. .. .基于单片机的气象监测仪毕业设计目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)绪论 (1)1 结构设计与方案选择 (2)1.1 基于Internet的现代传动远程控制系统结构 (2)1.2 方案选择 (2)1.2.1 远程通信方案的选择 (2)1.2.2 变频器与计算机串行通信方案的选择 (2)2 硬件设计 (3)2.1 单机控制 (3)2.1.1 硬件配置 (3)2.1.2 控制框图 (3)2.2 多机控制 (3)2.3 远程控制 (3)……结束语 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录1 变频器参数设定程序代码 (28)附录2 VC程序源代码 (29)第一章地面自动气象监测仪的现状目前中国气象局开展的地面气象监测要素包括云、能见度、天气现象、气压、空气温度、空气湿度、风速、风向、降水、雪深、蒸发、辐射、日照、地温、冻土、电线积水和地面状态。
能实现仪器自动监测的气象要素有能见度、气压、空气温度湿度、风向、风速、降水、蒸发、辐射、日照和地温，其他气象要素监测只能通过人工观测实现。
本研究仅对能实现地面自动气象监测的仪器进行研究。
1.1 国地面气象监测仪现状我国地面气象监测仪主要有常规地面人工检测仪器和地面自动气象站两大类。
在功能齐全和性能稳定方面，与国际上同类产品基本一致，都能满足气象要素检测的要求，国研发出的仪器具有明显的价格优势，技术支持和售后服务良好，维护成本低。
目前气象系统使用常规地面气象仪器有EN2型测风数据处理仪，SJ1型虹吸式雨量计，DWJ1型自动温度计，DHJ1型自动湿度计，DYJ1自动气压计和最新研制出并投入气象业务使用的自动气象站等。
气象仪器的趋势都是往数字化、智能化、集成化发展。
1.1.1 EN2型测风数据处理仪EN2型测风数据处理仪用于气象台站观测记录地面风，由微型打印机、液晶显示器、键盘、风速风向传感器接口、上位机接口、可选的外接显示器接口、微型处理板和电源等部件组成。
主要特点：1、风速测量围大，风向测量精度高，尤其适合沿海、高山等高强风地区。
2、部数据存贮器可存贮2个月的气表1容及2天的风向风速连续数据，即使打印机损坏，数据记录仍可查血。
3、具有4个报警风速点。
4、增加了大风组报、加密报，可选择打印次数。
5、装有串行通讯接口，配有本公司开发的微机专用数据处理软件，仪器使用更方便，操作更直观。
主要功能：1、自动打印整点前十分钟平均风速及最多风向；并在8个整点前6分钟自动打印二分钟平均风速和风向；二十点自动打印全天4次二钟风速合计及平均值；全天24个整点十分钟风速合计及平均值；全天最大风速风向及发生时间；全天极大风速风向及发生时间。
2、自动进行4个风速点（自设、20m/s、24m/s、28m/s）的报警，定时自动打印大风组报、加密报。
当风速大于报警风速时自动发出报警音响信号，并打印出报警标志、风向风速和时间；当风速小于报警风速的连续时间达到规定值时，打印出报警解除标志及解除时刻的风向风速和时间，并发出音响信号。
3、显示和设置时间，显示和设置大风报警风速，显示瞬时风向风速、当前二分钟、十分钟平均风速和最大风向；当天最大风速风向和发生时间，当天的极大风速风向和发生时间，当天整点十分钟平均风速合计。
存贮2个月的气表容及2天的连续风向风速数据。
可随时显示2个月任一天任意整点的风向风速，任一天最大风速风向及发生时间，极大风速风速及发生时间。
4、可将EN-2数据通过接口输入微机，进行实时观测或由计算机处理成日报表、月报表、风向频率玫瑰图、风速频率图、连续曲线等。
打印输出的月报表与气表1格式相同。
主要技术指标：1、环境温度围为0-45℃；2、相对湿度不大于95%RH；3、风速测量围为0-90m/s；4、风向测量围0-360度；5、风速处理精度为0.1m/s；6、风向分辨度为3度；7、时钟误差小于3S/日。
1.1.2 SJ1型虹吸式雨量计SJ1虹吸式雨量计用于气象台连续自动记录大气中的液体降水量，降水起止时间和降水强度。
利用虹吸原理排出浮子塞降水，最大优点：节约能源，降水有记录，不需要人工守候，精度高，但必须定时到现场去更换记录纸。
主要技术指标：盛水口径200+0.6mm，将于强度0.05-4mm/min，钟筒转一周26hr，记录误差±0.05mm，走时误差：±5min,尺寸350x1182mm，重量17kg。
1.1.3 DWJ1型自动温度计DWJ1型自动温度计用于气象台站连续记录近地面某一段时间空气温度变化，有日记和周记两种型号。
主要技术参数：测量围-35~+45℃，准确度小于±1℃，记录周期：26h（日记DWJ1）、176h(周记DWJ1-1),外形尺寸330x125x195mm，重量小于3kg。
1.1.4 DHJ1型自动湿度计DHJ1型自动湿度计用于气象台站、国防、部队、科研、农业、林业、环境监测、教学、仓库、实验室、档案等有关部门用来连续记录地面某一段时间空气相对湿度变化的仪器。
主要技术参数：测量围-30%~100%RH，准确度小于±5%RH，记录周期26h(日记DHJ1)、176h（周记DHJ1-1），外形尺寸334x233x195mm，重量小于3kg。
1.1.5 DYJ1自动气压计DYJ1自动气压计是一组真空膜盒作为感应元件，用来连续记录近地面某一段时间大气压力变化的仪器。
