【正文】 生成月報表。數(shù)據(jù)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(guī)范格式要求逐一重新生成S文件，并有相應(yīng)的說明。若超出范圍視為99處理。設(shè)自動站大風、大雨報警，選擇這項回車后，程序就會按你選定的通信站名逐一進行大風、大雨報警設(shè)定，并將返回的結(jié)果記錄下來，方便以后查閱。自動站工作在有線方式，當自動站檢測到異常情況時，就會按該電話號碼進行撥號并將報警信息發(fā)回中心采集站。“60”自動設(shè)為每60分鐘向中心采集站發(fā)送正點報資料。“20”自動設(shè)為每20分鐘向中心采集站發(fā)送正點報資料。 圖47計算機處理分析系統(tǒng)軟件界面圖“0”自動設(shè)為不自動發(fā)報，一般自動站的默認值。發(fā)報時次是指自動站自動向中心采集站發(fā)送正點資料。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(jié)果顯示和記錄下來。 通信功能包括下列七項內(nèi)容：終止當前通信任務(wù)，選擇這項回車后，就會將當前進行的通信任務(wù)全部取消，包括你選擇的和你定時正在進行的通信任務(wù)。選擇瞬時資料采集按鍵回車后，程序就會按你選定的通信站點逐一進行瞬時資料采集，將返回的數(shù)據(jù)顯示；選擇正點資料采集按鍵回車后，程序就會按你選定的通信站點逐一進行正點資料采集，將返回的數(shù)據(jù)顯示并保存下來，方便以后查閱；選擇過時資料采集按鍵回車后，程序就會按你選定的通信站點名逐一進行過時資料采集，時段取你屏幕上設(shè)定的時間。數(shù)據(jù)采集功能是指按用戶使用計算機通過傳送媒介采集地面自動氣象監(jiān)測儀的氣象數(shù)據(jù)。 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(yīng)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(shù)據(jù) 寫入顯示寄存器地址 寫入命令字，設(shè)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(shù)據(jù)采集功能，通信功能，數(shù)據(jù)處理，顯示方式，參數(shù)設(shè)置，狀態(tài)監(jiān)控等。模塊設(shè)計包括命令字的寫入，設(shè)置顯示工作方式，將氣象數(shù)據(jù)資料寫入指定的存貯區(qū)，氣象數(shù)據(jù)就會自動顯示出來。其工作流程圖如圖45所示。模塊軟件主要完成的任務(wù)是檢查所有氣象傳感器的工作狀態(tài)是否正常，發(fā)現(xiàn)異常后作出相應(yīng)的處理，及時應(yīng)對氣象傳感器所出現(xiàn)的異常情況。其工作流程圖如圖44所示。工作流程圖如圖43所示。工作流程圖如圖42所示。 程序初始化模塊設(shè)計初始化模塊決定整個系統(tǒng)的工作方式，初始化部分包括80C320工作模式初始化，定時器初始化，通信參數(shù)初始化，RAM檢查，通信狀態(tài)和緩沖清零等，保證系統(tǒng)按既定計劃完成程序初始化并進入到系統(tǒng)正常運行，初始化流程圖如圖1所示。第四章 地面自動氣象監(jiān)測儀的軟件設(shè)計 地面自動氣象監(jiān)測儀的軟件主要是指氣象數(shù)據(jù)采集處理器軟件，其次還應(yīng)包含計算機處理分析系統(tǒng)軟件，各自的實現(xiàn)功能完全不同。當數(shù)據(jù)寄存器中有新的數(shù)據(jù)字可供使用時，DRDY變?yōu)榈碗娖?。DIN線用于把數(shù)據(jù)傳送到片內(nèi)寄存器，DOUT線用于從片內(nèi)寄存器訪問數(shù)據(jù)。AD780芯片為其提供問穩(wěn)定的參考電壓，保證模擬信息轉(zhuǎn)換的正確性。在本論文的具體應(yīng)用硬件電路設(shè)計如圖34所示。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選用具體取決于輸入電平、輸出形式、控制性質(zhì)以及需要的速度、分辨率和精度。間接法不將電壓直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字，而是首先轉(zhuǎn)換成某一中間量,再由中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字。這種直接逐位比較型轉(zhuǎn)換器是一種高速的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換精度很高，但對干擾的抑制能力較差，常用提高數(shù)據(jù)放大器性能的方法來彌補。然后使下一位Dn2=1,與上一次的結(jié)果一起經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后與Vin相比較,重復(fù)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?？刂七壿嬆軐崿F(xiàn)對分搜索的控制，其比較方法如同天平稱重。 直接法是直接將電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。最普通的碼制是二進制，它有2的n次方個量級（n為位數(shù)）,可依次逐個編號。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。