]并成总线表达方式,即q[ 3..0](注意原理图中的总线表示方法,如Q[3..0],与VHDL不同),由图1左下角的OUTPUT输出端口向外输出计数值。同时由一个4输入与门和两个反相器构成进位信号,进位信号进入第二个计数器的时钟输入端2CLKA。第二个计数器的4位计数输出是q[7]、q[6]、q[5]、q[4],总线输出信号是q[7..4]。这两个计数器的总的进位信号,可由一个6输入与门和两个反相器产生,由cout输出。Clr是计数器的清零信号。

温度和风速测量方法总结

温度和风速测量方法总 结 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

第一章风速测量风速测量 风是空气流动时产生的一种自然现象。空气流动有上下流动和左右流动,上下流动为垂直运动,也叫对流;左右流动为水平运动,也就是风。风是一个矢量,用风向和风速表示。地面风指离地平面10─12米高的风。风向指风吹来的方向,一般用16个方位或360°表示。以360°表示时,由北起按顺时针方向度量。风速指单位时间内空气的水平位移,常以米/秒、公里/小时、海里/小时表示。 风杯风速计 风杯风速计是最常见的一种风速计。转杯式风速计最早由英国鲁宾孙发明,当时是四杯,后来改用三杯。它由3个互成120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分,空杯的凹面都顺向一个方向。整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上,在风力的作用下,风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。转速可以用电触点、测速发电机或光电计数器等记录。 图风杯风速计 叶轮风速仪 风速计的叶轮式探头的工作原理是基于把转动转换成电信号,先经过一个临近感应开头,对叶轮的转动进行“计数” 并产生一个脉冲系列,再经检测仪转换处理,即可得到转速值。 法国KIKO叶轮风速仪工作原理如图所示。叶轮的轴杆启动内含八个电磁极的原型磁铁,置于磁铁旁的双霍尔传感器感测到侧场中电磁极的转变信号。传感器的信号转换为电子频率且和风速成正比,并感测旋转方向。 图 KIMO原理

热线风速计 一根被电流加热的金属丝,流动的空气使它散热,利用散热速率和风速的平方根成线性关系,再通过电子线路线性化(以便于刻度和读数),即可制成热线风速计。 金属丝通常用铂、铑、钨等熔点高、延展性好的金属制成。常用的丝直径为5μm,长为2 mm;最小的探头直径仅1μm,长为 mm。根据不同的用途,热线探头还做成双丝、三丝、斜丝及V形、X形等。为了增加强度,有时用金属膜代替金属丝,通常在一热绝缘的基体上喷镀一层薄金属膜,称为热膜探头。热线探头在使用前必须进行校准。静态校准是在专门的标准风洞里进行的,测量流速与输出电压之间的关系并画成标准曲线;动态校准是在已知的脉动流场中进行的,或在风速仪加热电路中加上一脉动电信号,校验热线风速仪的频率响应,若频率响应不佳可用相应的补偿线路加以改善。 0至100m/s的流速测量范围可以分为三个区段:低速:0至5m/s;中速:5至 40m/s;高速:40至100m/s。热线风速计用于0至5m/s的精确测量,使用温度约为 ±70℃。 当在湍流中使用热线风速计时,来自各个方向的气流同时冲击热元件,从而会影响到测量结果的准确性。在湍流中测量时,热敏式风速仪流速传感器的示值往往高于转轮式风速计。因此,风速仪测量过程应尽量在通道的直线部分进行。直线部分的起点应至少在测量点前10×D(D=管道直径,单位为CM)外;终点至少在测量点后4×D处。流体截面应不得有遮挡(棱角,重悬,物等)。 图热线风速计 恒流式热线风速计 通过热线的电流保持不变,温度变化时,热线电阻改变,因而两端电压变化,由此测量流速。利用风速探头进行测量。风速探头为一敏感部件。当有一恒定电流通过其加热线圈时,探头内的温度升高并于静止空气中达到一定值。此时,其内测量元件热电偶产生相应的热电势,并被传送到测量指示系统,此热电势与电路中产生的基准反电势相互抵消,使输出信号为零,风速仪指针也能相应指于零点或显示零值。若风速探头端部的热敏感部件暴露于外部空气流中时,由于进行热交换,此时将引起热电偶热电势变化,并与基准反电势比较后产生微弱差值信号,此信号被测量仪表系统放大并推动电表指针变化从而指示当前风速或经过单片机处理后通过显示屏显示当前风速数值。

C语言循环结构程序设计实验报告

甘肃政法学院 本科生实验报告 ( 五) 姓名:赵明翔 学院:公安技术学院 专业:安全防范工程 班级: 2015级安全防范工程班 实验课程名称:程序设计 实验日期:2016年月日 开课时间:2015学年第二学期

(2)输出所有的水仙花数,所谓水仙花数是指一个3位数,其各位数字李方和等于该数本身。例如,153是水仙花数,因为153=12+53+33程序如下: #include int main() { int i,j,k,n; printf("paicissus numbers are"); for (n=100;n<1000;n++) { i=n/100; j=n/10-i*10; k=n%10; if(n==i*i*i+j*j*j+k*k*k) printf("%d",n); } printf("\n"); return 0; } 运行结果: (3)猴子吃桃问题。猴子第1天摘下若干个桃子,当即吃了一半,还不过瘾,又多吃了一个。第2天早上又将剩下的桃子吃掉一半,又

多吃了一个。以后每天早上都吃了前一天剩下的一半零一个。到第10天早上想再吃时,见只剩下了1个桃子了。求第一天共摘了多少桃子。 程序如下: #include int main() { int day,x1,x2; day=9; x2=1; while(day>0) {x1=(x2+1)*2; x2=x1; day--; } printf("total=%d\n",x1); return 0; } 运行结果: (4)①用牛顿迭代法求方程0634223=-+-x x x 在1.5附近的根. #include #include int main() {double x1,x0,f,f1; x1=1.5; do {x0=x1; f=((2*x0-4)*x0+3)*x0-6; f1=(6*x0-8)*x0+3; x1=x0-f/f1;

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