该仪器适用于气象台站、科研、农业、环境监测、教学、实验室等有关部门。
主要技术参数：测量围880-1070hPa(DYB1)，680-1030hPa（DYB1-1）,最小分度值0.05hPa,准确度±0.2hPa,使用温度：-15~+45℃，仪器尺寸半径为64x1150mm（DYB1）,半径为64x1120mm（DYB1-1）,重量小于5kg。
1.1.6 自动气象站自动气象站是近年来才研制出来并投入气象业务使用的综合气象探测仪，可对地面多种气象要素进行自动采集、计算、处理、存储和通信。
该仪器适用于气象台站、军事、海运、航空、环保等部门气象探测需要。
该仪器由数据采集器、各种气象要素传感器、供电系统、存储器、LED显示屏、通信单元、键盘等组成，其主要性能参数见表1-1。
1.2国外地面气象监测仪器现状国外一些发达国家在气象监测方面使用的地面气象仪器也存在一些差异，其中美国、德国和芬兰的产品在性能技术上代表当今世界的先进水平。
今年来，欧美等发达国家已经相继研发出集成度较高的地面自动气象监测仪，并进入我国地面气象观测领域。
因为其价格昂贵，技术支持和售后服务得不到保证，维护成本高，所以目前在国还没有广泛应用。
1.2.1 EasiData Mark 4型自动气象站该型号自动气象站为澳大利亚Environdata公司的产品，是一种模块式的地面自动气象监测系统，可以完成对多个气象要素的实时测量和存储的气象站，用于气象部门所属地面观测站，还可以用于环境监测、民航、海运、军事、农林、水文、盐场、大型厂矿、大型运动设备等需要气象要素测量及实时气象数据采集处理的场合。
其标准配置主要包括如下各部分：风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、雨量传感器、数据处理器、三脚架和桅杆、电缆和软件光盘。
其中数据处理器有下列特点：非易失性存储、数据平均周期可选、12位数模转换、两种报警输出方式和Modem传输方式。
具有128KB的存储容量。
另外带有120V交流电源适配器和RS232串行端口，方便与计算机连接，同时为了便于野外或远距离使用，具有交流电和太阳能供电两种方式，配可充电后备电池，以防止气象站连续工作时突然断电。
1.2.2 WS-16模块化气象站WS-16模块化气象站是美国一家公司的产品，是一种操作简便的，可实时监测记录多种气象参数的系统。
标准配置包括：风速、风向、空气温度、相对湿度、大气压、降雨量、数据采集器、三角支架、线缆和基本装配和设置软盘。
其传感器指标如表1-2。
1.2.3 MAWS系列气象站目前全世界的70多个国家和20多个地区和组织基本上都是使用芬兰VAISALA公司的气象产品进行气象观测，自动气象站也不例外。
VAISALA公司自动气象站的代表系列是MAWS系列，目前在全球的大多数国家和地区使用的是MAWS201系列，该系列现已发展到了MAWS301、MAWS410系列。
与国产自动气象站相比，国的自动气象站和气象传感器具有如下特点：1、气象传感器技术先进，产品精确性和稳定性优越，除基本的六要素传感器外，土壤和水的温度、太阳辐射、土壤湿度、能见度、云等要素的传感器已经有成熟的产品出现。
2、自动气象站可以根据用户的不同需要增减传感器的种类和数量，实际操作简便。
采用通用的数据传输格式，用户能自由配置数据的输出格式。
基本满足世界各国各种业务应用的需要。
3、自动气象站采用良好的防护措施，能够适用于各种复杂环境。
在装备使用的机动性、操作的便捷性、维修的快捷性、恶劣环境的适应性等方面都做得比较好。
4、尽管国外自动气象站和传感器性能优越，但是通过进口自动气象站在中国长期运行来看，其硬件和软件的表现都不尽如人意。
这是因为国外自动气象站的结构、传感器和软件等都是针对当地的具体情况设计的，并不完全符合我国的实际枪口。
1.3地面气象监测仪发展趋势在地面气象监测仪器方面，正向高集成的综合地面观测方向发展，基本技术原因，地面所有观测气象要素还不能全部实现自动观测。
目前国外一些发达国家已研发出技术先进集成度较高的产品，但不适合我国国情，主要表现在价格昂贵，技术支持和售后服务得不到保证，维护成本高。
针对这种情况，通过学习国外先进技术，研发既适合我国国情又尽可能与国际接轨的检测仪器，满足我国地面气象观测的需求。
根据中国气象局第二代地面自动观测站的功能规格书要求，地面自动气象监测仪的发展应具有以下特点：a、高新技术的应用本研究充分运用最先进的气象传感器技术、微电子技术、计算机技术和现代无线通信技术，是计算机技术、微电子技术和气象探测技术的集成。
开发地面自动气象监测仪集成当今成熟的、稳定的、先进的电子测量、数据传输和控制系统技术，设计基于现代总线技术和嵌入式系统技术构建的自动气象站，满足地面气象观测多要素自动观测。
b、产品统一系列化注重各气象要素探测系统集成，仅能单气象要素能独立探测，更加注重多种气象要素的综合探测，能统一标准进行集成，未来的地面气象监测仪将由气象传感器、数据采集系统、数据处理系统、通信系统和数据发布系统等部分组成。
c、适应性强地面自动气象监测仪适应地温到高温，低湿到高湿野外环境的变化，也能在高盐分腐蚀海洋环境中应用。
d、性能价格比高在重视高新技术含量的仪器开发同时，注重适当价格器件的选项，开发并生成出适合我国国情的仪器产品，满足现代气象探测业务的需要。