最新基于單片機的氣象監測儀設計(存儲版)

　　

【正文】 電源對蓄電池充電。然而，有時這種設計仍然會引起程序走飛或工作不正常。在本論文中看門狗復位電路設計見圖35電路原理圖中所示。圖中Y1為石英晶體振蕩器，通常簡稱為晶振，接在單片機的XTAL1(19)和XTAL2(18)引腳構成振蕩電路，產生單片機所需要的頻率信號，作為整個儀器的時鐘基準，串行通信波特率是由時鐘信號分頻后得到，考慮計算方便和波特率的精準，另外根據單片機內部結構，電路設計圖中C1，C2一般采用30P的電容，有助于穩定時鐘振蕩頻率。本文采用MAX233芯片，完成系統所需的電平轉換，其電路如圖35電路原理圖所示，U13為通信接口芯片MAX233。本系統采用NEC公司的低功耗CMOS并行接口芯片82C55，其電路方框圖如31所示。外圍接口電路簡單，使用方便。這樣連續重復8位就完成SRAM中的顯示數據。而將P0口作為SJA1000的數據/地址分時復用總線，可知SJA1000的片選基址為0x0000，其內部寄存器地址為片選基址與寄存器相應偏移量的和。 模數轉換即A/D轉換，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬信號轉變為數字信號。量化是將模擬信號量程分成許多離散量級，并確定輸入信號所屬的量級。然后使下一位Dn2=1,與上一次的結果一起經數模轉換后與Vin相比較,重復這一過程，直到使D0=1，再與Vin相比較,由VinVS還是VinV來決定是否保留這一位。在本論文的具體應用硬件電路設計如圖34所示。第四章 地面自動氣象監測儀的軟件設計 地面自動氣象監測儀的軟件主要是指氣象數據采集處理器軟件，其次還應包含計算機處理分析系統軟件，各自的實現功能完全不同。其工作流程圖如圖44所示。 開始異常處理模塊，標志出錯格雷碼位風向傳感器正常？風速傳感器正常？異常處理模塊，標志干簧管通斷異常雨量傳感器正常？異常處理模塊，標志鉑電阻異常溫度傳感器正常？異常處理模塊，標志濕敏電容異常濕度傳感器正常？ 異常處理模塊，標志氣壓值異常氣壓傳感器正常？ 返回儀器自檢，正常？異常處理模塊，標志相應部位異常異常處理模塊，標志靜風或大風異常 NN Y N Y Y N Y N Y Y N Y Y N Y N Y 圖45 檢查和異常處理模塊工作流程圖 開始 返回 寫入顯示氣象數據 寫入顯示寄存器地址 寫入命令字，設置顯示方式 寫入控制字，初始化顯示芯片 圖46 LED顯示模塊工作流程圖 計算機終端處理軟件是用戶收集和查看氣象資料的主要界面，它包括下面功能：數據采集功能，通信功能，數據處理，顯示方式，參數設置，狀態監控等。校對自動站時間，選擇這項按回車后，程序就會按你選定的通信站名逐一進行時間校對，校對時間按計算機當前時間進行，并將返回的結果顯示和記錄下來。“60”自動設為每60分鐘向中心采集站發送正點報資料。數據處理包括下列五項功能：生成月報表D文件，選擇此按鍵回車后，進入到重新生成S文件畫面，你可以隨意選定要重新生成S文件的站，按“確定”按鈕后，程序就會按你選定的站名按地面觀測規范格式要求逐一重新生成S文件，并有相應的說明。若超出范圍視為99處理。“20”自動設為每20分鐘向中心采集站發送正點報資料。 通信功能包括下列七項內容：終止當前通信任務，選擇這項回車后，就會將當前進行的通信任務全部取消，包括你選擇的和你定時正在進行的通信任務。模塊設計包括命令字的寫入，設置顯示工作方式，將氣象數據資料寫入指定的存貯區，氣象數據就會自動顯示出來。工作流程圖如圖43所示。當數據寄存器中有新的數據字可供使用時，DRDY變為低電平。模數轉換器的選用具體取決于輸入電平、輸出形式、控制性質以及需要的速度、分辨率和精度。控制邏輯能實現對分搜索的控制，其比較方法如同天平稱重。數字計算機只能夠對數字信號進行處理，處理的結果還是數字量，它在用于生產過程自動控制的時候，所要處理的變量往往是連續變化的物理量，如溫度、壓力、速度等都是模擬量，這些非電子信號的模擬量先要經過傳感器變成電壓或者電流信號， 然后再轉換成數字量，才能夠送往計算機進行處理。為了消除總線上的高頻干擾和電磁輻射，在引腳CANH和CANL與地之間并聯兩只30pF的電容。,，并且具有很多擴展功能，特別是在支持錯誤診斷方面，單片機80C320控制SJA1000實現數據接收和發送，所有其他智能分系統或部分智能傳感器都掛接在CAN總線上，他們之間實現CAN總線方式實現雙工通信，其硬件電路設計如圖33所示。