【正文】 物理上是獨(dú)立的，不屬于內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的SFR塊。數(shù)據(jù)存貯芯片可分為非記憶和記憶兩種，非記憶的存貯芯片只要斷電，存放數(shù)據(jù)就會(huì)馬上消失，而記憶的存貯芯片在斷電的情況下，數(shù)據(jù)能保存十年以上。電阻式溫度傳感器是一種物質(zhì)材料作成的電阻，它會(huì)隨溫度的上升而改變電阻值，如果它隨溫度的上升而電阻值也顯著上升就稱為正電阻系數(shù)，如果它隨溫度的上升而電阻值反而下降就稱為負(fù)電阻系數(shù)。 濕度傳感器可采用HMP45A/D傳感器，實(shí)物圖如圖26所示，該傳感器可以同時(shí)測(cè)量溫度和濕度。這些特性連同探頭量程范圍大，溫度補(bǔ)償以及滿量程的濕度測(cè)量范圍可適用于各種應(yīng)用領(lǐng)域。用戶可進(jìn)行多種設(shè)置。實(shí)物圖如圖28所示。風(fēng)速傳感器采用傳統(tǒng)的三風(fēng)杯結(jié)構(gòu)，風(fēng)杯選用碳纖維材料，強(qiáng)度高，啟動(dòng)好，轉(zhuǎn)動(dòng)器為多齒轉(zhuǎn)杯和狹縫光耦。計(jì)數(shù)翻斗中部裝有一塊小磁鋼，磁鋼上端有干簧管。在沒(méi)有市電的情況下，使用12V/24AH免維護(hù)蓄電池供電時(shí)，可以保證設(shè)備連續(xù)工作3天以上。原因主要是：當(dāng)程序“走飛”發(fā)生時(shí)定時(shí)器初始化以及開(kāi)中斷之后的話，這種“走飛”情況就有可能不能由看門(mén)狗復(fù)位電路校正回來(lái)。 80C320單片機(jī)的RST引腳出現(xiàn)大于兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，該芯片會(huì)自動(dòng)復(fù)位。RS232接口是電子儀器中最常用的通信接口，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線以及一條地址線。包含兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，兩個(gè)接收器和一個(gè)電荷泵電壓轉(zhuǎn)換器，該芯片不需要配套外圍元件。 圖31 輸入/輸出接口方框圖 芯片82C55具有與CPU直接交換數(shù)據(jù)的8位數(shù)據(jù)口，該芯片有3個(gè)（A、B、C）輸入輸出口，每個(gè)口都是8位；A、B口可設(shè)定輸入或輸出，C除了可作為8位輸入或輸出口功能外，每一位都可以單獨(dú)設(shè)置，并能單獨(dú)進(jìn)行讀入或輸出；該芯片有多個(gè)可寫(xiě)入的存儲(chǔ)器，該芯片被上電復(fù)位后，按照寫(xiě)入存儲(chǔ)器的控制字進(jìn)行工作。常規(guī)靜態(tài)LED驅(qū)動(dòng)芯片只能驅(qū)動(dòng)單一位LED數(shù)碼管，使得硬件電路復(fù)雜，線路板設(shè)計(jì)成本高等缺陷。ICM7218芯片有兩種譯碼方式：十六進(jìn)制譯碼和BCD譯碼，由控制字決定。另外，以便于當(dāng)SJA1000接收到數(shù)據(jù)，或數(shù)據(jù)發(fā)送完成，或總線傳輸錯(cuò)誤時(shí)通知主控制器。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換是將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)。編碼是對(duì)每一量級(jí)分配唯一的數(shù)字碼，并確定與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的代碼。經(jīng)過(guò)n次比較后，n位寄存器的狀態(tài)即為轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。 圖35 電路原理圖 圖中R1和C1組成上電復(fù)位電路，在加點(diǎn)過(guò)程中，確保芯片正常啟動(dòng)運(yùn)行。數(shù)據(jù)采集處理器軟件在文章中作為重點(diǎn)介紹，計(jì)算機(jī)處理分析系統(tǒng)軟件只作功能介紹。 檢查并完成各種預(yù)設(shè)的計(jì)劃任務(wù)計(jì)算1分鐘氣壓值、海平面氣壓值，計(jì)算本小時(shí)氣壓最大值，最小值 存貯當(dāng)前所有氣象數(shù)據(jù) 記錄1分鐘雨量值，計(jì)算本小時(shí)雨量值和日雨量值 返回 計(jì)算1分鐘濕度值，計(jì)算本小時(shí)的最大值和最小值 計(jì)算1分鐘的溫度值，計(jì)算小時(shí)和日最低值，最高值計(jì)算1,2和10分鐘的風(fēng)向風(fēng)速平均值，計(jì)算小時(shí)和日最大值 開(kāi)始 圖43 定時(shí)任務(wù)模塊流程圖 圖44接收和發(fā)送模塊工作流程圖接收和發(fā)送模塊軟件設(shè)計(jì)非常重要，它決定了氣象數(shù)據(jù)的可靠性，也是了解掌握儀器運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵部分。根據(jù)所需功能編寫(xiě)的計(jì)算機(jī)處理分析系統(tǒng)軟件界面如圖下47所示。