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基于DSP的小型气象站的硬件设计

基于DSP的小型气象站的硬件设计

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基于DSP的小型气象站的硬件设计

1

王青松,高

12明,汪桂霞

(1.西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032;2.西安工业大学北方信息工程学院,陕西西安710032)

要:针对大气参数测量的要求与测量方法,结合DSP的工作原理,研究了DSP在大气参数测量系统

的应用。提出了一种测量大气参数的设计,通过硬件设计和软件设计,结合DSP开发调试环境,设计出能

风速、大气温度、大气湿度和大气气压等大气参数的小型气象站。通过对设计的样机进行测试,测量风向、

在大气参数的测量范围、分辨率和精度方面基本满足小型气象站的要求。由于DSP自身的优点,使得设功耗低、实时测量和抗干扰能力强等特点。计的小型气象站还具有便携性、

关键词:大气参数;数字信号处理器;气象站中图分类号:TH744.41

文献标识码:A

文章编号:1000—9787(2010)07—0072—03

HardwaredesignofsmallweatherstationbasedonDSP*

xia2WANGQing-song1,GAOMing1,WANGGui-(1.SchoolofPhotoelectricalEngineering,Xi’anTechnologicalUniversity,Xi’an710032,China;2.NorthInstituteofInformationEngineering,Xi’anTechnologicalUniversity,Xi’an710032,China)Abstract:ApplicationofDSPinatmosphericparametersmeasurementsystemisresearched,aimedattherequirementsformeasuringatmosphericparametersandmeasurementmethods,combinedwiththeworkprincipleofDSP.Adesignformeasuringatmosphericparametersispresented.Throughhardwareandsoftwaredesign,combinedwiththeexploitinganddebuggingenvironmentofDSP,asmallweatherstationwhichcouldmeasurewindspeed,airtemperature,atmospherichumidityandatmosphericpressureisdesigned.Throughwinddirection,

testingthedesignedprototype,theatmosphericparametersmeasurementrange,resolutionandprecisioncanmeetthebasicrequirementsofasmallweatherstation.TheDSP’sadvantagesmakethedesignedsmallweatherstationalsohasadvantagessuchasgoodportability,lowpowerconsumption,real-timemeasurementandthecharacteristicsofstronganti-interference.

Keywords:atmosphericparameters;digitalsignalprocessor(DSP);weatherstation

气参数的实时测量,并具有了功耗低、便携性好和抗干扰能力强的特点。1

气象站工作原理和硬件框图

进行大气参数测量的气象站主要由传感器、信号调理DSP系统和电源模块4部分组成,电路、如图1所示。

由于所测的大气参数都是非电量,而测量结果是建立所以,在气象站中针对每一个大在对电信号进行处理得到,

气参数都采用了相应的传感器进行非电量到电量的转换。传感器的输出因为其工作原理不同而不同,本文根据实际对传感器的输选择的传感器设计了不同的信号调理电路,

出有针对性的进行滤波,I/V变换,脉冲稳幅和电压放大使得传感器的输出经信号调理电路之等不同形式的调理,

后满足DSP芯片上A/D转换器的输入模拟电压的范围或

用来进行大气参数测量的小型气象站广泛应用于气象服务、大气实验、通信和农业等领域,测量的大气参数主要包括风速、风向、大气湿度、大气温度和大气压力等。由于大气参数的自身特点,使得小型气象站在便于携带、实时测量、功耗和抗干扰能力等方面的有较高的要求。在数字信DSP)出现之前,号处理器(digitalsignalprocessor,小型气象站主要是以MCS—51单片机为核心的数据采集和处理系统,面对大量的气象数据,单片机数据快速处理能力的不足暴露了出来,而DSP因为其自身的硬件结构使得它能够快速进行数据处理,弥补了单片机的不足。基于DSP的小型气象站是结合了DSP的工作原理、大气参数的测量方法和小型气象站的自身特点而提出的一种新设计,能够进行大

收稿日期:2010—05—10

*基金项目:国防基础科研计划资助项目(B22200061084)

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