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摘 要

本文提出的设计方案是利用单片机与采集器结合开发一种以风速、光照、温度、湿度、气压为五要素的自动气象站采集器。这个自动气象站采集器具有高性价比、方便使用的特点。STC89c52单片机作为系统核心，温湿度传感器电路、光电模拟电路、MPX4115气压传感器电路与风速模拟电路组成测量模块，结合晶振电路与复位电路、A/D转换器、电源电路和LCD1602显示电路构成了五要素自动气象站。对普通大众能够使用自动气象站具有重要的现实意义。

关键词：自动气象站，数据采集，五要素采集器，单片机

Abstract：The design scheme proposed in this paper is to design an automatic weather station collector with Wind speed, light, temperature, humidity, air pressure as five elements by using single chip microcomputer and collector. This automatic weather station collector has the characteristics of high cost performance and easy to use. STC89C52 single-chip microcomputer as the core system, temperature and humidity sensor circuit, photoelectric analog circuit, MPX4115 pressure sensor circuit analog circuit with wind speed measurement module, combined with crystal vibration circuit and reset circuit, A/D converter, power supply circuit and the LCD1602 display circuit make up the five elements of automatic weather stations. It is of great practical significance for the general public to use automatic weather stations.

Key words: automatic weather station, data collection,five elements collector, single chip microcomputer

目 录

1 引言 ………………………………………………………………… 5

2 研究背景及意义 …………………………………………………… 5

2.1 气象站的发展及我国自动气象站现状 ……………………………… 5

2.2 选题背景 …………………………………………………… 6

2.3 设计目标 …………………………………………………………… 6

2.4 设计思路 …………………………………………………………… 6

3 系统模块设计 ……………………………………………………… 7

3.1 主控制模块 ……………………………………………………… 7

3.2 信息显示模块 ……………………………………………………… 9

3.3 数据采集模块 ……………………………………………………… 10

3.3.1风速测量模块 ……………………………………………………… 11

3.3.2 SHT11温湿度测量模块 …………………………………………… 11

3.3.3光照测量与气压测量模块 ………………………………………… 12

3.4 晶振电路与复位电路 ……………………………………………… 13

4 电路系统原理图 ………………………………………………… 14

5 软件系统设计 ……………………………………………………… 15

5．1 KEIL软件介绍 ……………………………………………………… 15

5.2 软件流程图 ………………………………………………………… 16

6 系统调试 ………………………………………………… 17

6.1 总体功能模拟测量 …………………………………………… 17

6.2 风速模拟测量 ……………………………………………………… 18

6.3 温湿度模拟测量 …………………………………………………… 19

6.4 气压模拟测量 ……………………………………………………… 20

6.5 光照模拟测量 ……………………………………………………… 20

结论 …………………………………………………………………… 21

参考文献 …………………………………………………………………22

致谢 ……………………………………………………………………… 23

附录A 完整软件程序 …………………………………………………… 24

1 引言

气象监测除了和我们的日常生活息息相关，而且对于我们国家的生产发展以及灾害预防有着重要的意义,其中地面气象监测最基础也是最常用的气象观测方式。自动气象站是目前比较前进的地面检测技术，可以根据需要，在建设的当地区域能够自动探测多个要素，自动生成报告后定时传输探测数据至中心站。它可以同时采集多个要素如风速风向、光照强度、空气温湿度、土壤温湿度、大气压力，实现全天候实时监测并通过GPRS模块来远程传输数据。自动气象站监测采集频率高节省人力，可以减少人主观失误造成的误差。它打破了时间和空间上的限制有助于获得更多观测资料，大大提高了检测的数量和质量。

2 研究背景及意义

2.1 气象站的发展及我国自动气象站现状

气象站观测问世以来,主要分为三个阶段:地面观测、高空探测和遥感阶段。地面观测是能够精确预报气象的数据基础和数据来源。地面气象观测技术的发展是随着采集技术发展而发展的，主要是受到数据采集和处理技术的制约，从原始效率低的手工采集时期逐步发展到现在基于计算机和通讯网络的自动化观测。国外气象监测技术发展比较早，技术积累雄厚。二十世纪八十年代，自动气象站已被普遍采用在比较发达的国家例如美国、芬兰、日本等多个国家的地面气象观测网络中。

新中国成立之前，我国气象台站发展非常艰难，存在的气象站多为外国人建造且带有强烈的殖民色彩。近年来，国外很多先进的气象观测产品开始逐步进入我国市场，但因为其价格过于昂贵和应用模型并不完全适合我国环境，还有外国对中国的技术封锁，在国内并没能得到广发的推广应用，我国的气象观测技术发展较为缓慢。经过长时间的发展，目前我国的气象站已经有初显规模，在海洋观测、地面观测、大气观测中深度应用，观测的范围涉及军事、天文、农业、民用等多个领域。我国卫星观测和雷达观测发展已经位居世界的前列。但国内的气象观测技术还不够成熟，未能实现完全的自动化,需要人工与自动气象站的结合，并且在民用方面还有很大空白。

2.2 选题背景

综合来看，自动气象站的价格普遍昂贵，多用于气象部门环境监测但民用气象站使用规模还是比较小。自动站的价格主要受到自动气象站采集器与气象要素传感器的测量精度与测量要素的数量的直接影响，精度越高、可以测量的气象要素越多价格越高。应用于气象监测大多需要配置太阳能电源，要求精确度高且运行稳定往往比较大型需要在当地建设。研究价格便宜，精度较高，小型方便使用可适用于农业、住宅区、景区等能为普通群众提供使用门槛低的自动气象站具有重要的现实意义。如果能成功开发，将会有巨大的市场价值和刺激技术发展。

2.3 设计目标

设计可用protues仿真并具有实行性的一款自动气象站，具有造价便宜、系统稳定、界面美观、测量精度满足居民生活需求和小型农用的特点，在一些居民生活小区和农用市场具有一定的推广价值。具体目标如下：

1.把单片机作为主控制器，开发一个能应用于我国实现采集风速、温度、湿度、光照、气压五种传感器的输出信号的自动气象站。

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