微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括ARM處理器、溫度測(cè)量模塊、濕度測(cè)量模塊、氣壓與海拔高度測(cè)量模塊、風(fēng)速與風(fēng)向測(cè)量模塊、光照強(qiáng)度和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度測(cè)量模塊、時(shí)鐘芯片、EEPROM、液晶顯示、獨(dú)立按鍵和RS232串口通信模塊；微型化的溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓和海拔高度傳感器、風(fēng)速與風(fēng)向傳感器、光照度與輻射傳感器、時(shí)鐘芯片、EEPROM、液晶顯示、獨(dú)立按鍵和RS232串口通信模塊分別與ARM處理器連接。本實(shí)用新型可以有效地測(cè)量溫度、濕度、氣壓、海拔高度、風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度、太陽(yáng)輻射等氣象參數(shù)，精度可達(dá)到普通氣象測(cè)量要求，穩(wěn)定性高。同時(shí)具有微型化、低功耗、實(shí)時(shí)化和便攜式等特點(diǎn)，適應(yīng)于各種小區(qū)域的氣象要素測(cè)量。
【專利說(shuō)明】微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，尤其是基于STM32的節(jié)能型、微型化氣象探測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣候變化使得我國(guó)干旱，洪澇等自然災(zāi)害更加嚴(yán)重，提高我國(guó)的氣象探測(cè)能力，有助于增強(qiáng)我國(guó)災(zāi)害預(yù)警和人工影響天氣能力。因此，氣象要素測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究具有重要的意義。目前很多地區(qū)氣象要素的測(cè)量大多依靠當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報(bào)，然而天氣預(yù)報(bào)地域范圍較廣，無(wú)法精確到小區(qū)域的氣候測(cè)量，而搭建氣象臺(tái)成本較高，性價(jià)比低，因此設(shè)計(jì)一種微型化、低功耗、便攜式的綜合氣象探測(cè)系統(tǒng)就顯得十分必要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述【背景技術(shù)】的不足，提供了基于STM32的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括ARM處理器、溫度測(cè)量模塊、濕度測(cè)量模塊、氣壓與海拔高度測(cè)量模塊、風(fēng)速與風(fēng)向測(cè)量模塊、光照強(qiáng)度和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度測(cè)量模塊、時(shí)鐘芯片、EEPROM、液晶顯示、獨(dú)立按鍵和RS232串口通信模塊；所述微型化的溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓和海拔高度傳感器、風(fēng)速與風(fēng)向傳感器、光照度與輻射傳感器、時(shí)鐘芯片、EEPROM、液晶顯示、獨(dú)立按鍵和RS232串口通信模塊分別與ARM處理器連接。
[0006]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述ARM處理器為低功耗的STM32芯片。
[0007]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述溫度測(cè)量模塊為鉬電阻PT100和AD7794芯片。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述濕度測(cè)量模塊為電容式濕度傳感器HSllOl芯片。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述氣壓與海拔高度測(cè)量模塊為低功耗數(shù)字氣壓傳感器BMP085芯片。
[0010]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述風(fēng)速的測(cè)量模塊為CS3144霍爾開(kāi)關(guān)集成電路。
[0011]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述風(fēng)向的測(cè)量模塊為增壓式光電編碼器CHA3806。
[0012]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述光照強(qiáng)度測(cè)量模塊為光照度傳感器為BH1750FVI 芯片。
[0013]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述太陽(yáng)輻射測(cè)量模塊為輻射傳感器為WE300芯片。
