【正文】 0001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000風(fēng)速傳感器：采用長春氣象研究所的三杯式風(fēng)杯組件，信號變換電路為霍爾集成電路。滿足系統(tǒng)的要求。每組格雷碼有7位代表一個(gè)風(fēng)向。其工作原理是由風(fēng)標(biāo)轉(zhuǎn)軸連接一個(gè)由風(fēng)向標(biāo)帶動的7位格雷碼光碼盤組成，碼盤由七個(gè)等分的同心圓組成，由內(nèi)到外分別作0、2222227等分，相鄰每份作透光與不透光處理，通過位于碼盤兩側(cè)同一半徑上的7對光電耦合器件輸出相應(yīng)的7位格雷碼，碼盤的上面安裝有一組（7個(gè)）紅外發(fā)光二極管，傳感器的輸出方式為7位格雷碼。拾振線圈拾檢出振動筒的頻率變化之后,一方面限幅放大、整形后輸出頻率信號,另一方面正反饋給激振線圈維持振動筒的振動。振動筒可以等效為一個(gè)二階強(qiáng)迫振蕩系統(tǒng)，筒內(nèi)氣體壓力的變化引起了筒的形狀變化，從而改變了筒的振動頻率，通過該頻率的變化可達(dá)到測量壓力的目的。 氣壓傳感器：氣壓傳感器采用振筒式壓力傳感器，主要由激振線圈、拾振線圈、振動筒、外保護(hù)筒及底座等部分組成。濕度傳感器：通過單片機(jī)（AT89C51）直接控制SHT11傳感器，將得到的濕度數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到本單片機(jī)，并實(shí)現(xiàn)濕度數(shù)據(jù)的保存、分析和處理。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。溫度傳感器DS18B20將被測環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號的數(shù)字信號（以十六位補(bǔ)碼形式，占兩個(gè)字節(jié)），傳感器可置于離裝置150米以內(nèi)的任何地方，輸出腳I/，傳感器采用寄生外部電源供電。本文介紹的單路溫度測量裝置已研制成產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)測試在－10℃～＋70℃℃，80℃≤T≤105℃℃，當(dāng)T＞105℃時(shí)誤差為增大到1℃左右。溫度傳感器DS18B20：數(shù)字單總線溫度傳感器是目前最新的測溫器件，它集溫度測量，A/D轉(zhuǎn)換于一體，具有單總線結(jié)構(gòu)，數(shù)字量輸出，直接與單片機(jī)連接等優(yōu)點(diǎn)。　傳感器技術(shù)與應(yīng)用本系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)溫度、濕度大氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向和雪深的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。符合本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。此時(shí)MCS51應(yīng)工作在方式方式方式3。由于AT89C51沒有I2C接口，所以通過軟件模擬實(shí)現(xiàn)I2C通信；與單片機(jī)串口通信部分采用RS232通信模式，采用MAX232接口芯片。在采用I2C總線的系統(tǒng)中，不僅要求所用單片機(jī)內(nèi)部集成有I2C總線接口，而且要求有用外圍器件內(nèi)部也帶有I2C總線接口。從組成和功能上看，它具有微型計(jì)算機(jī)的含義。一個(gè)向穩(wěn)定可靠，小而廉價(jià)的單片機(jī)方向發(fā)展。該系統(tǒng)具有氣象數(shù)據(jù)的自動采集、計(jì)算處理和存儲的功能，它可以連續(xù)自動地測量風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓和雪深等氣象指標(biāo)，各種氣象要素經(jīng)過傳感器將模擬量轉(zhuǎn)化成相應(yīng)數(shù)字量供采集器定時(shí)處理，經(jīng)單片機(jī)處理及傳輸，實(shí)現(xiàn)資料的存盤和查詢。具體設(shè)計(jì)框架見圖11。第四章：根據(jù)第三章的硬件設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行了各傳感器數(shù)據(jù)采集的軟件設(shè)計(jì)和通信接口的軟件設(shè)計(jì)。第二章：介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組成部分、單片機(jī)特點(diǎn)與應(yīng)用、傳感器技術(shù)與應(yīng)用及數(shù)模轉(zhuǎn)換器的技術(shù)與應(yīng)用。硬件設(shè)計(jì)階段主要分模塊地討論了各功能電路的實(shí)現(xiàn)原理、接口設(shè)計(jì)方案，并給出了相應(yīng)的電路原理圖；軟件設(shè)計(jì)中主要給出了軟件設(shè)計(jì)思路與流程圖及關(guān)鍵模塊的軟件代碼。其次介紹了該課題的開發(fā)流程及系統(tǒng)硬件的選擇，為后面的內(nèi)容做好鋪墊?！≡O(shè)計(jì)主要內(nèi)容事實(shí)上，智能遙測微型氣象站是單片機(jī)在氣象儀器方面的應(yīng)用。日本和北歐等一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家也相繼建立起了高速公路氣象監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由多個(gè)遙感器組成，包括地表溫度探測儀、雨量計(jì)、能見度檢測儀以及測量氣溫、濕度、風(fēng)場等探測儀器，可以測量大氣、路面和水面的相關(guān)信息。總體說來，它們可以監(jiān)測到的是包括氣壓、氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等這些基本氣象要素，采用的方法一般是通過各氣象傳感器將被測氣象要素轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)電子處理電路(通常是微處理器) 存儲輸出與顯示。國內(nèi)生產(chǎn)自動氣象站的廠家主要有：天津氣象儀器廠、長春氣象儀器研究所、長春氣象儀器廠、上海氣象儀器廠、江蘇省無線電科學(xué)研究所有限責(zé)任公司等。　