基于单片机的智能模拟气象站的设计
基于单片机的气象信息实时监测系统设计
基于单片机的气象信息实时监测系统设计气象是人们日常生活中非常重要的一部分，无论是农业生产、交通出行、还是城市规划和环境保护，都需要依赖气象信息的实时监测和分析。
如今，随着科技的不断发展和应用领域的不断扩展，基于单片机的气象信息实时监测系统也越来越受到人们的关注，成为了一种新兴的测量技术。
一、气象信息实时监测系统的介绍基于单片机的气象信息实时监测系统是一种集测量、记录、传输和处理于一体的综合性气象监测系统，通常包括温度、湿度、风速、风向、降雨量等多种气象因素的检测和测量模块，以及数据传输模块、数据处理模块和显示输出模块等多个子系统。
二、气象信息实时监测系统的设计原理基于单片机的气象信息实时监测系统的设计原理主要包括两部分：检测和控制。
1.检测模块的设计温度、湿度、风速、风向、降雨量等多种气象因素是气象信息实时监测系统的核心要素，因此检测模块的设计至关重要。
通常情况下，温度和湿度检测采用单片机内置的ADC进行检测，而风速和风向通常采用MEMS微型风速风向传感器进行检测，降雨量则采用一种特殊的杯式雨量计进行检测。
2.控制模块的设计控制模块主要包括数据传输、数据处理和输出控制三个部分。
其中，数据传输模块负责将检测到的气象数据传输至外部设备，如计算机、手机等；数据处理模块主要负责对检测到的气象数据进行处理和分析，提取出有用的信息；而输出控制模块则负责将处理后的气象数据以直观、易读的方式进行输出，以便用户快速掌握气象信息变化情况。
三、气象信息实时监测系统的应用前景随着城市化进程的加速，城市规划和环境保护也成为了人们越来越关注的话题。
基于单片机的气象信息实时监测系统，无疑将在城市规划和环境保护方面发挥越来越重要的作用。
例如，在城市道路规划和设计中，气象信息实时监测系统可以提供相应的气象数据，帮助道路设计师更好地选择材料和设计结构；在环境保护方面，气象信息实时监测系统则可以帮助环保部门实时掌握空气质量、水质状况等关键信息，为环境治理提供有力支持。
基于51单片机的温湿度,风速气象监测系统设计(定稿版)
In this paper, This design is to use the MSC - 51 series microcontroller AT89S51 and DHTII temperature of low cost Humidity test control system.Single chip microcomputer AT89S51 is a low-cost, high-performance CMOS8 MCU,Due to its powerful function and low price, in many areas, this is done with it.DHTII temperature and humidity sensor is Compound containing a have calibration of digital output temperature and humidity sensors, sensor consists of a resistance type wet original And a NTC temperature measuring element, the product has excellent quality, super fast response, strong anti-jamming capability, cost performance Extremely higher benefits.Design mainly includes the design of hardware circuit and the design of system software. This paper introduces the monitoring of wind speed and direction with AT89S52 series single-chip microcomputer data collection and processing system, and display module.The system USES single-chip computer technology for wind speed.Pressure sensors to collect data to MCU processing, again by the LCD display shows the measured wind speed value.The system USES encoder for the wind in the 0-360.Within the scope of the measurement signal collection, in the case of multiple rotation can achieve zero lap automatic, gray code conversion through the single-chip microcomputer processing, measuring wind direction through digital tube display.The design of the software part adopts the module programming, convenient to maintain and improve in the future.Software part includes the main program, display a subroutine, temperature and humidity measurement subroutine.Key words: 51 single chip microcomputer;DHTII;Temperature and humidity;Wind speed sensor;In this paper, This design is to use the MSC - 51 series microcontroller AT89S51 and DHTII temperature of low cost Humidity test control system.Single chip microcomputer AT89S51 is a low-cost, high-performance CMOS8 MCU,Due to its powerful function and low price, in many areas, this is done with it.DHTII temperature and