1. 研究目的与意义
随着全世界的人数的增加，到21世纪中叶，世界能源需求问题日趋严重，需求量或是增加两倍。
能源的重要性可想而知，现如今比较常用的能源对环境的影响过于恶劣，改变大气热平衡，导致全球变暖，对我们现在生存活动造成了不同程度的威胁。
所以我们必须探索可再生能源，例如风能，太阳能等。
2. 课题关键问题和重难点
由于超声波传感器接收到的来自与其相对的传感器发来的超声波回波信号是非常微弱的，其幅值大约在mV量级，判决系统无法直接对其进行超声波传播时间提取，所以必须使用高性能的放大电路将原始的回波信号有效地放大至-一个合适的幅度，并且还要有效地抑制放大电路中相关噪声的影响，提高信噪比，供后面的判决电路使用。
本测量系统的超声波接收放大电路设计的方法是:通过每一级的放大、 滤波、再放大、再滤波电路来实现对微弱信号的高倍数放大与判决。
难点：1、整个系统中，首先是单片机的选择，不同单片机器件各有优缺点，选择适合自己的单片机很重要。
3. 国内外研究现状（文献综述）
随着风速风向领域的不断发展和研究,信息处理功能及速度的不断进步，越来越的新思路、新方法不断的出现，从最早的目测转变为机械式，从机械式转变为数字和网络化风速计。
在1830 年，为了讨论人耳究竟能听到多高频率，F.Savart 用多齿的轮，第一次人工产生了频率为2.4x10^4 Hz的超声,随后改用氢气产生了频率为8x10^4Hz的超声。
从1916年开始，PLangevin正式开展了超声的研究，主要用于检测德国潜艇，他的研究的开展标志着现代超声学的诞生，早在1928年，德国科学家吕特根提出超声波测流速的理论方法,并与1955在美国研制成功了第一台 超声波流量计，20世纪70年代后期，半导体技术发展使得超声波测量流速技术更趋于稳定性.到20世纪80年代之后数字处理技术的发展,使得超声波气体测量计成为实现的可能。
4. 研究方案
本系统采用意法半导体( ST)公司的ARM内核的STM32F系列微控制器作为核心处理器,控制超声波发射驱动电路、超声波接收信号调理电路、通道选择电路、通信接口电路和电源管理电路等。
超声波发射信号由微控制器的时钟产生，经过通微弱信号经通道选择放大滤波、整形送给微控制器的微弱信号经通道选择放大滤波、整形送给微控制器的定时器,测量超声波的传播时间,通过计算获得风速和风向。
超声波风速风向仪通过RS485通信接口或4~20mA电流传输线将数据传送至风电机组的中央控制系统,使风电机组对叶片进行及时变桨或开关机
5. 工作计划
第1周：了解毕业设计任务，搜集有关资料并开始学习； 第2周：弄清FPGA的工作原理，系统设计思想、设计方法； 第3周：学习单片机的应用；第4周：在此基础上写出毕业设计的开题报告，提出设计方案，并完成相关英文资料的翻译；第5周：根据设计方案选择最优的开发平台并进行熟悉； 第6周：Keil uVision4的安装、使用及调试； 第7周：开始着手系统硬件电路的设计；第8周: 测试并不断调试系统第9周：系统程序设计； 第10周：将其与硬件进行连调；第11周：调试及仿真；第12周：在仿真的基础上进行电路的制作与硬件调试；第13周：整理书写设计报告；第14周：毕业设计答辩及成绩评定。
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