要寫入控制字，先將MODE信號置“1”，CPU將控制字送到數據線上，然后CPU送出一寫入信號到ICM7218WR腳上，即可將控制字節寫控制寄存器。它集BCD譯碼器、多路掃描器、段驅動和位驅動于一體，內含8X8位SRAM，可保存8位LED數據：還有一個控制邏輯單元，寫入控制字協調整個芯片正常運作。 考慮80C320單片機輸入/輸出接口可用數量有限，本系統在硬件設計時增加輸入/輸出硬件電路。RS232接口電路時單片機與計算機、智能傳感器和通信模塊通信的橋梁，電路設計要符合計算機上使用RS232接口電信號要求。80C320單片機外接晶振引腳XTAL1和XTAL2，在單片機內部，XTAL1是一個反相放大器的輸出端，這個放大器構成了片內振蕩器；XTAL2接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。這樣，當程序走飛后，其進入陷阱的可能性將大大增加。附件中的復位電路的可靠性主要取決于軟件設計，即將定時向復位電路發出脈沖的程序放在何處。電源是組成地面自動氣象監測儀的外面設備之一。在測量過程中，隨著翻斗間歇翻到動作，帶動開關，發出一個個脈沖信號，將非點亮轉換成電量輸出。風向傳感器采用精密電位器，并選用低慣性輕金屬風向標響應風向，動態性能好。(A級)，177。微處理器自動進行壓力線性補償及溫度補償。如有必要，用維薩拉HM141濕度顯示器可對HMP45溫濕度讀數進行現場校驗。其電阻和溫度的變化的關系式如下：R=R0(1+aT),其中a=，R0為100Ω,T為攝氏溫度。正好滿足80C320單片機對外16位地址線，8位數據接口的要求。 物理上，單片機80C320有3個存儲器空間：片內數據存貯器、片外數據存貯器和片外程序存貯器。1個8位中央處理機，通過數據總線（DATA BUS），控制32個輸入/輸出口與內部各功能寄存器鏈接在一起，而地址寄存器則通過地址總線(ADDRESS BUS)和P0和P2聯接。 80C320單片機的硬件結構1. 兼容8051單片機匯編語言、管腳及其功能；2. 32個輸入/輸出端口，可位尋址；3. 3個16位定時器/計數器；256字節RAM。如果選擇得不合適,就會造成經濟浪費,影響單片機應用系統的正常運行,甚至根本就達不到預先設計的功能。它是一套能長期穩定運行無人值守的監測系統，全程記錄各種氣象要素數據及其出現的時間。c、軟件系統的軟件設計。硬件包括采集器、外部總線、傳感器、外圍設備四部分；軟件包括嵌入式軟件、業務軟件兩部分。c、制定和修改相關氣象規范中國氣象局應加強修改、制定相關氣象的探測規范，是指導專業氣象探測業務進步的重要內容。開發地面自動氣象監測儀集成當今成熟的、穩定的、先進的電子測量、數據傳輸和控制系統技術，設計基于現代總線技術和嵌入式系統技術構建的自動氣象站，滿足地面氣象觀測多要素自動觀測。自動氣象站采用良好的防護措施，能夠適用于各種復雜環境。標準配置包括：風速、風向、空氣溫度、相對濕度、大氣壓、降雨量、數據采集器、三角支架、線纜和基本裝配和設置軟盤。今年來，歐美等發達國家已經相繼研發出集成度較高的地面自動氣象監測儀，并進入我國地面氣象觀測領域。 DYJ1自動氣壓計 DYJ1自動氣壓計是一組真空膜盒作為感應元件，用來連續記錄近地面某一段時間內大氣壓力變化的儀器。走時誤差：177。存貯2個月的氣表內容及2天的連續風向風速數據。內部數據存貯器可存貯2個月的氣表1內容及2天的風向風速連續數據，即使打印機損壞，數據記錄仍可查血。能實現儀器自動監測的氣象要素有能見度、氣壓、空氣溫度濕度、風向、風速、降水、蒸發、輻射、日照和地溫，其他氣象要素監測只能通過人工觀測實現。 in the aspect of software design, each module of the program flowchart is given detailed showing, then, this article on the earth surface automatic weather monitoring design characteristics, were induction and summary. Finally thanks to give me great help mentor, lover, family and students. Key words:meteorological instrument meteorological sensor control circuit module flow chart 緒論人類的活動都是在地球表面的大氣層進行，表層空氣質量的好壞，直接影響人類的身體健康。