小型气象站的工作原理和硬件框图

       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。在数字信号处理器( digital signal processor，DSP) 出现之前，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。

       小型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、信号调理电路、DSP 系统和电源模块 4 部分组成，如图 1 所示。由于所测的大气参数都是非电量，而测量结果是建立在对电信号进行处理得到，所以，在气象站中针对每一个大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，本文根据实际选择的传感器设计了不同的信号调理电路，对传感器的输出有针对性的进行滤波，I/V 变换，脉冲稳幅和电压放大等不同形式的调理，使得传感器的输出经信号调理电路之后满足DSP芯片上A /D转换器的输入模拟电压的范围或者 I/O 端口的电平要求。DSP 系统由 DSP 芯片，DSP 外围复位电路、振荡电路、复位电路和串行通信口组成。DSP 系统主要进行模拟量输入通道选择，A/D 转换，信号处理，对气象站其他组成部分的控制以及和上位机进行串行通信。电源模块为 DSP 系统和气象站其他组成部分提供稳定的直流电压。