基于DSP的小型氣象站的硬件設(shè)計(jì)

2．2 風(fēng)向傳感器與信號(hào)調(diào)理電路

　　在風(fēng)向測(cè)量中，采用了精密電位器式傳感器把風(fēng)向變化轉(zhuǎn)換成電阻變化，電阻與風(fēng)向滿足正比例關(guān)系，然后，經(jīng)過直流四臂電橋轉(zhuǎn)換電路再把電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化，由于電壓比較小，所以，還需要利用放大電路放大到A/D轉(zhuǎn)換器所能分辨的電壓范圍，然后，經(jīng)多路選擇器后進(jìn)入A/D 轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的結(jié)果進(jìn)入DSP 系統(tǒng)。

　　風(fēng)向測(cè)量原理框圖如圖3 所示。

　　本設(shè)計(jì)選用了Met one 公司的020C 型電位器式風(fēng)向傳感器，該傳感器的測(cè)量范圍為0°～ 360°，精度為± 2°，分辨率為± 0． 2°。020C 型電位器式風(fēng)向傳感器有一個(gè)自重很輕的機(jī)翼形風(fēng)向標(biāo)，它直接和一個(gè)精密電位器相連，對(duì)應(yīng)于0°～ 360°的風(fēng)向，輸出電壓為0～ 5 V，經(jīng)電壓調(diào)理電路之后，可直接進(jìn)入DSP 系統(tǒng)進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。

　　2．3 溫濕度傳感器與信號(hào)調(diào)理電路

　　本設(shè)計(jì)選用了瑞士Rotronic 公司型號(hào)為HygroClip s 3的空氣溫濕度傳感器。該溫濕度傳感器內(nèi)部集成了鉑電阻溫度傳感器和電容式濕度傳感器。溫度測(cè)量范圍為－ 40～60℃，精度為± 0． 3 ℃; 相對(duì)濕度測(cè)量范圍為0 %～100 %RH，精度為± 1． 5 % RH，溫濕度傳感器采用+ 5 V 直流電源供電，在溫濕度測(cè)量范圍內(nèi)可以輸出0～ 1 V 的模擬電壓。溫濕度測(cè)量原理框圖如圖4 所示。

　2．4 大氣壓力傳感器與信號(hào)調(diào)理電路

在小型氣象站中，大氣壓力的測(cè)量范圍為800 ～1 080 hPa，分辨率為0． 1 hPa，精度為± 1． 0 hPa。本設(shè)計(jì)選用了電容式大氣壓力傳感器CS106 實(shí)現(xiàn)把大氣壓力轉(zhuǎn)換成電壓輸出。CS106 傳感器是Vaisala 公司的硅電容大氣壓力傳感器。大氣壓力測(cè)量原理框圖如圖5 所示。

　　3 DSP 系統(tǒng)

　　DSP 系統(tǒng)主要由DSP 芯片，按鍵電路、復(fù)位電路、晶振電路和串行通信電路組成。

　　3． 1 DSP 芯片選型

　　在氣象站中，DSP 的主要作用是數(shù)據(jù)采集、通道選擇和模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果顯示及系統(tǒng)控制。本文根據(jù)應(yīng)用要求和DSP 芯片特點(diǎn)選用了美國TI 公司的型號(hào)為TMS320LF2402A 的DSP 芯片，該DSP 芯片采用了CMOS 工藝，供電電壓僅為3． 3 V，減小了系統(tǒng)功耗; 片內(nèi)有32 k 字的FLASH ROM，1 ． 5 k 字的RAM; 看門狗定時(shí)器; 8 通道的10位A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為375 ns; 2 個(gè)16 位通用定時(shí)器和串行通信接口等片上外圍電路。

　　3．2 電源電路、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路

　　DSP 系統(tǒng)電源電路、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路原理圖如圖6所示。