气象实时显示模拟系统
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摘要:采用HOLTEK生产的AD型单片机HT46R232作为主控制芯片,实时的对大气条件参数温度、湿度、风向和风速进行采集和测定,经过相应的处理后,使用LED显示,并根据气象条件为行人外出提供出行适宜参考指数。同时本系统具有时间显示和设定功能。
关键词:HT46R232;检测装置;检测与显示;时间调整
中图分类号:TN955+.1 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2010) 03-0015-01
Weather Simulation System Ror real-time Display
Wang Jincheng
(The School of Information and Communication, Tianjin Polytechnic University,TianJin300160,China)
Abstract:AD-type microcontroller HT46R232 made in HOLTEK is the main control chip, which collect and measure parameters on the atmospheric conditions of temperature, humidity, wind direction and wind speed in real-time, LED displays them after appropriate treatment and provide travel suitable reference index for people in accordance with weather conditions. At the same time this system has the time display and setting function.
Keywords:HT46R23;Detecting device;Detect and display;Adjust time
一、引言
传统的气象信息,要么类似天气预报一样属于远程长时期大范围的报告,对某些具体的场合没有可实用性;要么如同温度计和湿度计,只能显示单一信息,很少对人们周围环境实时的多方面的报告,缺乏人性化。
将传统的仪器与现代数字显示技术相结合的想法,并且充分利用Holtek系列单片机模数转换的优势,开发出一种实时小范围应用的气象站。可用于医院、体育场、居民小区、公园等人们公共场所,也适用于操作、机械等对环境有特殊要求的场合,根据不同环境下应用的要求通过接入不同的感应装置,可以显示温度、湿度、风速、日照强度、空气有毒气体含量等其它信息。直接采集处理和实时显示的结合是其创新点。对比同类产品而言,本系统具有结构简单、成本低廉、小巧轻便、易于操作使用等优点。
二、系统设计
如图1所示,系统中使用传感器TMP36检测温度,使用湿敏电阻HT-201检测湿度,将温度和湿度参数转换为电压信号,经过滤波放大后送至芯片的AD转换器进行采样和计算。由于湿敏电阻阻值与湿度的非线性关系,我们对其进行了分段线性化处理,实验结果表明,该线性化具有很好的精度,能够满足试验需求。温度值具有正负判断和负温度显示功能。为了测定风速和风向,我们设计了小型风速风向检测系统,由固定在轴上的放置于不同方向的光敏电阻测定风向,检测系统的叶片在风力推动作用下旋转,固定于转轴上的韦根传感器产生和风速成比例的脉冲宽度,利用定时器/计数器测量脉冲宽度,处理和计算后可得风速。当无风时,我们利用端口输出功能将所有的显示风向的发光二极管熄灭,并且风速显示为零。利用检测到的温度、湿度和风速,利用预先设定的参考值,使用三个不同颜色的发光二极管显示当前的出行指数,为行人外出提出某些有益的参考。该作品具有时间月、日、时、分显示功能,为了保证时间精度,具有手动调节和核对功能。手动调节月、日、时、分的信号经过与门后送至外部中断端口,在外部中断处理子程序中进行时间的调节。由于使用了外部中断扩展,由一个中断入口控制四个中断源,从而极大的降低了主控制器的开销,使得系统有足够的时间实时的显示气象条件和及时处理各种中断。
HT46R232作为该作品中控制器的核心,统筹着所有的测量和显示。对温度传感器、湿度传感器的电压信号进行采样、计算和显示,以及对风速脉冲宽度测量计算和显示,以及其他的功能都是由HT46R232控制和实现的。
硬件上实现了中断扩展,将每个调整信号经过与门后送至外部中断口,从而多个中断源共用一个外部中断。输出信号显示使用了4-16译码器74LS154,从而利用4个输出端口控制了14个LED的显示。
三、结束语
本作品为实验开发产品,由于实验条件所限,所选择器件尚未达到最好水平,例如本产品中的湿度传感器可选择电压型,与本产品已选择的电阻型相比更加便于测量和计算;同时本产品只使用了一个温度传感器,在测量范围较广的温度检测应用中可连接多个温度传感器以求取温度平均值,力求更加准确。本产品所用的显示设备为八段码显示器,可将其该为LCD显示器而进一步缩小作品体积,并增加显示内容。也可在现有的展示手段中加设扬声设备,可做报警声,提示声等。
参考文献:
[1]HT46R47,HT46R22,HT46R23,HT46R24 A/D型单片机使用手册,盛群半导体股份有限公司,2005
[2]Wang Min.Design of Low-power Inspection Instrument Based on RF Technology.Semiconductor Photonics and Technology,2009,3