humidity sensor isCompound containing a have calibration of digital output temperature and humidity sensors, sensor consists of a resistance type wet originalAnd a NTC temperature measuring element, the product has excellent quality, super fast response, strong anti-jamming capability, cost performance Extremely higher benefits.Design mainly includes the design of hardware circuit and the design of system software.In this paper, the history of development of human society is closely related to the level of the development and utilization of energy, every new energy development makes the development of human economy produce a leap.In nature, and the wind is a renewable, no pollution and huge reserves of energy.As global warming and energy crisis, countries are stepping up the development and utilization of wind power, as far as possible to reduce carbon dioxide emissions of greenhouse gases, such as the protection and preservation of our earth. This paper introduces the monitoring of wind speed and direction with AT89S52 series single-chip microcomputer data collection and processing system, and display module.The system USES single-chip computer technology for wind speed.Pressure sensors to collect data to MCU processing, again by the LCD display shows the measured wind speed value.The system USES encoder for the wind in the 0-360.Within the scope of the measurement signal collection, in the case of multiple rotation can achieve zero lap automatic, gray code conversion through the single-chip microcomputer processing, measuring wind direction through digital tube display.The design of the software part adopts the module programming, convenient to maintain and improve in the future.Software part includes the main program, display a subroutine, temperature and humidity measurement subroutine. Key words: 51 single chip microcomputer;DHTII;Temperature and humidity;Wind speed sensor;
基于单片机的自动气象监测系统的设计与实现
基于单片机的自动气象监测系统的设计与实现雷文礼;任新成;曹新亮【摘要】With the continuous improvement of electronic technology and weather monitoring technology,modern weather monitoring has been transited from artificial monitoring to automatic weather monitoring gradually. An automatic weather moni⁃toring system based on single chip microcomputer is designed,which is consisted of data acquisition part,data reception part and host computer. Data acquisition part is responsible for collecting temperature and humidity data information,data reception part is in charge of displaying the collected temperature and humidity data information,and the displayed data information is sent to the host computer for saving and subsequent processing. This system has good stability,high precision,wide operation and application range,and strong adaptability,and can achieve unattended operation. The system can be widely used in agricul⁃ture,hydrology,militaryaffairs,warehouse,airport,scientific research and other fields.%随着电子技术和气象监测技术的不断进步，现代气象监测已经由原来的人工监测逐步过渡到自动气象监测。