國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀目前，自動氣象站己被廣泛應(yīng)用于氣象、環(huán)保、機(jī)場、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、旅游業(yè)、服務(wù)業(yè)、海洋、水文、軍事、倉儲、教育、科研等多個(gè)領(lǐng)域。另一方面，氣象監(jiān)測作為一項(xiàng)服務(wù)性行業(yè)，正從傳統(tǒng)的單一預(yù)報(bào)工作向著系統(tǒng)化、業(yè)務(wù)化方向發(fā)展。本系統(tǒng)采用專用氣象采集傳感器，可達(dá)到測量精度高的效果； 結(jié)構(gòu)簡單。本系統(tǒng)分為氣象要素的采集和發(fā)送與信息的接收和儲存兩部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提高了系統(tǒng)的處理速度，減少了系統(tǒng)的負(fù)荷量。那么勢必會有較為廣闊的應(yīng)用前景。雖然目前國內(nèi)一些氣象儀器研究者和生產(chǎn)廠家在自動氣象站的基礎(chǔ)上，根據(jù)高速公路氣象觀測的需要，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了適應(yīng)于高速公路的自動氣象站，但這仍只是處于嘗試階段，它們大都是將其他應(yīng)用場合的模型稍加修改而成，普遍存在著對公路交通特點(diǎn)針對性不強(qiáng)的問題。每年的養(yǎng)護(hù)成本占據(jù)全年養(yǎng)路費(fèi)用的大部分。不僅如此，自然氣候條件也常常會影響到交通基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命。影響交通通行因素中，氣候條件是主要因素。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文49基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘要Abstract1　緒論………………………………………………………………………………………… 目的及意義……………………………………………………………1………………………………………………………………………1…………………………………………………………………1　國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………………………………2　設(shè)計(jì)主要內(nèi)容……………………………………………………………………………22系統(tǒng)原理介紹………………………………………………………………………………… 4………………………………………………………………………4…………………………………………………………………………4…………………………………………………………………………4……………………………………………………………………7……………………………………………………………………93系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………………10　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思考………………………………………………………………………10　系統(tǒng)測量電路的硬件設(shè)計(jì)………………………………………………………………10　溫度……………………………………………………………………………………10　濕度……………………………………………………………………………………11　氣壓……………………………………………………………………………………12　風(fēng)向……………………………………………………………………………………13　風(fēng)速……………………………………………………………………………………14　雪深……………………………………………………………………………………14　通信接口的電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………………154系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………… … 17　數(shù)據(jù)測量的軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………17　溫度測量的軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………17　濕度測量的軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………18　氣壓測量的軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………20　風(fēng)向測量的軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………21 風(fēng)速測量的軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………　雪深的軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………………………18　通信接口的軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………20……………………………………………………………………5　結(jié)論………………………………………………………………………………………22參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………附錄………………………………………………………………………………………………致謝………………………………………………………………………………………………基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站1　緒論　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景及意義　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景近年來，智能交通系統(tǒng)發(fā)展迅猛，而交通與氣象是一種不對等的弱勢與強(qiáng)勢對手關(guān)系。氣象對交通的影響是交通部門無法阻止的，但是了解和掌握氣象的規(guī)律卻可以為交通更好的發(fā)展提供科學(xué)決策依據(jù)，交通氣象信息無疑是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。