| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 第一章 绪论 | 第7-11页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第7-8页 |
| 1.2 研究历史及发展现状 | 第8-9页 |
| 1.3 课题来源及论文的主要研究内容 | 第9-10页 |
| 1.4 文章组织结构 | 第10-11页 |
| 第二章 超声波风速风向测量原理 | 第11-16页 |
| 2.1 超声波与超声波换能器 | 第11-12页 |
| 2.1.1 超声波 | 第11页 |
| 2.1.2 超声波换能器 | 第11页 |
| 2.1.3 超声波换能器性能指标 | 第11-12页 |
| 2.2 时差法超声波风速仪测量基本原理 | 第12-15页 |
| 2.3 本章小结 | 第15-16页 |
| 第三章 超声波风速仪硬件电路设计 | 第16-39页 |
| 3.1 超声波风速仪总体结构设计 | 第16-18页 |
| 3.1.1 系统设计方案 | 第16-17页 |
| 3.1.2 系统整体工作流程概述 | 第17-18页 |
| 3.2 LPC1768及EPM240T100介绍 | 第18-20页 |
| 3.2.1 ARM及CPLD选型 | 第18页 |
| 3.2.2 LPC1768引脚分配 | 第18-19页 |
| 3.2.3 EPM240T100引脚分配 | 第19-20页 |
| 3.3 超声波测量系统换能器阵列 | 第20-22页 |
| 3.3.1 超声波换能器选型 | 第20-21页 |
| 3.3.2 超声波换能器测量阵列结构 | 第21-22页 |
| 3.4 系统的电源、时钟及调试接口电路设计 | 第22-24页 |
| 3.4.1 系统电源设计 | 第22-23页 |
| 3.4.2 时钟电路设计 | 第23-24页 |
| 3.4.3 调试接口电路设计 | 第24页 |
| 3.5 超声波换能器驱动电路设计 | 第24-26页 |
| 3.6 超声波信号接收处理电路设计 | 第26-30页 |
| 3.6.1 前置放大电路 | 第26-28页 |
| 3.6.2 峰值包络检波电路 | 第28-29页 |
| 3.6.3 阈值比较电路 | 第29-30页 |
| 3.7 数据通信接口设计 | 第30-33页 |
| 3.7.1 RS485串行接口 | 第31页 |
| 3.7.2 4～20 mA电流环接口 | 第31-33页 |
| 3.8 温度采集及加热电路设计 | 第33-34页 |
| 3.9 小型化研究设计 | 第34-38页 |
| 3.10 本章小结 | 第38-39页 |
| 第四章 超声波风速仪系统软件设计 | 第39-69页 |
| 4.1 RealView MDK和QuartusⅡ集成开发环境 | 第39-40页 |
| 4.2 超声波风速仪测量系统软件设计流程 | 第40-42页 |
| 4.3 ARM LPC1768系统软件设计 | 第42-48页 |
| 4.3.1 CMSIS软件架构及组织结构 | 第42-44页 |
| 4.3.2 LPC1768初始化 | 第44-45页 |
| 4.3.3 串口通信模块 | 第45-46页 |
| 4.3.4 4～20 mA电流环模块 | 第46-47页 |
| 4.3.5 看门狗复位程序 | 第47-48页 |
| 4.4 CPLD EPM240T100内部逻辑设计 | 第48-55页 |
| 4.4.1 CPLD开发流程 | 第48-49页 |
| 4.4.2 有限状态机控制模块 | 第49-51页 |
| 4.4.3 200 KHz超声波收/发模块设计 | 第51-53页 |
| 4.4.4 超声波计时模块设计 | 第53-54页 |
| 4.4.5 串行数据通信模块设计 | 第54-55页 |
| 4.5 数据处理 | 第55-60页 |
| 4.5.1 风速风向合成算法 | 第55-56页 |
| 4.5.2 数字滤波算法设计 | 第56-60页 |
| 4.6 ModBus协议设计 | 第60-66页 |
| 4.6.1 ModBus串行链路协议 | 第60-63页 |
| 4.6.2 下位机ModBus协议实现 | 第63-66页 |
| 4.7 上位机软件设计 | 第66-68页 |
| 4.7.1 ModBus串口通信模块 | 第66-68页 |
| 4.7.2 显示及文件保存模块 | 第68页 |
| 4.8 本章小结 | 第68-69页 |
| 第五章 系统调试及结果分析 | 第69-74页 |
| 5.1 系统运行调试 | 第69-71页 |
| 5.2 测量结果及分析 | 第71-73页 |
| 5.3 本章小结 | 第73-74页 |
| 第六章 总结和展望 | 第74-76页 |
| 6.1 总结 | 第74页 |
| 6.2 展望 | 第74-76页 |
| 参考文献 | 第76-79页 |
| 致谢 | 第79-80页 |
| 攻读硕士学位期间科研成果 | 第80-81页 |
| 附录 | 第81-82页 |