數(shù)字計算機只能夠?qū)?shù)字信號進行處理，處理的結(jié)果還是數(shù)字量，它在用于生產(chǎn)過程自動控制的時候，所要處理的變量往往是連續(xù)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(jīng)過傳感器變成電壓或者電流信號， 然后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能夠送往計算機進行處理。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。由于數(shù)字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。 模數(shù)轉(zhuǎn)換即A/D轉(zhuǎn)換，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。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(lián)兩只30pF的電容。輸出端的CANH與CANL之間需要接一個120歐姆的終端電阻，以消除通信電纜中的信號反射，保證通訊正常。需注意的是：MODE引腳用于模式選擇，接高電平表現(xiàn)Intel模式，接低電平表示Motorola模式，這里微處理器80C320使用的是Intel模式。而將P0口作為SJA1000的數(shù)據(jù)/地址分時復(fù)用總線，可知SJA1000的片選基址為0x0000，其內(nèi)部寄存器地址為片選基址與寄存器相應(yīng)偏移量的和。,，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(xiàn)數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，所有其他智能分系統(tǒng)或部分智能傳感器都掛接在CAN總線上，他們之間實現(xiàn)CAN總線方式實現(xiàn)雙工通信，其硬件電路設(shè)計如圖33所示。本文CAN總線電路設(shè)計采用SJA1000和82C250芯片，SJA1000是Philips公司提供的高性價比的CAN總線獨立控制器，用于移動目標和工業(yè)環(huán)境下的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制。 圖32 顯示硬件電路設(shè)計CAN總線作為一種功能完善性價比高的網(wǎng)絡(luò)通訊控制技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于自動控制各個領(lǐng)域。這樣連續(xù)重復(fù)8位就完成SRAM中的顯示數(shù)據(jù)。要寫入控制字，先將MODE信號置“1”，CPU將控制字送到數(shù)據(jù)線上，然后CPU送出一寫入信號到ICM7218WR腳上，即可將控制字節(jié)寫控制寄存器?？刂萍膬ζ髋c8X8位SRAM之間與數(shù)據(jù)總線轉(zhuǎn)換由MODE控制，MODE=“1”,選擇控制寄儲器；MODE=“0”，一定先要寫入控制字節(jié)，接著按順序?qū)懭?位要顯示的數(shù)據(jù)即可。若采用ICM7218驅(qū)動LED數(shù)碼管，則可克服上述缺點，可大大簡化硬件電路和減少軟件的工作量，如圖32所示。外圍接口電路簡單，使用方便。它集BCD譯碼器、多路掃描器、段驅(qū)動和位驅(qū)動于一體，內(nèi)含8X8位SRAM，可保存8位LED數(shù)據(jù)：還有一個控制邏輯單元，寫入控制字協(xié)調(diào)整個芯片正常運作。芯片的輸入/輸出A口連接風向傳感器的七位并行格雷碼輸出口，進行風向數(shù)據(jù)的讀取，利用該芯片C口每一位都可以單獨設(shè)置，并能單獨進行讀入或輸出的特性，系統(tǒng)所設(shè)計的三行四列鍵盤共七位掃描線接口接在C口，方便鍵盤的按鍵輸入信息讀取。由于該芯片的集成度高，使得數(shù)據(jù)采集處理器幾乎所有控制功能集中在這一芯片上。本系統(tǒng)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。 考慮80C320單片機輸入/輸出接口可用數(shù)量有限，本系統(tǒng)在硬件設(shè)計時增加輸入/輸出硬件電路。12V電平輸入接口，其對應(yīng)輸出引腳是3和20，輸出接口電平為05V，可與單片機串行接口引腳對接。如圖所示，電路設(shè)計將引腳11與15，引腳10與16，引腳12與17短接，電源供電引腳7接到+5V電源，電源引腳6和9接到電源地；該芯片引腳1和2是05V電平輸入接口，其對應(yīng)輸出引腳是18和5，輸出接口電平為177。本文采用MAX233芯片，完成系統(tǒng)所需的電平轉(zhuǎn)換，其電路如圖35電路原理圖所示，U13為通信接口芯片MAX233。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(shè)計要符合計算機上使用RS232接口電信號要求。若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。RS232標準規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、7100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。