风速是气象测量的一个重要要素,为了能够准确的测量垂直切变、湍流等风的瞬时特性,提出了利用超声波的三维阵列测量传统的风速、风向。超声波在空气中传播时,受到风速的影响,顺风和逆风情况下存在一个时间差,基于这个原理制成的时差法超声波风速测量仪表,具有精度高、可靠性强、集成度高等优势,并可以与雨量、湿度等测量仪表构成完整的移动气象站,与传统的机械式仪表、电磁式仪表相比,具有较强的优势,其关键因素是系统的测量精度。所以本文设计了一种基于STC89C54RD+单片机进行系统控制及数据处理的三维超声波测风系统。首先对系统电源电路、超声波传感器驱动电路、时间增益补偿电路、峰值检测电路、显示电路以及多机通信电路的硬件设计。然后对三个分机进行时序控制、风速风向计算、通信以及显示等相关软件设计,完成三个分机超声波发射时序控制、接收换能器的触发处理、时间测量以及主机从机通信的软件设计。通过多机通信的方式,主机控制各个分机状态转移,与从机进行数据传输,从而实现风速风向的校正、数据的显示、传输等系统功能。设计研究与实验表明：所做设计完成了对三维风速风向的测量,在一定程度上大大适应了气象领域的工作需要,降低了应用成本,在风速风向测量领域具有广泛的应用前景和较高的应用价值。