单片机与智能气象站探索单片机在气象数据采集和中的应用
单片机与智能气象站探索单片机在气象数据采集和中的应用随着科技的不断进步，单片机在各行各业的应用越来越广泛。
其中，智能气象站是一个重要的应用领域。
本文将介绍单片机在智能气象站中的应用，探讨单片机在气象数据采集和处理中的重要性。
一、智能气象站简介智能气象站是一种可以自动采集、传输和处理气象数据的设备。
它可以测量和记录各种气象要素，如温度、湿度、气压、风速、风向等。
同时，智能气象站还可以实时传输这些数据，并进行分析处理。
由此可以看出，智能气象站在气象监测和预测中发挥了重要的作用。
二、单片机在智能气象站中的应用单片机是一种集成电路，包含了中央处理器、存储器、输入输出接口等。
由于其体积小、功耗低、成本低廉等优点，单片机在智能气象站中得到了广泛的应用。
1. 数据采集智能气象站需要采集各种气象数据，如温度、湿度、气压等。
传统的气象站一般采用模拟电路进行数据采集。
但是，模拟电路存在精度低、抗干扰能力差等问题。
而使用单片机进行数据采集，可以提高采集精度、减少干扰，同时还可以实现多通道采集和自动校准等功能。
2. 数据传输智能气象站需要将采集到的数据传输到中央处理器进行处理。
传统的气象站通常采用串口通信等方式传输数据。
但是，串口通信存在干扰、通信速度慢等问题。
而使用单片机进行数据传输，可以通过网络通信等方式实现高速、稳定的数据传输。
3. 数据处理智能气象站采集到的数据需要进行处理，并生成相应的气象预报等信息。
传统的气象站通常采用微型计算机等设备进行数据处理。
但是，微型计算机功耗大、体积大等问题限制了其在智能气象站中的应用。
而使用单片机进行数据处理，可以实现低功耗、小体积、高性能的数据处理。
三、单片机在气象数据采集和处理中的重要性气象数据采集和处理需要高精度、高可靠性的设备。
而单片机具有精度高、抗干扰能力强、性能稳定等优点，因此在气象数据采集和处理中发挥了重要的作用。
使用单片机可以提高气象数据的采集精度和实时性，同时还可以实现多通道采集和自动校准等功能。
单片机智能气象预测应用 实现气象数据的预测
单片机智能气象预测应用实现气象数据的预测随着科技的快速发展，单片机作为一种微型计算机，被广泛应用于各个领域。
其中，单片机智能气象预测应用成为了人们关注的热点领域之一。
本文将探讨如何通过单片机实现气象数据的预测，并介绍相关的技术应用。
1. 单片机智能气象预测应用的意义单片机智能气象预测应用能够实现气象数据的实时监测和预测，具有以下几个方面的意义：1.1 提升气象预测的准确性传统的气象预测主要依赖于气象台的观测数据和气象专家的经验判断，存在一定的误差。
而单片机智能气象预测应用能够通过传感器实时采集气象数据，并通过算法分析和模型推测，提高气象预测的准确性。
1.2 加强气象灾害防范气象灾害对人们的生命财产安全造成了极大的威胁。
通过单片机智能气象预测应用，可以提前获得气象变化的信息，包括暴雨、台风、雷电等气象灾害，从而采取相应的防范措施，减少灾害损失。
1.3 优化农业生产农业对于天气的变化十分敏感，适时的气象预测能够提供农业生产所需的气候信息，帮助农民科学种植、合理安排农事活动，最大程度地提高农作物的产量和质量。
2. 单片机智能气象预测应用的技术实现单片机智能气象预测应用主要包括以下几个方面的技术实现：2.1 气象传感器的应用通过安装气象传感器，单片机能够实时采集气象数据，包括温度、湿度、气压、风速等信息。
常见的气象传感器有温湿度传感器、气压传感器、风速传感器等。
2.2 气象数据的采集与处理单片机通过串口或者其他方式与气象传感器进行数据通信，将采集到的气象数据传输给单片机进行处理。
处理过程包括数据的解析、存储、分析等，可以使用C语言或者其他编程语言实现。
2.3 气象预测模型的建立与训练通过对历史气象数据的分析，可以建立气象预测模型。
常见的模型有回归模型、神经网络模型、支持向量机模型等。
需要利用机器学习或者其他算法对模型进行训练，以提高预测的准确性。
2.4 气象数据的可视化展示为了更好地展示气象数据，可以使用LCD显示屏或者其他显示设备将预测结果呈现给用户。
基于51单片机的车载微型交通气象站设计
基于51单片机的车载微型交通气象站设计*；；（吉林大学 仪器科学与电气工程学院，长春 130022）摘要：随着微型计算机、新一代通信技术以及新型传感器的不断推广与应用，我国的气象监测系统必然将转向微功耗、智能化、高可靠性、低成本广泛性方向发展，必将为我们的生产和生活提供更可靠，更详细的气象信息。
本次设计利用单片机实现的车载交通微型气象站，能实现气象站小型化和具体化，以物联网为应用场景，多节点不同区域结合实时对大范围的数据进行采集并上传到网络，为车载互联网的数据储备提供新思路。
关键词：单片机，微型气象站， 数据采集 中图分类号：TG156 文献标识码：AThe design of vehicle micro traffic weather station based on 51SCMAN Yan; SHI Jing; WEI Xin（College of Instrumentation and Electrical Engineering,Jilin University,Changchun130061,China)Abstract: With the continuous promotion and application of microcomputer, a new generation of communications technology and new type sensors ，the development of weather monitoring system in China will inevitably turn to the direction of micro power, intelligent, high reliability, low cost, which will provide more reliable detailed meteorological information for our production and life. The design of vehicle traffic micro weather station is made by using a single chip microcomputer, which can make the station more small and concrete. Combining multiple nodes with different regions, a wide range of real-time data is collected and uploaded to the network with application scene of the Internet of things. It provides a new idea for data storage of the onboard Internet. Key words ：SCM ; Micro traffic weather station; Data acquisition*指导教师： 刘名扬 项目类型： 创新项目0 前言当今社会能够实时准确且尽可能全国大范围对温湿度、风力风向等气象数据进行采集投入大，耗费高，本项目研究基于车载物联网、低成本、大范围地对各地气象数据进行采集。
