一种小型无线风速仪的设计与实现

　　1 引言

　　在现代社会中随着科学技术的飞速发展,各个领域中, 对数据采集的需要越来越多, 数据采集技术应用越来越广泛。无线传输通讯模块可以使 MCU 数据采集系统准确、快捷的把测量数据传输给 PC 机或其他接收设备, 组成无线通讯传输系统。同时, 随着现代海洋开发事业的迅速发展, 对准确、实时、近实时的海洋学和气象学资料的需求量迅速增加; 伴随着现代社会中科学技术的飞速发展, 数据采集技术应用越来越广泛。小型无线风速仪是一种无人值守的, 能自动定时采集风速风向数据, 自动存储记录, 并将数据通过 VHF 通信机发送到接收站的小型测量仪器。该风速仪主要用于沿岸海洋环境监测站和近海环境工程的监测工作。

　　2 系统结构

　　整个系统主要由以下几个部分组成:采集处理系统、通信系统、风传感器、接收站等。下面详细介绍对系统硬件的选择:

　　2.1 风传感器

　　风传感器选用的是美国 R.M.Yong 公司生产的 05106 型风传感器。05106 型风传感器是一种风速、风向传感器一体的螺旋桨式、飞机尾翼强风传感器, 它精度高、坚固耐用、结构简单、抗腐蚀、适用范围广。尾翼的转动产生一个正弦波交流电压信号, 信号的频率与风速成比例。以极低的比率来保证风波动信号不失真, 风向标的角度非常灵敏, 在密封的壳内装有一个高精度的电位计, 电位计输出的电压与风标的角度成比例, 风标有一个定位装置能保证仪器装卸维修后风向复位。

　　2.2 采集处理系统

　　采集处理系统为整个系统的核心, 完成自动采集传感器信号、处理并存储数据、然后通过通信机将数据发往岸站。采用 51系列单片机, 主要由采集板、电池等组成。采集处理系统在指定的观测整点根据一定的时序采集并处理各类传感器的信号和数据, 然后通过通信系统发送到接收站, 同时将原始数据保存到存储器中, 还随时响应计算机的各类读数据、写数据、检测等命令。采集处理系统每隔一小时或指定间隔(可设) 定时进行数据采集和处理。

　　2.2.1 主控电路

　　主控电路由单片机及其编程配置电路组成(ISP) 、看门狗电路、时钟电路、电压转换电路组成。

　　1)MCU 考虑到风速仪需要在海上工作且采用电池供电,因此 MCU 采用 ATMEL 公司的 AT89S52, 它是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位单片机, 片内含 8k Bytes ISP 的可反复擦写1000 次的 Flash 只读程序存储器, 器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造, 兼容标准 MCS- 51 指令系统及80C51 引脚结构, 芯片内集成了通用8 位中央处理器和 ISPFlash 存储单元, 具有在线可编程功能。可通过编程配置电路(ISP)在线下载, 保证了设计的灵活性。