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(gòu)成振蕩電路，產(chǎn)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(jù)單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)，電路設(shè)計圖中C1，C2一般采用30P的電容，有助于穩(wěn)定時鐘振蕩頻率。80C320單片機外接晶振引腳XTAL1和XTAL2，在單片機內(nèi)部，XTAL1是一個反相放大器的輸出端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器；XTAL2接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。時鐘振蕩電路產(chǎn)生正弦波信號，作為80C320單片機的時鐘基準，它決定單片機的運行速度。RST引腳與VSS引腳之間連接一個10KΩ的下拉電阻R6，與VCC引腳之間連接一個10uF的電容C7，以保證開始儀器加電壓運行時可靠的復(fù)位。在本論文中看門狗復(fù)位電路設(shè)計見圖35電路原理圖中所示。這樣，當程序走飛后，其進入陷阱的可能性將大大增加。即在初始化時壓入堆棧一個地址，在此地址內(nèi)執(zhí)行的是一條關(guān)中斷和一條死循環(huán)語句。因為定時器中斷一真在產(chǎn)生，即使程序不正常，看門狗也能被正常復(fù)位。然而，有時這種設(shè)計仍然會引起程序走飛或工作不正常。附件中的復(fù)位電路的可靠性主要取決于軟件設(shè)計，即將定時向復(fù)位電路發(fā)出脈沖的程序放在何處。電源指示功能需要發(fā)光二極管LED作為指示燈，指示電源供電是否正常，當電源正常時，發(fā)光二極管發(fā)光；當電源不足停止供電時，發(fā)光二極管熄滅。另外電路中所需的+5V電源可通過芯片7805產(chǎn)生，芯片周圍需配置電容作為穩(wěn)壓和濾波。12V直流電壓是該儀器的基本工作電壓，氣象監(jiān)測儀中其他直流工作電壓應(yīng)由此轉(zhuǎn)換而成，該電壓由蓄電池提供，需另外配置輔助電源對蓄電池充電。電源是組成地面自動氣象監(jiān)測儀的外面設(shè)備之一。第三章 地面自動氣象監(jiān)測儀的硬件電路設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)方案的設(shè)計要求，硬件電路還包含電源電路、接口電路、實時時鐘電路、LED顯示電路、RS232通信電路等，下面給出各段的設(shè)計和說明。當計數(shù)翻斗翻動時，磁鋼對干簧管掃描，使干簧接點因合一次，送出一個電路導通脈沖。當上翻斗盛積的水量達到一定的數(shù)量值時，上翻斗翻倒，另一半翻斗開始盛水，翻倒雨水經(jīng)錯匯集漏斗流入，計量翻斗翻倒，把雨水倒入計數(shù)翻斗，使計算翻斗翻動一次。在測量過程中，隨著翻斗間歇翻到動作，帶動開關(guān)，發(fā)出一個個脈沖信號，將非點亮轉(zhuǎn)換成電量輸出。 圖27 PTB220氣壓傳感器 圖28風速風向傳感器 圖29 翻斗式雨量傳感器 雨量傳感器采用翻斗式雨量傳感器，該傳感器由盛水器、上翻斗、計量翻斗、計數(shù)翻斗、匯集漏斗、調(diào)節(jié)螺釘、干簧管等構(gòu)成。當風杯受水平風力作用而扭轉(zhuǎn)時，通過活軸轉(zhuǎn)杯在狹縫光耦中的轉(zhuǎn)動，輸出頻率信號。當風向發(fā)生變化時，尾翼轉(zhuǎn)動通過軸桿帶動電位器軸心轉(zhuǎn)動，從而在電位器的活動端產(chǎn)生變化的電阻信號輸出。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(yīng)風向，動態(tài)性能好。風速傳感器用來測量水平風的大小，用“米/秒”這個計量單位進行亮度。測風傳感器由風傳感器支架，風速傳感器和風向傳感器組成。5. 可選1個，2個或者3個氣壓傳感器6. 多種輸出可選：RS232C/TTL、RS485/RS422串行口或者RS232C/0~5V DC測風傳感器有機械式和超聲風傳感器兩大類，考慮測量分別率和精度的需要，選擇傳統(tǒng)機械式測風傳感器，測風傳感器可采用下列三個廠家，分別為天津氣象儀器廠生產(chǎn)的EL15型、長春氣象研究所生產(chǎn)的EC91型和無錫所生產(chǎn)的JQJTFH型，他們的硬件接口相同，可交換，但風速換算修正公式有小小的差別。(A級)，177。其有兩種低功耗工作模式：軟件可控的睡眠模式；外部激勵觸發(fā)模式。如:串行總線、平均時間、輸出間隔、輸出格式、顯示格式、錯誤信息、壓力單位、壓力分辨率；甚至可以選擇不同的電數(shù)據(jù)傳輸模式，如：RUN、STOP、SEND模式。所有的調(diào)整參數(shù)都存儲在EEPROM中，用戶不可改變出廠設(shè)置。微處理器自動進行壓力線性補償及溫度補償。BAROCAP具有很好的滯后性和重復(fù)性以及溫度特性、長期穩(wěn)定性。 氣壓傳感器采用VAISALA公司生產(chǎn)的PTB220數(shù)字式氣壓傳感器，實物圖如圖27所示，PTB220是完全補償?shù)臄?shù)字式氣壓傳感器，具有較寬的工作溫度和氣壓測量范圍。HMP45A/D探頭可在寬電壓條件下操作，耗電量低。如有必要，用維薩拉HM141濕度顯示器可對HMP45溫濕度讀數(shù)進行現(xiàn)場校驗。HMP45D傳感器可在現(xiàn)場進行點單或兩點校準。濕度傳感元件采用的是高分子濕敏