STM32单片机倾角测量的风速风向传感器设计(2)
伴随着微机械加工技术不断提升，在航空、航海、汽车、电子设备领域传感器都得到了广泛的应用。本设计采用的三轴加速度传感器与磁场传感器测量风速风向，因为都具有质量小、体积小、功耗小等特点，磁场传感器可以用来精确测量地磁偏角，以此来修正风向。在安装方面，可以采用芯片直接安装技术封装。主要需要解决理论上的问题，即如何把三轴加速度的变化转换成为风速的大小和风向的角度问题以及如何使用磁场传感器来纠正地磁偏角。
1.2 技术背景
本课题为基于倾角测量的风速风向传感器的设计，与传统的方法不同我设计的风速风向传感器的采用数字化方式实现，符合智能化设备的发展方向。所实现的传感器是基于三轴角度传感器AXDL345和磁场传感器HMC5883L，利用单片机和嵌入式系统，设计一体化风速风向传感器，实现对风速、风向的感知、测量、传输和记录。三轴加速度传感器是一种可以一次测量x、y、z三个方向加速度的微机电传感器，是基于多晶硅表面微加工结构和差分电容原理进行测量的。三轴加速度传感器在受到风力作用后，会在三轴方向上产生不同的影响，即重力加速度沿三轴分解的各分量会有所不同，这里便可以采用合适的模型，分析并推导出风速风向与三轴加速度传感器测出的三轴上的加速度数据之间的关系，其中传感器的重力检测轴偏离Z轴的角度大小与风速大小相关，可通过传感器所测得的三轴加速度数据计算，而风向则可通过风矢量在XY平面上的投影与X轴间的夹角来计算[16]。具体思路是，从三轴加速度传感器读出数据先计算出，三个轴向的加速度，然后利用加速度分别算出Z轴的角度与风矢量在XY平面上的投影与X轴间的夹角。通过利用从磁场传感器中读出的数据计算出地磁偏角，然后利用这个地磁偏角修正初始风向得到正确的风向。利用推导出来的风速公式计算出风速。单片机完成计算后，通过串口将结果输送到PC机显示。
本次设计采用的处理数据的单片机型号为STM32F103RBT6,静态RAM具有20K，flash达到了128K,一共具有64个引脚。
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