[0014]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述液晶顯示器為低功耗IXD12864芯片，所述時(shí)鐘模塊為低功耗DS1302芯片，所述串口通信模塊為RS232。
[0015]本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:
[0016]本實(shí)用新型所涉及的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用時(shí)，可以有效地測(cè)量溫度、濕度、氣壓、海拔高度、風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度、太陽(yáng)輻射等氣象參數(shù)，精度可達(dá)到普通氣象測(cè)量要求，具有實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)、回溯查詢和與上位機(jī)通信的功能，穩(wěn)定性高。同時(shí)由于具有微型化、低功耗、實(shí)時(shí)化和便攜式等特點(diǎn)，該微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特別適應(yīng)于各種小區(qū)域的氣象要素測(cè)量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的模塊示意圖。
[0018]圖2是由PT100和AD7794構(gòu)成的溫度測(cè)量電路。
[0019]圖3是由HSllOl構(gòu)成的濕度測(cè)量電路。
[0020]圖4是由BMP085構(gòu)成的氣壓與海拔高度測(cè)量電路。
[0021]圖5是由CS3144霍爾開(kāi)關(guān)集成電路構(gòu)成的風(fēng)速測(cè)量電路。
[0022]圖6是由增壓式光電編碼器CHA3806構(gòu)成的風(fēng)向測(cè)量電路。
[0023]圖7是由BH1750FV構(gòu)成的光照強(qiáng)度測(cè)量電路。
[0024]圖8是由WE300構(gòu)成的太陽(yáng)輻射測(cè)量電路。
[0025]圖9是系統(tǒng)主程序控制的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)程序框架。
[0026]圖10是按鍵中斷服務(wù)程序框架。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0028]圖1為基于STM32的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括封裝在PCB板上的STM32 ARM系統(tǒng)、溫度測(cè)量模塊、濕度測(cè)量模塊、氣壓與海拔高度測(cè)量模塊、風(fēng)速與風(fēng)向測(cè)量模塊、光照強(qiáng)度和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度測(cè)量模塊、時(shí)鐘芯片、EEPROM、液晶顯示、獨(dú)立按鍵和RS232串口通信模塊；所述溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓與海拔高度傳感器、光強(qiáng)傳感器、輻射傳感器、時(shí)鐘芯片、EEPROM、液晶顯示、獨(dú)立按鍵和RS232串口分別與STM32連接。
[0029]本微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選擇了通用的STM32來(lái)實(shí)現(xiàn)完成設(shè)計(jì)。STM32是意法半導(dǎo)體公司推出的高性能，低功耗，低成本的微控制器。STM32系列基于ARM的Cortex-M3內(nèi)核，按照性能分類，可以分為STM32F101基本型和STM32F103增強(qiáng)型。本系統(tǒng)采用的是STM32F103VET6，增強(qiáng)型，32位基于ARM內(nèi)核的帶512KB閃存的微控制器芯片。它具有很強(qiáng)悍的處理功能，最高頻率可以達(dá)到72MHZ，帶4個(gè)片選的靜態(tài)存儲(chǔ)器控制。支持CF卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND儲(chǔ)存器，并行的LCD接口，兼容8080/6800模式。多達(dá)112快速I/O端口，所有的外部端口都可以映射到16個(gè)外部中斷；幾乎所有端口均可容忍5V，多達(dá)13個(gè)通信端口，2個(gè)接口，5個(gè)USART接口(支持IS07816，LIN，IrDA接口和調(diào)制解調(diào)控制)，3個(gè)SPI接口( 18M位/秒)，2個(gè)可以復(fù)用位接口，CAN接口，USB2.0全速接口，SDIO接口，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器(高達(dá)512K字節(jié)的閃存和64K字節(jié)的SRAM)，片內(nèi)集成3個(gè)12位ADC，4個(gè)通用的16位定時(shí)器和2個(gè)PWM定時(shí)器。STM32F103XX大容量增強(qiáng)型系列工作于_40度到+105度的溫度范圍，供電電壓2.0V到3.6V,—系列的省電模式保證低功耗的要求。