設(shè)自動(dòng)站發(fā)報(bào)時(shí)次，選擇這項(xiàng)按回車(chē)時(shí)，程序就會(huì)按你選定的通信站名逐一進(jìn)行報(bào)時(shí)次設(shè)定，并將返回的結(jié)果顯示記錄下來(lái)，方便查閱。 設(shè)自動(dòng)站報(bào)警電話號(hào)碼，選擇這項(xiàng)按回車(chē)后，程序就會(huì)按你選定的通信站點(diǎn)逐一進(jìn)行報(bào)警電話號(hào)碼設(shè)定，并將返回的結(jié)果顯示和記錄下來(lái)，方便以后查閱。該文件能用通用編輯軟件打開(kāi)和編輯，也可以用專用氣象審核月報(bào)表軟件編輯，校對(duì)，審核和打印輸出。日資料顯示，選擇這項(xiàng)按回車(chē)后，進(jìn)入顯示某一個(gè)自動(dòng)站一天的資料。日極值統(tǒng)計(jì)，選擇將此按鍵回車(chē)后，本程序?qū)⒋尜A在計(jì)算機(jī)氣象資料提取出來(lái)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析，獲得當(dāng)天出現(xiàn)的溫度，濕度，氣壓，風(fēng)速最大值和出現(xiàn)的時(shí)間，通過(guò)表格形式顯示出來(lái)。大風(fēng)報(bào)警值為099隨意設(shè)定，其中098為大風(fēng)報(bào)警值，99視為不報(bào)警處理?！?0”自動(dòng)設(shè)為每10分鐘向中心采集站發(fā)送正點(diǎn)報(bào)資料。并將返回的數(shù)據(jù)顯示、保存下來(lái)，方便查閱。 LED顯示模塊設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，只要將氣象信息顯示出來(lái)就可以了。 圖42氣象數(shù)據(jù)讀取模塊流程圖 定時(shí)任務(wù)模塊軟件是數(shù)據(jù)采集處理器完成所有數(shù)據(jù)計(jì)算、處理和貯存的功能，模塊軟件主要完成的任務(wù)有：（1）計(jì)算出一分鐘風(fēng)向和風(fēng)速的滑動(dòng)平均，計(jì)算出二分鐘風(fēng)向和風(fēng)速的滑動(dòng)平均；計(jì)算出十分鐘風(fēng)向與風(fēng)速的滑動(dòng)平均，計(jì)算出風(fēng)速本小時(shí)的最大值與其對(duì)應(yīng)的風(fēng)向值，出現(xiàn)的時(shí)間；計(jì)算出風(fēng)速一天內(nèi)出現(xiàn)的最大值及其對(duì)應(yīng)的風(fēng)向值，出現(xiàn)的時(shí)間；（2）計(jì)算出1分鐘內(nèi)溫度的滑動(dòng)平均，計(jì)算出在本小時(shí)內(nèi)溫度的最大值和最小值及其對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的時(shí)間；計(jì)算出在一天內(nèi)溫度的最大值和最小值及其對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的時(shí)間；（3）計(jì)算出1分鐘濕度的滑動(dòng)平均，計(jì)算出本小時(shí)內(nèi)濕度的最大值和最小值及其對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的時(shí)間；（4）計(jì)算出一分鐘氣壓的滑動(dòng)平均，計(jì)算出當(dāng)?shù)睾Ｆ矫鏆鈮褐?，?jì)算出在本小時(shí)內(nèi)氣壓的最大值和最小值及其對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的時(shí)間；（5）記錄當(dāng)前分鐘雨量值，計(jì)算出本地小時(shí)雨量值，計(jì)算出本地日雨量值；（6）存貯當(dāng)前所有氣象數(shù)據(jù)；（7）檢查并完成各種預(yù)設(shè)的計(jì)劃任務(wù)。SCLK是器件的串行時(shí)鐘輸入，所有的數(shù)據(jù)傳送（在DIN或DOUT）相對(duì)于此SCLK信號(hào)而發(fā)生；為確保芯片數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可靠，AD7714在和80C320單片機(jī)相連時(shí)，提高SCKL信號(hào)的引腳在空閑時(shí)應(yīng)為高電平。常用的有電壓時(shí)間間隔(V/T)型和電壓頻率(V/F)型兩種，其中電壓時(shí)間間隔型中的雙斜率法（又稱雙積分法）用得較為普遍。它用數(shù)模網(wǎng)絡(luò)輸出的一套基準(zhǔn)電壓，從高位起逐位與被測(cè)電壓反復(fù)比較，直到二者達(dá)到或接近平衡（見(jiàn)圖）。隨著數(shù)字電子技術(shù)的迅速發(fā)展，各種數(shù)字設(shè)備，特別是數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，幾乎滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的所有領(lǐng)域之中。82C250的引腳下CANL和CANH通過(guò)一只5歐姆的電阻與CAN總線相連，該電阻具有限流保護(hù)作用，使82C250免受過(guò)流沖擊。SJA1000的控制分復(fù)位模式和操作模式兩種模式，復(fù)位模式用于初始化控制器，而操作模式即工作模式，有兩種模式：BasicCAN和PeliCAN?？