霧、雪、暴雨、雷電、大風(fēng)、潮水、冰凍等惡劣氣候常導(dǎo)致航班、高速公路、海運(yùn)船舶被迫取消或者延后，給居民出行帶來不便，也間接影響了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。尤其對于公路來說，一條修建好的公路隨著運(yùn)營時(shí)間的延長，需要不斷養(yǎng)護(hù)才能繼續(xù)保持正常通行能力。公路損壞除了來自于人為的超載因素外，自然氣候的侵蝕也是不可忽視的。因此，若能針對目前用于智能交通系統(tǒng)中的氣象要素采集卡的某些缺點(diǎn)以改進(jìn)，采用模塊化設(shè)計(jì)的思想，以通用采集卡的形式提供各種類型的傳感器接口以及通信接口，方便根據(jù)需求進(jìn)行配置和擴(kuò)展，提高系統(tǒng)的靈活性，達(dá)到分布式TA量的效果。本文主要針對目前用于智能交通系統(tǒng)中的氣象要素采集卡的某些缺點(diǎn)加以改進(jìn)，提出了模塊化設(shè)計(jì)的思想，以通用采集卡的形式提供各種類型的傳感器接口以及相關(guān)通信接口，方便根據(jù)需求進(jìn)行配置和擴(kuò)展。本系統(tǒng)主要具備如下幾方面的特點(diǎn)：工作速度快，使用雙單片機(jī)分擔(dān)了總體的工作量，極大的增加了系統(tǒng)的工作速度；能夠收集大量且必備的氣象要素，使用用戶得到更多的氣象信息；集成度高。本系統(tǒng)采用的傳感器接口清晰，容易理解。本文設(shè)計(jì)的這一智能遙測微型氣象站，可以方便地應(yīng)用于一般用戶，例如智能小區(qū)、數(shù)字家庭，也可以是酒店、旅館等服務(wù)場所等，這將為拓寬氣象業(yè)務(wù)的發(fā)展做出一份貢獻(xiàn)，從而更好的推動氣象事業(yè)的發(fā)展，使其最大限度地為大眾服務(wù)。順應(yīng)市場的需求，國內(nèi)外在自動氣象站的研制方面也取得了非常迅猛的發(fā)展。這些廠家己先后研制出用于多個(gè)不同行業(yè)的自動氣象站。目前，美國基于路面環(huán)境的地面氣象觀測網(wǎng)絡(luò)正在蓬勃發(fā)展，在許多地區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)氐男枰⒘说孛姝h(huán)境自動觀測網(wǎng)絡(luò)。該觀測網(wǎng)絡(luò)采集的信息直接輸入到公路天氣信息系統(tǒng)(RWIS)中，經(jīng)過處理后分發(fā)給自動預(yù)警中心、交通管理部門、緊急處理中心以及公路維護(hù)單位。而超聲波測量雪深這一技術(shù)，目前國內(nèi)暫無人使用，國外也很少見，只有芬蘭等個(gè)別國家將其使用在自動氣象站上。因此，本文首先介紹了AT89C51單片機(jī)的應(yīng)用原理、傳感器原理及應(yīng)用，并闡明它們的優(yōu)點(diǎn)。然后以系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)為內(nèi)容介紹系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。第一章：簡要敘述了本文設(shè)計(jì)背景，綜合論述了本文研究工作的目的和意義以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并對本文各章節(jié)內(nèi)容做了概述。第三章：進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思考、系統(tǒng)測量電路的硬件設(shè)計(jì)和通信接口的電路設(shè)計(jì)。第五章：對本文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。介紹基于雙單片機(jī)的微型遙測氣象站的背景、目的、意義、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹系統(tǒng)功能說明、介紹單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、傳感器及超聲波的功能和應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)構(gòu)思、系統(tǒng)測量電路的硬件設(shè)計(jì)和通信接口的硬件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)測量、通信接口及兩片單片機(jī)各功能的軟件設(shè)計(jì)針對本設(shè)計(jì)所學(xué)到的知識和總結(jié) 設(shè)計(jì)內(nèi)容構(gòu)架2　系統(tǒng)原理介紹　系統(tǒng)組成及功能介紹本系統(tǒng)由2部AT89C51單片機(jī)、MAX232接口芯片、瑞士Sensirion公司生產(chǎn)的具有I2C總線接口的SHT11相對濕度和溫度傳感器、太原儀表公司的GDJ5壓電激勵諧振筒式壓力傳感器、長春氣象研究所的風(fēng)向格雷碼傳感器和三杯式風(fēng)杯組件、以及測量雪深使用的型號為TCT4016T/R的壓電式超聲波換能器組成?！纹瑱C(jī)簡介及應(yīng)用自從1971年微型計(jì)算機(jī)問世以來，微型機(jī)主要向兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)向高速度，高性能的高檔微型計(jì)算機(jī)方向發(fā)展。所謂的單片機(jī)，就是把中央處理器CPU、只讀存儲器ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器以及I/O接口電路等集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)由于將CPU、內(nèi)存和一些必要的接口集成到一個(gè)芯片上，并且面向控制功能將結(jié)構(gòu)作了一定的優(yōu)化，所以它具有一般芯片不具有的特點(diǎn)：、重量輕；、功耗低；、價(jià)格低；，布線短、合理；、運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高I2C總線是目前應(yīng)用廣泛的串行外圍擴(kuò)展總線，是一種集成電路芯片間的總線。在Philips新一代80C51系列單片機(jī)以廣泛引入了I2C總線技術(shù)，Motorola公司也將I2C總線接口集成在M68HC05系列的一些單片機(jī)中，韓國三星公司和日本三菱公司等也研制成功了帶有I2C總線接口的單片機(jī)系列產(chǎn)品。