[0030]本微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中溫度傳感器采用鉬電阻PT100和AD7794芯片組成的采集模塊，如圖2所示。目前常用的溫度傳感器主要有模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式的溫度傳感器主要有PT100，它精度高，性能穩(wěn)定，工作溫度在-200°C?650°C之間，出于氣象探測(cè)具有一定精度的要求，普通的數(shù)字傳感器不能達(dá)到高精度的要求，所以采用AD7794和PTlOO組成的溫度采集模塊。AD7794是ADI公司推出的高分辨的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，AD7794適合高精度測(cè)量應(yīng)用中的低功耗，低噪聲，完整模擬前段，內(nèi)置一個(gè)低噪聲24位的6路差分輸入的；還集成了片內(nèi)低噪聲儀表放大器，因而可直接輸入小信號(hào)到ADC。片內(nèi)內(nèi)置一個(gè)精密低噪聲、低溫漂帶隙基準(zhǔn)電壓源，也可采用最多兩個(gè)外部差分基準(zhǔn)源，片內(nèi)特性包括可編程的激勵(lì)電流源，熔斷電流控制和偏置電壓產(chǎn)生器，通過(guò)低端電源開(kāi)關(guān)可用來(lái)在兩次轉(zhuǎn)換之間關(guān)斷橋式傳感器，從而使系統(tǒng)功能降到最低，輸出速率可在4.17HZ至470HZ的范圍內(nèi)變化，供電電壓采用2.5V至5.25V供電，其時(shí)鐘信號(hào)端口，數(shù)據(jù)寫(xiě)入端口和數(shù)據(jù)輸出端分別與STM32F103RBT6的PA3，PA5，PA6相連。AD7794的AINl+和AINl-用于采集鉬電阻的模擬電壓，基準(zhǔn)源為REFl+和REF1-。
[0031]本微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中濕度傳感器采用HSllOl電容式濕度傳感器，它典型的供電電壓為5V，穩(wěn)定性好、精度高、外帶防護(hù)罩、抗靜電、防灰塵、并可抵抗氨水、氯氣等，可測(cè)量的濕度范圍為1%?100%RH，精度可達(dá)±2%RH，符合普通氣象測(cè)量的要求。當(dāng)相對(duì)濕度變化時(shí)HSl 101的相對(duì)電容改變，相對(duì)電容大小的改變會(huì)導(dǎo)致充放電時(shí)間的變化，測(cè)量時(shí)僅需要根據(jù)充放電頻率即可計(jì)算出相對(duì)濕度。如圖3所示，相對(duì)濕度測(cè)量通過(guò)555多諧振蕩電路實(shí)現(xiàn)，HSllOl作為電容變量接在LM555CN芯片的2腳和5腳之間，管腳7用作電阻R4的短路，等量電容HSl 101通過(guò)R3、R5充電到門限電壓(約0.67V)，通過(guò)R3放電到觸發(fā)電平，然后R3通過(guò)7短路到地，傳感器由不同的電阻R3、R4充放電，形成充放電循環(huán)，形成方波，由輸出腳傳送STM32的IO 口 PB5，測(cè)得方波頻率，根據(jù)HSllOl的換算關(guān)系，轉(zhuǎn)換成濕度值。
[0032]本微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中氣壓與海拔高度測(cè)量模塊選用BOSCH公司生產(chǎn)的具有溫度補(bǔ)償能力的集成數(shù)字氣壓傳感器BMP085，它包含電阻式壓力傳感器、AD轉(zhuǎn)換器和控制單元，其中控制單元包括EPPROM和I2C接口。該數(shù)字壓力傳感芯片的供電電壓為1.8V?3.6 V，它具有超低功耗(標(biāo)準(zhǔn)工作模式下5mA;待機(jī)電流0.1mA)、高精度(低功耗模式下分辨率為0.06hPa)和高可靠性，已廣泛應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)、GPS精準(zhǔn)導(dǎo)航、垂直速度指示和風(fēng)扇功率控制等領(lǐng)域，其經(jīng)濟(jì)性和適用性均符合本設(shè)計(jì)的要求，BMP085的輸出與外加壓強(qiáng)成正t匕，測(cè)量范圍是300?IIOOhPa,完全校準(zhǔn)數(shù)字輸出，在完成采樣后，通過(guò)I2 C總線直接將數(shù)據(jù)傳送給STM32。氣壓測(cè)量電路如圖4所示。BMP085提供了氣壓-海拔高度轉(zhuǎn)換公式，海拔高度，利用該公式配合傳感器測(cè)量的氣壓值能夠較好地得到海拔高度這一氣象要素。