基于单片机的气象监测仪毕业设计
. .. .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。
基于STM32的自动气象站控制模块设计
基于STM32的自动气象站控制模块设计
1、引 言
随着居民生活水平的提高和气象意识的增强，近年来自动气象站得到了大力的发展。
自动气象站需要可视化的人机界面，既能发布动态的气象数据，也能对气象站发送控制指令。
因此，自动气象站拥有可视化的液晶显示控制模块是非常重要的。
为了节约硬件资源，采用STM32F103VET6单片机驱动7寸触摸屏作为显示控制模块的硬件平台。
为实现多任务处理，移植经过裁剪和修改的
UC／OS－II操作系统。
同时移植可裁剪的界面设计软件接口UCGUI，实现可视化人机界面。
构建软硬件可裁剪的自动气象站控制模块，即能满足自动气象站工作现场的任务需求，也减少了软硬件资源的浪费，充分发挥了嵌入式产品在工控现场的优势。
2、系统整体框图
采用STM32F103VET6作为主控制器芯片，利用TFT屏驱动程序和触摸驱动程序驱动7寸触摸屏，系统整体框图如图1所示。
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随着社会经济的发展，科学技术的进步，进一步推动自动气象站技术向多功能、智能化、高可靠性方向发展，将为社会各部门提供更准确、更详细的气象信息奠定基础。基于单片机的模拟气象站可以加深相关知识的了解和应用，可以将课堂上学到的单片机和传感器的理论知识与实际应用结合起来。能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等实际制作方面的知识有更系统的认识，同时在软件编程、调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。
相关资料，决定选用DHT11温湿度传感器、LCD液晶显示屏和单片机。设计完成功能模块后，分别将各个模块在万用板上焊接，检查电路，进行实物调试。首先检测LCD显示功能是否正常，其次检测各传感器工作是否正常，最后记录传感器读取数据与实际误差值，根据实验现象不断完善该设计。
４．技术路线
该系统设计主要由单片机AT89S52单片机、DHT11温湿度传感器、液晶显示LCD1602等组成。
2）模拟法
使用Proteus仿真软件能够较准确的测量出该气象系统的模拟电路各部分的参数值，也
能够模拟程序在实际硬件系统中的的运行状态。通过单步运行调试，能够观察各个寄存器和标志位的状态变化，及时修正程序中的错误，使气象数据采集、显示数据、单片机系统间数据传输等功能正常实现。
3）实验法
由于不同的元器件参数、功耗、使用方式和价格不同，在选定元器件时我查阅单片机
[15] Nelson J Getal. Tourism and Sustainable Development: Monitoring, planning,Managing.UniversityofWaterloo, 1993.
[16]Meehan Joanne, Muir Lindsey. SCM in Merseyside SMEs: Benefits and barriers[J]. TQM Journal. 2008. 11(27): 18-30.
４．应用前景
基于单片机的模拟气象站系统具有安装简便、工作稳定、使用方便、抗干扰性强等优点；产品适用于多种场合如：学校、家庭住宅、农业生产和偏远地区等。在学校，可以通过气象站采集的数据合理改善学习环境，提高学生学习效率；在家庭生活中，温度湿度的数据可以帮助人们设计出行穿着，并为要进行的活动进行环境考察，使人们避免遭遇恶劣天气；在偏远地区由于气象站稀少，不能准确测量一定范围内的气象数据时，可以通过该系统自行测量。
硬件设计方案框图如图1、图2所示。
图1数据采集模块框图
图2数据处理、显示模块
系统软件设计流程图, 如图3、图4所示。
图3LCD显示流程图
图4测温湿度流程图
单片机通过传感器对气象数据进行采集，然后通过PC机采用合理计算方法进行数据处理，然后通过LCD显示重要的气象数据。
５．实验方案
1）文献学习
首先查阅电子版和纸质版相关资料，参考了中国知网多篇论文和纸质图书资料后，我决定采用老师建议的整体设计方案的部分内容：用DHT11温湿度传感器采集三点温湿度信息，在信息采集之后存储温度数据，并通过无线传输模块传给主机，由与单片机相连的LCD液晶显示屏进行温度显示。
[17]Hunt Dilly. The Design of Moisture and temperature Tester Based on SCM [J]. Struments and Experimental Techniques, 2009. 48(5): 232-246.
[18]Theodore Wildi. Electrical machine, and power system [M]. 2002.
2）电路仿真
在Proteus软件上完成除部分电路的模拟设计，先编写C程序，然后采用单片机、DHT11温湿度传感器、风向传感器、LCD显示屏等设计系统仿真电路，将C语言调试完成后生成的hex代码下载到仿真单片机系统，然后对C程序进行调试仿真，通过串口调试助手软件测试C程序的运行效果，完善设计方案。
3）实物制作
邯郸学院
毕业论文（设计）开题报告书
论文（设计）题目基于单片机的智能模拟气象站的
设计
学生姓名
学号
指导教师
年级
专业
年月日
说明
1.本表需在指导教师和有关领导审查批准的情况下，要求学生认真填写。
2.课题来源分为教师提供选题或学生自拟课题；教师的科研任务；社会有关单位委托的课题；其他来源。
3.若课题因故变动时，应向指导教师提出申请，提交题目变动论证报告。
[10]潘笑，徐辛西.基于单总线数字传感器的温度采集器[J].中国仪器仪表，2005，（06）：120-123.
[11]王淑珍.单片机原理与接口技术[M].北京:科学出版社, 2008: 200-276.
[12]高峰.单片微型计算机原理与接口技术[M].北京:科学出版社, 2005. 6: 20-120.
