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基于GPRS无线通讯的便携式气象仪的设计与实现

作　者: 祝文静
导　师: 郭业才
学　校: 安徽理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 无线通讯 自动气象仪 下位机 上位机
分类号: TH765
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


气象事业是科技型、基础性社会公益事业,气象服务是气象事业的出发点和归宿点。气象服务为我国经济建设、社会发展和保护人民生命财产安全做出了巨大贡献。我国的气象灾害种类较多、活动频繁,各种气象灾害影响粮食生产,甚至直接影响我国经济和环境的可持续发展。为了加强对极端气候事件的监测能力,提高对气候变化的定量描述和预估水平,迫切需要开展性能好、精度高、长期稳定的气象监测站对气候系统进行长期连续观测。目前,我国的有线遥测自动气象站越来越多的应用到气象部门。但在条件艰苦的高山、沙漠、海岛等不适宜人员值守的地区,就需要大量采用自动采集、无线传输(GPRS、卫星通信)的自动气象站。随着无线通信技术的快速发展,尤其近年3G技术的广泛应用,使气象数据无线传输成为了可能。本文将介绍运用GPRS无线通信的自动气象站数据采集技术。本文首先介绍了整个系统的硬件和软件架构并且依次对温度、湿度、风速、风向、气压、海拔等要素传感器的功能模块做了详细介绍；然后分别介绍了下位机和上位机的软件框架结构及具体工作流程；最后介绍了具体调试过程和结果。本文主要设计了一个基于GPRS的六要素的便携式无人值守自动气象仪,并实现了气象要素采集的自动化和网络化。利用AVR Atmegal28单片机和温湿度、气压、风速、风向传感器采集数据,通过GRPS模块将数据上传,利用Internet将数据传给上位机,配合上位机的软件,可以实时测量气象数据。文中采用的单片机是一款基于精简指令结构的8位低功耗CMOS微处理器,具有极低功耗和高效的优点；采用DHT11数字温湿度传感器来测量温湿度,温湿度测量范围分别是：0-50℃和20-90%HR；采用BMP085压力传感器来测量压力和海拔,测量范围分别是：300-1100hpa和+9000m--500m；采用LSM303DLH芯片来测量风向；采用三杯式数字脉冲传感器来测量风速,测量范围：0-40m/s。上位机在MFC框架下用C++语言实现,下位机利用C语言实现。在联机调试过程中,碰到了很多问题,经过细心检查和调试,最终实现了在无人值守的情况下自动上传气象数据的功能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-17
  1.1 课题背景  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-14
    1.2.1 国内现有的便携式气象站普遍存在不足  13-14
  1.3 便携式气象仪系统设计的目的及意义  14
  1.4 便携式气象仪系统的技术基础  14-17
    1.4.1 GPRS通信简介  14-15
    1.4.2 GPRS通信系统的典型结构  15-17
2 便携式气象仪系统的整体架构  17-19
  2.1 便携式气象仪系统的硬件结构  17
  2.2 便携式气象仪系统的软件架构  17-18
  2.3 本章小结  18-19
3 便携式气象仪系统硬件电路设计  19-40
  3.1 便携式气象仪系统的硬件组成介绍  19-39
    3.1.1 微控制器电路  19-25
    3.1.2 MG2639模块电路  25-27
    3.1.3 DHT11模块电路  27-30
    3.1.4 BMP085模块电路  30-33
    3.1.5 LSM303DLH模块电路  33-37
    3.1.6 风速传感器电路  37-39
    3.1.7 电源模块电路  39
  3.3 本章小结  39-40
4 便携式气象仪系统软件设计  40-60
  4.1 系统软件分析  40
  4.2 驱动层  40-52
    4.2.1 MG2639驱动  40-42
    4.2.2 DHT11驱动  42-46
    4.2.3 BMP085驱动  46-51
    4.2.4 LSM303DLH驱动  51
    4.2.5 风速传感器驱动  51-52
  4.3 系统层  52-55
  4.4 应用层  55-59
  4.5 本章小结  59-60
5 系统上位机软件  60-66
  5.1 上位机软件分析  60
  5.2 UDP数据接收  60-63
  5.3 主线程的数据处理  63-65
  5.4 本章小结  65-66
6 系统调试及运行  66-76
  6.1 系统软件调试  66-67
    6.1.1 创建项目工程  66-67
    6.1.2 程序的编译  67
  6.2 系统联机调试  67-68
  6.3 硬件调试过程  68-75
  6.4 本章小结  75-76
7 总结与展望  76-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
作者简介及读研期间主要科研成果  82

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 地球科学仪器 > 气象仪器
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