[0033]風(fēng)速測(cè)量傳感器選用CS3144霍爾開(kāi)關(guān)集成電路，它是運(yùn)用半導(dǎo)體集成電路技術(shù)制造出的磁場(chǎng)敏感電路，它的組成有電壓調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、差分放大電路、思密特觸發(fā)器、溫度補(bǔ)償電路以及集電極的開(kāi)路輸出，它的輸入是磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度，輸出的是數(shù)字電壓信號(hào)。為測(cè)量風(fēng)速，選用三風(fēng)杯式風(fēng)速組件，在風(fēng)杯的旋轉(zhuǎn)體上加上小磁鋼，小磁鋼體積小，質(zhì)量小，磁鋼強(qiáng)，其磁場(chǎng)適合于被霍爾傳感器接受，且方便屏蔽環(huán)境里的其他磁場(chǎng)，也可以減小機(jī)械系統(tǒng)對(duì)最后的感應(yīng)量的影響，從而使測(cè)量更加精確。風(fēng)速測(cè)量電路如圖5所示，由CS3144接收磁場(chǎng)強(qiáng)度輸出數(shù)字信號(hào)再由LM393轉(zhuǎn)化成為脈沖，最后傳送到STM32的I/0 口，小磁鋼每次轉(zhuǎn)過(guò)一圈，就會(huì)輸出一個(gè)脈沖給單片機(jī)接收，利用STM32計(jì)數(shù)，得每秒鐘轉(zhuǎn)的圈數(shù)，再轉(zhuǎn)換成當(dāng)前的風(fēng)速。利用電壓比較器LM393還可以起到調(diào)節(jié)霍爾元件靈敏度的作用，調(diào)節(jié)電位器，反向輸入端的比較電壓相應(yīng)變化，比較的電壓變低時(shí)，輸入的數(shù)字信號(hào)很小也會(huì)輸出脈沖，相應(yīng)的靈敏度變高，反之則靈敏度變低。[0034]為了達(dá)到較好的測(cè)量效果，選擇增壓式光電編碼器CHA3806進(jìn)行風(fēng)向的測(cè)量，增壓式光電編碼器一般輸出A、B、Z三路脈沖信號(hào)，Z信號(hào)主要用于同步或調(diào)零，A、B信號(hào)包含了被測(cè)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速率等信息，它的機(jī)械構(gòu)造相比而言是簡(jiǎn)單的，機(jī)械平均壽命可在幾萬(wàn)小時(shí)以上，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，有600分辨率的編碼盤，測(cè)量范圍在(T360°，滿足測(cè)量要求。在光電編碼器的旋轉(zhuǎn)軸上加上很大的風(fēng)向標(biāo)，當(dāng)風(fēng)向標(biāo)角度變化時(shí)，光電編碼器就會(huì)發(fā)出A、B兩路相位差90°的數(shù)字脈沖信號(hào)。當(dāng)角度為正轉(zhuǎn)時(shí)A超前B為90°，反轉(zhuǎn)時(shí)則B超前A為90°。輸出的數(shù)字脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)和角度位移量的關(guān)系為正t匕。因此，通過(guò)對(duì)脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)就能計(jì)算出相應(yīng)的角位移量。風(fēng)向測(cè)量電路如圖6所示。
[0035]光電編碼器的輸出A、B向脈沖接到STM32的I/O端口，固定選擇某一個(gè)光電編碼器位置朝向北，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)位置，A發(fā)出一個(gè)脈沖被單片機(jī)接收，此時(shí)STM32會(huì)判別B脈沖此時(shí)為高電平還是低電平。如果B是高電平，則此時(shí)光電編碼器為正轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)加I ;否則光電編碼器編碼器反轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)減1，計(jì)數(shù)等于600時(shí)歸零，同樣的小于0的角度則從599開(kāi)始減去，最終的計(jì)數(shù)值乘以0.6，這樣就測(cè)算出了風(fēng)向。為了直觀的看出風(fēng)向，按照風(fēng)向表示法，以0°為正北，每隔22.5°為一類，分別表示，北風(fēng)、北東北風(fēng)、東北風(fēng)、東東北風(fēng)、東風(fēng)、東東南風(fēng)、東南風(fēng)、南東風(fēng)、南風(fēng)、南西南風(fēng)、西南風(fēng)、西西南風(fēng)、西風(fēng)、西西北風(fēng)、西北風(fēng)、北西北風(fēng)，液晶顯示時(shí)風(fēng)的類型和偏轉(zhuǎn)角一同顯示。
