万方数据system：C8051嗍小型综合气象系统的研究与开发MiniatureMeteorologicalDevelopmentComprehensiveSystem仪表技术与传感器封锴，张中平，秦明，黄庆安Researchandof2009定增刊(东南大学MEMS教育部重点实验室，江苏南京210096)摘要：基于C8051F340单片机，集成了温湿度、气压传感器、实验室自主研发的风速传感器，设计了一种小型智能气象系统，具有温湿压、风速风向数据采集、存储、上传等功能。介绍了系统硬件以及软件基本原理，并给出参数补偿方案和实测数据。关键词：智能；气象系统；C8051F340中国分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1002—1841(2009)增一0350—03Zhong—ping，QINQing-an(KeyMEMSMinistryEducation，Narding210096，China)hRrdw&lt七andsoftware，givescompensation0引言气象环境作为人们日常生活中的一个重要因素，气象检测系统扮演着重要的角色。智能化、高精度、小型化的自动气象站的应用需求愈来愈大，取代传统的机械人工式的气象站将成为必然趋势。随着MEMS技术的发展，传感器逐渐趋于小型化，CMOSMEMS技术的成熟，更加速了传感器与处理电路的集成化。该系统采用C8051乃40作为主控制器，集成了SENSIRION公司SHT75系列温湿度传感器、INTESEMA公司Ms5534B压力传感器、以及实验室自主研发的风速风向传感器，能准确采集温湿度、气压、风速风向等气象信息，并存储在内置FLASH，同时通过RS一232串口上传至上位机。系统硬件该系统主要分为采集、存储、通信3部分，其硬件原理图如图l所示。如图1所示，气压传感器、温湿度传感器、风传感器负责气象信号的采集，其输出均为数字信号，免去了A／D转换部分。FLASH芯片负责数据的存储，其8M的容量可存储近2个月的数据。EEPROM存储了系统设置参数等固件信息。与PC机采用标准的Rs一232通信，PC机向MCU发出满足数据通信协议格式的命令后，即可实现如波特率设置、参数设置、数据上传等数十种功能。1．1单片机该系统所使用的单片机是SILICONLAB公司生产的C8051F340。该器件是完全集成的混合信号片上系统型MCU．具有高速流水线结构的8051兼容的微控制器内核，主要控制系统的运行，用到了其中的SMBUS，UART，SPI串行接口与外围芯片及上位机相连接。1．2温湿度传感器采用瑞士SENSIRION公司生产的SHT'／5系列温湿度传感器。该单芯片传感器是一款含有已校准数字信号输出温湿度复合传感器。它应用专利的工业cM0s微加工技术，确保产品具有极高的可靠性与长期稳定性。传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个14位的A／D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。每个传感器都在极为精确的温湿度校验室中进行校准，校准系数以程序的形式存在OTP内存中。经测试补偿后，其温度输出精度达4-0．5℃，湿度达4-3％RH．与单片机采用标准的12c接口通信。1．3气压传感器MS5534B是一款由瑞士INTERSEMA公司生产的集成有压阻式压力传感器和ADC接口的SMD混合集成电路，可提供依赖于压力和温度的16位数据字。模块中存储了6个标定参数，用于高精度的软件补偿和校正。其具有低电压、低功耗、自动关闭电源等功能。可通过3线SPI串行接口与微处理器进行通Abstract：Basedcollect，storetemperature，humidity，pressuredevelopedwindsensor．ThisKey图1小型综合气象系统框图收稿日期：2009—05—26InstrumentTechniqueSensor2009supplementFENGKai，ZHANGMing，HUANGlaboratorytheC8051F340MCU，theminiaturecomprehensivemeteorologicalsystemwhichuploadspeeddirectionintegratestemperature，humiditypressureselfpaperintroducesdesignprincipleschemeparametermeasure．ddata．words：intelligent；meteorological1onoutcansenogot万方数据删5+RHo一2．8×10—6×R丑：增刊封锴等：小型综合气象系统的研究与开发信。1．4风速风向传感器风速风向传感器为实验室自主研发的热传感器，采用热温差原理测风速，由单独的