基于ＳＥＰ３２０３的氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

摘要：介紹了一種基于東南大學(xué)ASIC工程中心自主研發(fā)的SEP3203微處理器的氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)大氣中的溫度、濕度和氣壓等物理量進(jìn)行了測(cè)量和相關(guān)處理，并借助于中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)，將處理后的數(shù)據(jù)送到氣象監(jiān)測(cè)服務(wù)中心。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定和功耗低等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：氣象監(jiān)測(cè)；溫濕度；氣壓；GPRS

中圖分類號(hào)：TP316文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)24-1344-02

System of Meteorological Data Collection Based on SEP3203

LI Gang，HU Chen

(Department of Electronic Science and Engineering， Southeast University， Nanjing 210096， China)

Abstract: The project introduces the system of meteorological data collection based on SEP3203 microprocessor which was developed by ASIC center of southeast university. This system measure and deal with physical signals such as atmosphere temperature humidity and air pressure by dint of GPRS network of china mobile and transmit those data to the service center of meteorological monitoring. This system has the advantages of simple structure， stable capability and low power dissipation.

key words: meteorological monitoring;temperature humidity;air pressure;GPRS

1 引言

氣象與人類的生存活動(dòng)和生產(chǎn)活動(dòng)息息相關(guān)，隨著和諧社會(huì)的建設(shè)，以及今年年初的南方大雪，更顯得氣象監(jiān)測(cè)的重要性。例如：高速公路對(duì)氣象監(jiān)測(cè)的需求很大。氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)，通信和電子技術(shù)，工業(yè)控制為一體的綜合探測(cè)系統(tǒng)。本氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是基于ARM的嵌入式系統(tǒng)，由GPRS來(lái)傳輸信號(hào)。

2 硬件構(gòu)成

氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件主要有：傳感電路，微處理器模塊，GPRS模塊和電源管理模塊四個(gè)部分。傳感器將大氣的溫濕度和氣壓等物理量進(jìn)行采集后，送到SEP3203微處理器進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理，并將處理完后的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS模塊傳送到氣象站的中心服務(wù)器。其結(jié)構(gòu)如下圖1：

2.1 微處理器

SEP3203是東南大學(xué)國(guó)家專用集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心自主研發(fā)的16/32位RISC微處理器。該芯片采用ARM7TDMI處理器內(nèi)核，特點(diǎn)如下：

1）內(nèi)嵌20Kbyte片上零等待靜態(tài)存儲(chǔ)器；

2）外部存儲(chǔ)器接口控制器（EMI）；

3）針對(duì)低成本移動(dòng)終端的需求，提供靈活的外部總線寬度配置，支持NAND Flash直接啟動(dòng)；

4）多種低功耗管理模式，最大限度的降低系統(tǒng)功耗；

5）豐富的外圍接口，滿足多種需要；

6）實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊（RTC），支持日歷功能。

2.2 溫濕度傳感器

溫濕度傳感器采用瑞士Sensirion公司的SHT10數(shù)字溫濕度傳感器，該傳感器基于領(lǐng)先世界的CMOSens數(shù)字傳感技術(shù)，具有極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。在常溫下，該傳感器的濕度精度為±℃±4.5%RH 、溫度精度為±0.5℃。兩線的數(shù)字接口直接和微處理器相連，大大縮短了研發(fā)時(shí)間、簡(jiǎn)化外圍電路并降低了費(fèi)用，同時(shí)具有體積小、速度快、功耗低和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

2.3 氣壓傳感器

氣壓傳感器采用青鳥元芯YX-PM-D02型數(shù)字氣壓傳感器模塊，具有如下特點(diǎn)：

1）集成氣壓傳感器

2）氣壓測(cè)量范圍：300～1100hpa

3）16位∑-△ADC

4）15位ADC分辨率

5）I2C串行通信接口，方便研發(fā)

6）工作電壓2.0~5.0v，低電壓，低功耗

7）工作溫度：0℃～+55℃

3 氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，按功能分為初時(shí)化模塊、信號(hào)采集和處理模塊和GPRS通信模塊。采集處理后的數(shù)據(jù)采用定時(shí)發(fā)送的方式，而不是通過(guò)服務(wù)器上位機(jī)發(fā)送查詢命令的方式。采用這種方式使得在不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候能夠關(guān)閉GPRS模塊，從而更好的降低系統(tǒng)的功耗。中心服務(wù)器可以對(duì)氣象數(shù)據(jù)采集模塊的定時(shí)發(fā)送時(shí)間等進(jìn)行配置。如圖2。

4 結(jié)束語(yǔ)

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)今年來(lái)在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，利用 GPRS 網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程信號(hào)的監(jiān)測(cè)越來(lái)越普遍。對(duì)于氣象監(jiān)測(cè)點(diǎn)地域上分布較廣的情況， 采用無(wú)線傳輸進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)架不僅可使系統(tǒng)布線大為簡(jiǎn)便， 成本降低， 也使系統(tǒng)可靠性大大提高。

本系統(tǒng)主要由基于 ARM 內(nèi)核的微處理器 SEP3203 、基于移動(dòng)公司 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的 GPRS 模塊、相關(guān)傳感器電路和電源系統(tǒng)組成，系統(tǒng)可以收集盡可能多的模擬量參數(shù)如：溫度、大氣濕度、大氣壓強(qiáng)等，并為一些相關(guān)模塊如風(fēng)速、風(fēng)向采集模塊提供通用的接口。

該氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要工作原理是將該氣象監(jiān)測(cè)模塊放置在戶外，模塊上的溫度、濕度和氣壓傳感器采集戶外大氣中的相關(guān)信息，并傳送給微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理并存儲(chǔ)，并且借助于移動(dòng)公司的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)GPRS模塊將相關(guān)信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器，從而達(dá)到了實(shí)時(shí)氣象信息監(jiān)控的目標(biāo)。

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