[0036]本微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中光強(qiáng)模塊的主要部件是BH1750FVI，這是一種16位數(shù)字輸出型環(huán)境光強(qiáng)度傳感器集成芯片，其具有兩線式串行總線接口，內(nèi)置了 16位AD轉(zhuǎn)換器，功耗低，集成度高，不需任何輔助器件就能夠完成光照度測(cè)量，設(shè)計(jì)人員無(wú)需考慮傳感器標(biāo)定、信號(hào)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等過(guò)程，只需通過(guò)I2C BUS接口完成傳感器設(shè)置與照度讀取等操作。BH1750FVI光源依賴性弱，受紅外線影響很小，能夠測(cè)量范圍廣泛的輸入光(相當(dāng)于I?65536勒克斯)，可對(duì)廣泛的亮度進(jìn)行I勒克斯的高精度測(cè)定。利用它的高分辨率可以探測(cè)較大范圍的光強(qiáng)度變化，能夠根據(jù)收集的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整液晶或者鍵盤背景燈的亮度。BH1750FVI工作電壓為2.4?3.6V，典型的測(cè)量時(shí)間為120ms。STM32通過(guò)BH1750FVI采集環(huán)境光的強(qiáng)弱的數(shù)據(jù)。STM32和BH1750FVI之間的通信使用標(biāo)準(zhǔn)的I2C協(xié)議，STM32通過(guò)內(nèi)部包含的I2C通信接口與BH1750FVI的I2C接口相連，容易實(shí)現(xiàn)編程與控制。如圖7所示，BH1750FVI只占用STM32兩個(gè)I/O接口，其中時(shí)鐘端SCL，數(shù)據(jù)端SDA分別外接到了 STM32的 PCl 和 PC2 口。
[0037]WE300太陽(yáng)輻射傳感器是一種高精度日射強(qiáng)度計(jì)，由氣泡水準(zhǔn)儀，較平螺釘和高質(zhì)量安裝支架組成。該探測(cè)器采用了高穩(wěn)定性硅光電探測(cè)器(藍(lán)光增強(qiáng))來(lái)獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)。太陽(yáng)輻射傳感器標(biāo)配25英尺海洋級(jí)電纜，最長(zhǎng)可定制500英尺，該傳感器采用4-20毫安兩線制輸出。該器件是由12V電源供電，通過(guò)在精密電阻與AD7794測(cè)量4-20毫安電流，折算出太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度。如圖8所示，WE300通過(guò)輸出電流給R2，R2為精密電阻，低溫漂，長(zhǎng)期穩(wěn)定，AD7794通過(guò)AIN2+和AIN2-輸入通道采集R2兩端的電壓值，算出電流實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，基準(zhǔn)源采用+5V。
[0038]本微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中鍵盤模塊采用6個(gè)獨(dú)立按鍵，分別對(duì)應(yīng)觀測(cè)、查詢、儲(chǔ)存、自動(dòng)測(cè)量、上、下6個(gè)功能。上、下鍵用于在查詢功能中看不同時(shí)期的測(cè)量值。液晶顯示模塊采用低功耗12864液晶，3.3V供電，打開(kāi)背光時(shí)工作電流約10mA，關(guān)閉背光工作電流小于1mA。觀測(cè)時(shí)實(shí)時(shí)顯示溫度、濕度、氣壓、光照；查詢時(shí)，現(xiàn)實(shí)記錄的測(cè)量值和測(cè)量時(shí)間；自動(dòng)測(cè)量時(shí)，可由STM32控制，關(guān)閉背光，減少電能消耗，達(dá)到低功耗效果。時(shí)鐘模塊采用低功耗芯片DS1302，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、念年及閏年補(bǔ)償進(jìn)行計(jì)數(shù)，擴(kuò)展萬(wàn)年歷功能顯示，功耗低，2.5V供電時(shí)，功耗小于300nA，且精度較高，滿足系統(tǒng)需求。EEPROM模塊由于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)較多，選用儲(chǔ)存空間較大，成本較低的AT24C256儲(chǔ)存器。這種EEPROM具有32KB容量，通過(guò)I2C總線與STM32相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存與讀取。RS232實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信工作，成功的將大量測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸給PC機(jī)做數(shù)據(jù)處理和分析。
[0039]本微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)的初始化、溫度數(shù)據(jù)采集、濕度數(shù)據(jù)采集、氣壓與海拔高度數(shù)據(jù)采集、風(fēng)速采集，風(fēng)向判定，光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)采集、太陽(yáng)輻射采集，時(shí)鐘芯片、液晶顯示、儲(chǔ)存、按鍵等12大模塊，主要流程如圖9所示。系統(tǒng)初始化以后，各個(gè)傳感器開(kāi)始采集數(shù)據(jù)、時(shí)鐘芯片開(kāi)始計(jì)時(shí)、STM32開(kāi)始處理數(shù)據(jù)、液晶開(kāi)始實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)。當(dāng)觸發(fā)不同的功能按鍵，系統(tǒng)進(jìn)入按鍵中斷，執(zhí)行儲(chǔ)存、查詢數(shù)據(jù)等功能。按鍵中斷服務(wù)程序如圖10所75。