刂品浅７奖?，程序簡(jiǎn)單。本檢測(cè)儀器顯示電路采用共陰極LED數(shù)碼管和驅(qū)動(dòng)模塊ICM7218芯片，該芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的7段共陰極LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)芯片，每一片ICM7218最多可以驅(qū)動(dòng)8位LED數(shù)碼管。按常用串行通信約定，本設(shè)計(jì)的單片機(jī)設(shè)置波特率為9600Bps，7數(shù)據(jù)位，1停止位和偶校驗(yàn)，程序調(diào)用為initUART1(9600,7,1,E)。傳輸距離短的另一原因是RS232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于20ms以內(nèi)的通信。80C320單片機(jī)最大工作時(shí)鐘為33MHz。在所有不被程序代碼占用的地址盡可能地用子程序返回指令RET代替。 看門(mén)狗型復(fù)位電路主要利用CPU正常工作時(shí)，定時(shí)復(fù)位計(jì)數(shù)器，使得計(jì)數(shù)器的值不超過(guò)某一值；當(dāng)CPU不能正常工作時(shí)，由于計(jì)數(shù)器不能被復(fù)位，因此其計(jì)數(shù)會(huì)超過(guò)某一值，從而產(chǎn)生復(fù)位脈沖，使得CPU恢復(fù)正常工作狀態(tài)?？傠娐吩韴D如圖35所示。其盛水口徑為Ф200毫米，環(huán)境溫度0~+60℃，雨強(qiáng)大于4毫米/分鐘，輸出1脈沖等于1毫米雨量。風(fēng)向傳感器指示風(fēng)的來(lái)向，用“度”這個(gè)計(jì)量單位進(jìn)行量度。主要的技術(shù)參數(shù)如下：1. 壓力范圍從500~1100hPa2. 工作溫度范圍為40~60℃3. 總準(zhǔn)確度為177。PTB220的工作原理是基于一個(gè)先進(jìn)的RC振蕩電路和三個(gè)參考電容，并且電容壓力傳感器與電容溫度傳感器連續(xù)測(cè)量。內(nèi)裝有傳感器和電子元件的傳感器探頭可被迅速的拆除更換，不影響測(cè)量。它的工業(yè)原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆，它的阻值會(huì)隨著溫度上升而成勻速增長(zhǎng)的。本文使用Winbond公司的W27C512存貯芯片，該芯片屬于電擦除類(lèi)型，具有16位地址接口，8位數(shù)據(jù)接口，一個(gè)片選接口和程序使能接口；工作電源為+5V電源供電。該芯片內(nèi)部中還有電源控制寄存器器、看門(mén)狗寄存器、看門(mén)狗計(jì)數(shù)器、電源功耗控制和復(fù)位控制等，當(dāng)檢測(cè)到不正常運(yùn)行時(shí)能產(chǎn)生一觸發(fā)脈沖復(fù)位數(shù)據(jù)采集處理器。 80C320的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖23表示了詳細(xì)的總體結(jié)構(gòu)框圖，在以小塊芯片上，集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)部位。結(jié)合各種系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，本設(shè)計(jì)選用微處理器80C320芯片。單片機(jī)的的選型是一件重要而費(fèi)心的事情,如果單片機(jī)型號(hào)選擇得合適,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)就會(huì)得經(jīng)濟(jì),工作可靠。第二章 智能地面氣象監(jiān)測(cè)儀總體設(shè)計(jì)和部件選擇本文設(shè)計(jì)的地面氣象監(jiān)測(cè)儀以中國(guó)氣象局地面觀測(cè)站規(guī)范和中國(guó)氣象局第二代自動(dòng)氣象站開(kāi)發(fā)功能規(guī)格書(shū)要求為指導(dǎo)，采用當(dāng)今成熟的、穩(wěn)定的、先進(jìn)的電子測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸和控制系統(tǒng)技術(shù)，設(shè)計(jì)基于現(xiàn)代總線技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建的自動(dòng)氣象站，滿足地面氣象觀測(cè)多要素自動(dòng)觀測(cè)。b、具體硬件電路設(shè)計(jì)，并進(jìn)行電路布設(shè)合理性分析。按照中國(guó)氣象局第二代自動(dòng)氣象開(kāi)發(fā)功能規(guī)則書(shū)要求，第二代自動(dòng)氣象站基于現(xiàn)代總線技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建，采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并遵循標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的技術(shù)路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，它由硬件和軟件兩大部分組成。要嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)，提高氣象監(jiān)測(cè)儀的質(zhì)量，滿足氣象業(yè)務(wù)的指標(biāo)要求。根據(jù)中國(guó)氣象局第二代地面自動(dòng)觀測(cè)站的功能規(guī)格書(shū)要求，地面自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)儀的發(fā)展應(yīng)具有以下特點(diǎn)：a、 高新技術(shù)的應(yīng)用本研究充分運(yùn)用最先進(jìn)的氣象傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和氣象探測(cè)技術(shù)的集成?；緷M足世界各國(guó)各種業(yè)務(wù)應(yīng)用的需要。 WS16模塊化氣象站W(wǎng)S16模塊化氣象站是美國(guó)一家公司的產(chǎn)品，是一種操作簡(jiǎn)便的，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄多種氣象參數(shù)的系統(tǒng)。國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家在氣象監(jiān)測(cè)方面使用的地面氣象儀器也存在一些差異，其中美國(guó)、德國(guó)和芬蘭的產(chǎn)品在性能技術(shù)上代表當(dāng)今世界的先進(jìn)水平。5%RH，記錄周期26h(日記DHJ1)、176h（周記DHJ11），外形尺寸334x233x195mm，重量小于3kg。主要技術(shù)指標(biāo)：盛水口內(nèi)徑200+，鐘筒轉(zhuǎn)一周26hr，記錄誤差177。顯示和設(shè)置時(shí)間，顯示和設(shè)置大風(fēng)報(bào)警風(fēng)速，顯示瞬時(shí)風(fēng)向風(fēng)速、當(dāng)前二分鐘、十分鐘平均風(fēng)速和最大風(fēng)向；當(dāng)天最大風(fēng)速風(fēng)向和發(fā)生時(shí)間，當(dāng)天的極大風(fēng)速風(fēng)向和發(fā)生時(shí)間，當(dāng)天整點(diǎn)十分鐘平均風(fēng)速合計(jì)。主要特點(diǎn)：風(fēng)速測(cè)量范圍大，風(fēng)向測(cè)量精度高，尤其適合沿海、高山等高強(qiáng)風(fēng)地區(qū)。第一章 地面自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)儀的現(xiàn)狀 目前中國(guó)氣象局開(kāi)展的地面氣象監(jiān)測(cè)要素包括云、能見(jiàn)度、天氣現(xiàn)象、氣壓、空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水、雪深、蒸發(fā)、輻射、日照、地溫、凍土、電線積水和地面狀態(tài)。 關(guān)鍵詞：氣象監(jiān)測(cè)儀 氣象傳感器 控制電路 模塊流程圖ABSTRACT In recent years, the global climate warming, drought, floods, high temperatures, low temperature freezing frequent extreme weather, the impact of increasingly widespread, in order to curb the atmospheric environment further worsening and do well the public meteorological service, first to the atmosphere of various meteorological elements for continuous monitoring, access to basic meteorological data, then carries out the weather forecast, weather information, weather assessment of change, meteorological science research and meteorological services, research work, improve the ability of disaster prevention and reduction, make efforts to address climate change, meteorological workers important responsibility. Do the work, is the core of improving the prediction accuracy is enhanced, prevent and mitigate meteorological disasters service capabilities, and ground meteorological instrument to provide accurate, reliable data, is to improve the prediction accuracy and service