這就體現出了地面自動氣象監測儀設計的重要性。地面氣象監測儀主要包括傳感器，數據采集、傳輸、處理等部分，其中最能決定自動氣象監測儀性能的是氣象要素傳感器。(4)盡管國外自動氣象站和傳感器性能優越，但是通過進口自動氣象站在中國長期運行的情況來看，其硬件和軟件的使用不盡如人意。 國外一些發達國家在氣象監測方面使用的地面氣象儀器水平也存在一些差異，其中美國、德國和芬蘭的產品在性能技術上代表當今世界的現今水平。 隨著科學技術的不斷發展，我國的氣象監測儀已具有一定的研究、開發和生產能力。（請在以上相應方框內打“√”）作者簽名：年 月 日導師簽名：年 月 日武漢理工大學本科生畢業設計(論文)任務書設計任務書應由指導教師填寫，不能由學生代寫，注意設計題目名稱前后一樣，不能一個地方一個設計題目名稱。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。內容包括選題的目的,課題的來源及背景，課題所給的條件和技術參數，設計完成后應達到的技術經濟指標等。能方便實現儀器自動監測的氣象要素主要有能見度、氣壓、空氣溫度、空氣濕度、風向、風速、降水、蒸發、輻射、日照和地溫，其他的氣象要素監測只能通過工人觀測實現。 與國產自動氣象站相比，國外的自動氣象站和氣象傳感器具有如下特點：(1)氣象傳感器技術先進，產品精確度和穩定性優越，除基本的傳感器外，土壤和水的溫度、太陽輻射、能見度、云等要素的傳感器已經有成熟的產品出現。目前國外一些發達國家已研發出技術先進集成度較高的產品，但不適合我國國情，主要表現在價格昂貴，技術支持和售后服務得不到保證，維護成本高。溫度傳感器可以測量溫度，濕度傳感器可以用來測量濕度；風速風向傳感器也是可以用來一起測量風速風向的；雨量計用來測量降雨量；大氣壓力傳感器用來測量大氣壓。本文接著對地面自動氣象監測儀的初步框架進行設計，并對一些軟件和硬件方案進行了選擇。本論文針對上述業務需求和現有的技術基礎，采用當今成熟的微電子技術、穩定的、先進的電子測量、數據傳輸和控制系統技術，設計開發一套地面自動監測儀。在功能齊全和性能穩定方面，與國際上同類產品基本一致，都能滿足氣象要素檢測的要求，國內研發出的儀器具有明顯的價格優勢，技術支持和售后服務良好，維護成本低。裝有串行通訊接口，配有本公司開發的微機專用數據處理軟件，儀器使用更方便，操作更直觀。打印輸出的月報表與氣表1格式相同。主要技術參數：測量范圍35~+45℃，準確度小于177。,使用溫度：15~+45℃，儀器尺寸半徑為64x1150mm（DYB1）,半徑為64x1120mm（DYB11）,重量小于5kg。其標準配置主要包括如下各部分：風速傳感器、風向傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、雨量傳感器、數據處理器、三腳架和桅桿、電纜和軟件光盤。VAISALA公司自動氣象站的代表系列是MAWS系列，目前在全球的大多數國家和地區使用的是MAWS201系列，該系列現已發展到了MAWS30MAWS410系列。這是因為國外自動氣象站的結構、傳感器和軟件等都是針對當地的具體情況設計的，并不完全符合我國的實際槍口。d、性能價格比高在重視高新技術含量的儀器開發同時，注重適當價格器件的選項，開發并生成出適合我國國情的儀器產品，滿足現代氣象探測業務的需要。氣象研究的投入一方面依靠市場利益驅動外，同時更需要政府的強有力支持，特別是重點課題的公關和大型氣象裝備的研制，都需要上級主管部門的組織和政府資金的支持。 本論文通過對微處理器80C320和大規模集成接口電路的研究，設計出地面自動氣象監測儀系統的硬件方案，給出相應的原理圖。在論文第二章里，根據氣象業務的需求，設計儀器硬件系統結構示意圖，重點介紹單片機、存貯芯片的選型，詳細介紹六種氣象要素傳感器的原理。采用CMOS數字電路技術，最大程度減少能耗，可使用市電220V或太陽能系統供電。只要掌握和運用單片機正確選型的原則,就可以選擇出最能適用于應用系統的單片機。