[0040]STM32F103優(yōu)勢(shì)在于它的低功耗特性，本系統(tǒng)程序按照低功耗方式設(shè)計(jì)。除了必要的設(shè)備初始化以外，其余程序(鍵盤觸發(fā)、定時(shí)器、A/D轉(zhuǎn)換)均在中斷中完成。單片機(jī)大部分時(shí)間處于低功耗模式中，只有中斷被觸發(fā)時(shí)，才被喚醒，這一設(shè)計(jì)方案大大降低了系統(tǒng)功耗。為了進(jìn)一步降低功耗，當(dāng)不觀測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，可以使系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)測(cè)量模式，單片機(jī)控制液晶，關(guān)閉其背光，減少功耗。
[0041]綜上所述，本實(shí)用新型所涉及的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用時(shí)，采用的各要素測(cè)量模塊均為微型化模塊，可用普通5V鋰電池供電，具有低功耗、微型化、便攜式、低成本的特點(diǎn)，穩(wěn)定性高，同時(shí)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、回溯查詢、與上位機(jī)通信等功能，特別適應(yīng)于各種小區(qū)域的氣象要素測(cè)量，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【權(quán)利要求】
1.一種微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括ARM處理器、溫度測(cè)量模塊、濕度測(cè)量模塊、氣壓與海拔高度測(cè)量模塊、風(fēng)速與風(fēng)向測(cè)量模塊、光照強(qiáng)度和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度測(cè)量模塊、時(shí)鐘芯片、EEPROM、液晶顯示、獨(dú)立按鍵和RS232串口通信模塊；所述微型化的溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓和海拔高度傳感器、風(fēng)速與風(fēng)向傳感器、光照度與輻射傳感器、時(shí)鐘芯片、EEPROM、液晶顯示、獨(dú)立按鍵和RS232串口通信模塊分別與ARM處理器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述ARM處理器為低功耗的STM32芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度測(cè)量模塊為鉬電阻PTlOO和AD7794芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述濕度測(cè)量模塊為電容式濕度傳感器HSllOl芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述氣壓與海拔高度測(cè)量模塊為低功耗數(shù)字氣壓傳感器BMP085芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述風(fēng)速的測(cè)量模塊為CS3144霍爾開(kāi)關(guān)集成電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述風(fēng)向的測(cè)量模塊為增壓式光電編碼器CHA3806。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述光照強(qiáng)度測(cè)量模塊為光照度傳感器為BH1750FVI芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽(yáng)輻射測(cè)量模塊為輻射傳感器為WE300芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型化氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述液晶顯示器為低功耗LCD12864芯片，所述時(shí)鐘模塊為低功耗DS1302芯片，所述串口通信模塊為RS232。
【文檔編號(hào)】G01W1/04GK203385873SQ201320424856
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】張加宏, 吳雨生, 顧芳, 劉清惓, 楊鎮(zhèn)博 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)