观测，还能够实现对能见度、土壤含水量、土壤中水的温度等要素的观测，而且产品已经很成熟。但是经过国内多年实践检验来看，并不能够完全适应我国的实际使用情况。因为国外的设计人员并没有根据国内各地的实际需求去改进相关部件，所以导致了很多情况下先进的气象站并没有精确表现出其应有的功能。
２．此项研究的理论意义
我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一，气候灾害造成的损失越来越大，因此气象观测的地位就显得尤为重要。电子气象站可实时性、准确、可靠、全天候采集气象数据。本课题采用温度传感器、湿度传感器及风速传感器实现温度、湿度、风速的采集，并将相关信号输入主单片机，最后通过单片机将数据及时处理后在液晶屏上显示，提供可靠的气象数据，帮助人们合理的采取措施应对恶劣天气。
[2]徐明，朱庆春.风向风速测量仪设计[J]。气象水文海洋仪器，2008，(04):5-10
[3]韩有君，王晓蕾，施健康，慕新仓.一种小量程风速风向传感器的设计[J].气象水文海洋仪器，2009，(01):1-4
[4]何云武.风向风速传感器的原理及其检测[J].四川气象，2004，（01）:40-42
2017年05月20日----2017年05月20日参加毕业论文答辩。
预期结果及成果形式
１．预期பைடு நூலகம்果
按照时间规划和目标进度完成基于单片机的智能模拟气象站系统的电路设计、程序设计、程序调试、软硬结合调试并达到对气象数据的实时采集并反馈的设计要求。
２．成果形式
1）完成相应的硬件电路，并能采集学校气象数据；
2017年03月12日----2017年03月31日设计硬件电路与软件程序设计；
2017年04月01日----2017年04月25日制作实物电路，调试系统；
2017年04月26日----2017年05月10日检查并完善设计；
2017年05月10日----2017年05月19日撰写毕业论文初稿；
2017年05月11日----2017年05月19日修改完善论文并提交论文定稿；
１．相关研究现状
1）国内气象观测站大多使用集中式结构，系统落后且封闭。不同厂家不同型号的气象
观测站，在采集相同的数据时，采用不同型号的传感器，没有统一的标准，这对气象站后期的维修升级造成了很大的不便。这与我国早就提出的“综合气象观测系统工程”的战略发展要求产生了冲突。
2）国外的传感器稳定性极强、精度高，而且功能丰富，不仅能实现基本的气象六要素
２．待解决的问题
1）如何设置采集数据周期才能使测量数据更具代表性；
2）仿真图元器件选择和参数设定；
3）焊接导线的选择和硬件焊接布局；
4）风速传感器价格昂贵，需要一种替代的器件。
３．拟采取的研究方法
1）文献研究法
知网数据库和纸质文献提供了大量关于设计思路的的参考资料，并介绍了PC机、DHT11温度传感器、风速传感器、NRF无线通信模块以及单片机ATS8952等硬件的性能及用法，为我的设计提供了借鉴素材。
题目来源
教师提供选题
主要研究内容
１．基本内容
设计主要研究基于ATS8952单片机的实时大气环境各个参数的监测，主要研究大气环境的温度、湿度变化情况、模拟风速变化情况。将三组数据从单片机用NRF无线传输的方式发送到主单片机上处理，最后通过LCD显示。
２．具体要求
1）利用温湿度传感器DHT11监测三点温度和湿度，通过NRF无线模块将数据传输给
[13]Analog Device.Inc.Loop-Powered4—20mv DAC.Data Sheet [J]. 1996.
[14]Thomas C.Bartee. Computer Architecture and Logic Design [J]. McGraw-Hill Inc.1991.
2）撰写一篇不少于8000字的毕业论文；
3）关键步骤和阶段的照片和视频。
可行性分析（已具备的条件和待解决的问题；拟采取的研究方法、技术路线、实验方案等）
１．已具备的条件
1）图书馆提供的相关纸质和电子版书籍；
2）有专业的相关教师对毕业设计进行指导；
3）网络数据库提供了大量的相关资料；
4）电脑上已经安装了keil4、Proteus等所需的软件，已具备基础的编程语言素养。
指导教师审查意见
该生选题与老师进行了充分讨论，符合专业毕业论文要求。参考了许多文献，具有一定使用价值。本选题是学生做学专业知识的延续，符合学生专业发展方向。研究方法几班合理，难度合适，学生能够在预定时间内完成该论文的设计，同意开题。
指导教师（签名）：
2017年03月11日
教研室论证意见
同意开题。
教研室主任（签名）：
[5]王东峰等.单片机C语言应用100例[M].电子工业出版社，2009.
[6]张君汉.基于单片机的温度显示系统设计及实现[J].2012.8.
[7]李广弟等.单片机基础[M].北京：北京航空航天出版社，2001.
[8]邓兴成.单片机原理与实践指导[M].北京：机械工业出版社，2010.