基于单片机的自动气象站研制讲义.doc

基于单片机的自动气象站研制 作者： 指导老师： （x学院 电气工程及其自动化 230036） 摘要：自动气象站是一个自动化的传统气象站被放置在供电网络和通讯网络内STC89C516RD+芯片是没有IIC接口的，所以通过软件模拟实现IIC通信：单片机串口与传感器通讯部分采用MAX485接口芯片,与GSM通讯的TC35模块用的是7407芯片，把51单片机输出的TTL电平转化为TC35模块输出的COMS电平。 2.1.2 传感器技术应用 传感器是一种以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确定关系的、便与应用的某种物理量的检测装置，能感受到被测量的信息，同时能够将感受到的被测量的信息，按一定的规律转化为电信号或者其他所需形式的信息输出，从而达到满足信息的传输、处理、储存、显示、控制、记录等要求。传感器通常由敏感元件和转换元件组成，是实现自动控制和自动检测的重要环节。 如今，随着科学技术的突飞发展，非物理量的测试与控制技术已广泛地运用于轻工、冶金、交通运输、机械制造、航空航天、技术监督与测试等技术领域，且在逐步地引入人们的日常生活中去。无论在何种场合，何种条件下使用的传感器，均要求，其性能稳定，数据可靠，经久耐用。传感器的种类和样式繁多，原理也各式各样。所以，应根据测量对象的要求，合适的选择精度和范围度是至关重要的。 这次关于农业环境监测自动气象站的设计研制，针对不同的气象要素，用到了很多传感器。其中有温湿度传感器、光照度传感器、光辐射传感器、二氧化碳传感器等。 2.1.3 GSM 通讯系统 GSM模块是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理、并提供标准接口的功能模块，是外界利用GSM 网络进行通信的必须终端设备。本设计中选用的GSM模块是常用的西门子TC35模块，主要介绍了怎样利用TC35模块收发短信。TC35模块自带串行通信接口，可以方便的与PC机、单片机进行串口通信，从而实现对TC35模块的控制。考虑到接口的简单性，TC35采用两线（TXD、RXD）连接。 由于TC35 GSM模块本身自定义的是RS232口，而且是CMOS器件，又STC89C516RD+是TTL芯片，二者在通讯过程中会出现高电平不兼容的情况，所以需要将单片机输出的TTL电平,转化为TC35的CMOS电平，确保单片机能够与GSM的TC35模块正常通讯。接线方式是把STC89C516RD+单片机的TXD、RXD管脚，接到4052的X、Y公共输入/输出端,即定义的是P3.0和P3.1这两个接口。（本设计中，我运用了4052进行串口扩展。）然后Y通道的其中一个输出端Y1连接7407芯片的输入端，在7407的输出端接入TC35芯片TXD1引脚实现了TTL电平和CMOS电平的兼容。4052相当于一个多路模拟开关，通过A、B管脚的寻址来选择哪一路连接，此次气象站的设计中，用到了三种选择。A、B同时为低电平，MAX485工作，接传感器：A为低电平，B为高电平时，接通GPS模块：A为高电平、B为低电平时，GSM模块工作。 单片机对GSM通讯的操作，是通过AT指令集来实现的。操作流程是：单片机和GSM模块通过RXD、TXD引脚联系起来，向TC35模块发送“AT”指令。首先发送“AT+CSCA=” 设置短信中心号码，然后发送指令码“AT +CMGS=“”设置向某人发送短消息，TC35 GSM模块在接收到这个“AT”指令后，将会返回给单片机以上“AT”指令码，代表着单片机和GSM之间已经建立了联系，发送目标号码；然后发送指令码“AT+CMGF=MODE”设置短信编码格式, MODE=1时，说明设置的短信编码格式是TEXT模式，MODE=0时，说明设置的短信编码格式是PDU模式；短信编码格式设置完毕后，GSM模块会返回一个‘’符号，表示单片机就开始发送短信息的具体内容了；在发送完需要的短信内容后，就可以发送一个ASCII码为0x1A的符号完成最后发送。这时等待GSM给单片机返回一个“OK” 字符串，意为成功的发送短消息。 2.1.4 GPS 定位系统 GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。GPS定位系统由三个部分组成：空间系统部分，地面监控系统，GPS信号接收机即用户接收设备。空间系统的无线发射机向全球的用户接受系统连续的发射GPS导航信号，实现持续、实时的导航定位。这次对农业环境监测的气象站设计，运用GPS定位系统，通过单片机对GPS的控制，定位某一农业基地的经度、纬度、海拔高度，确定其空间位置，然后把位置信息通过显示屏显示出来，从而进一步农业环境的监测。 本文选用的是GP