一种数字式多要素集成气象测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种数字式多要素集成气象测量装置，包括BME280集成式环境传感器、微控制单元、第一串行接口电路、第二串行接口电路、RS232接口和USB接口；当BME280集成式环境传感器供电后，通过微控制单元对BME280集成式环境传感器进行初始化以预设对应参数，使BME280集成式环境传感器按照预设的采集周期不断采集更新自身温度、湿度、气压传感器信号，并转换成数字信号暂存于片内存储器，由微控制单元按照预设的读数周期进行读取；微控制单元每次将读取的数据编辑成气象报文，并通过述第一串行接口电路或第二串行接口电路与上位机通信，从而输出三种气象要素数据。输出三种气象要素数据。输出三种气象要素数据。

【技术实现步骤摘要】
一种数字式多要素集成气象测量装置


[0001]本专利技术涉及气象测量
，尤其涉及一种数字式多要素集成气象测量装置。

技术介绍

[0002]世界进入新时代，城市飞速发展、高层建筑林立，城市群高度密集，致使城市气象灾害频发，突发性、极端性、不可预见性明显增加。城市已经成为气象灾害的高风险地区，气象防灾减灾形势十分严峻。同时，城市运行对气象条件具有高度敏感性，因此，新型智慧城市的智慧安全运行、建设和发展，更加需要有针对性、精细化的气象观测业务。而气象标准观测对于复杂的城市环境存在较多局限性，需要一种更加便利的适应物联网大数据应用的微型气象观测仪器，在城市智慧综合杆上挂载微型自动气象站，那么，微型化多要素的集成气象测量模块开发显得非常迫切。
[0003]气象传感器是气象探测的重要基础。随着科学技术的不断发展，气象传感器的测量精度和稳定性也不断提高。早期一般使用模拟型传感器，通过机械式指针标识参量、人工读数，测量误差通常比较大。
[0004]近十多年来发展到数字型传感器，即是分离传感元件+A/D转换电路组成的数字转换电路。这些电路主要是集成度不高，占PCB面积大，很难微型化，抗干扰和稳定性相对较弱。现有的多要素气象传感器基本上基于分立元件配置外围电路设计，占用PCB面积大，存在相对较高成本以及稳定性较低等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种数字式多要素集成气象测量装置，其能够有效解决现有技术中所存在的上述技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的一实施例提供了一种数字式多要素集成气象测量装置，其特征在于，包括BME280集成式环境传感器、微控制单元、第一串行接口电路、第二串行接口电路、RS232接口和USB接口；
[0007]所述微控制单元包括单片机STC15W408芯片，所述BME280集成式环境传感器通过SPI总线与所述单片机STC15W408芯片通信，所述BME280集成式环境传感器的SDI引脚、SDO引脚、SCK引脚分别对应连接所述单片机STC15W408芯片的MOSI引脚、MISO引脚、SCLK引脚，所述BME280集成式环境传感器的片选CSB引脚接地；
[0008]所述第一串行接口电路包括MAX202EESE芯片，所述单片机STC15W408芯片的RXD引脚、TXD引脚分别连接所述MAX202EESE芯片的12脚、11脚，所述MAX202EESE芯片的13脚、14脚分别连接所述RS232接口的2脚、3脚，所述MAX202EESE芯片通过11脚接收所述单片机STC15W408芯片输出的TTL电平信号并转换为RS232电平信号后通过14脚输出至所述RS232接口，所述MAX202EESE芯片通过13脚接收所述RS232接口输出的RS232电平信号并转换为TTL电平信号后通过12脚输出至所述单片机STC15W408芯片；
[0009]所述第二串行接口电路包括CH340N芯片，所述单片机STC15W408芯片的RXD_2引
脚、TXD_2引脚分别连接所述CH340N芯片的TXD引脚、RXD脚，所述CH340N芯片的UD
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引脚、UD+引脚分别连接所述USB接口的2脚、3脚，所述CH340N芯片用于接收所述单片机STC15W408芯片输出的TTL电平信号并转换为USB电平信号后输出至所述USB接口，所述CH340N芯片还用于接收所述USB接口输出的USB电平信号并转换为TTL电平信号后输出至所述单片机STC15W408芯片；
[0010]通过所述RS232接口或USB接口连接上位机，所述RS232接口的1脚通过第一LC滤波电路连接+5V电源，所述USB接口的1脚通过第二LC滤波电路连接+5V电源；其中，所述数字式多要素集成气象测量装置通过所述上位机供电，当通过所述USB接口连接上位机时，那么上位机的USB接口5V供给装置使用；当通过RS232接口连接上位机时，则通过外接5V对装置供电；
[0011]当所述BME280集成式环境传感器供电后，通过所述单片机STC15W408芯片对所述BME280集成式环境传感器进行初始化以预设对应参数，使所述BME280集成式环境传感器按照预设的采集周期不断采集更新自身温度、湿度、气压传感器信号，并转换成数字信号暂存于片内存储器，由所述单片机STC15W408芯片按照预设的读数周期进行读取；所述单片机STC15W408芯片每次将读取的数据编辑成气象报文，并通过所述第一串行接口电路或第二串行接口电路与上位机通信，从而输出三种气象要素数据；
[0012]其中，在所述单片机STC15W408芯片读取BME280集成式环境传感器的数据的每个读数周期中，对于同一种气象要素，采取连续快速读取数据至少3次以上并去掉数据中的最大值和最小值，然后将剩下的数据进行加权平均作为本次周期的读数，再将本次周期的读数与上一个周期的读数相比较，如果超过预设阈值的则踢除掉，使用上一个周期的读数替代作为本次周期的读数。
[0013]作为上述方案的改进，所述数字式多要素集成气象测量装置还包括稳压电路，所述稳压电路包括三端稳压器LM1117S
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3.3V，所述三端稳压器LM1117S
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3.3V的VIN引脚连接+5V电源，所述三端稳压器LM1117S
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3.3V的VOUT引脚作为+3.3V电源输出端，所述三端稳压器LM1117S
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3.3V的GND引脚接地；所述三端稳压器LM1117S
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3.3V的VIN引脚通过第十电容C10接地；所述三端稳压器LM1117S
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3.3V的VOUT引脚通过第九电容C9接地；所述+3.3V电源输出端通过第十一电解电容C11接地；
[0014]所述BME280集成式环境传感器的VDD引脚、VDDIO引脚，所述单片机STC15W408芯片的VCC引脚，所述MAX202EESE芯片的VCC引脚以及所述CH340N芯片的VCC引脚、V3引脚均连接所述三端稳压器LM1117S
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3.3V的+3.3V电源输出端。
[0015]作为上述方案的改进，所述第一LC滤波电路包括第二电感L2和第三电容C3，所述第二电感L2的一端连接所述RS232接口的1脚，所述第二电感L2的另一端连接+5V电源，所述第三电容C3的一端连接所述RS232接口的1脚，所述第三电容C3的另一端接地；
[0016]所述第二LC滤波电路包括第一电感L1和第一电容C1，所述第一电感L1的一端连接所述USB接口的1脚，所述第一电感L1的另一端连接+5V电源，所述第一电容C1的一端连接所述USB接口的1脚，所述第一电容C1的另一端接地。
[0017]作为上述方案的改进，所述第一电容C1、第三电容C3的取值为0.1uF，所述第一电感L1、第二电感L2使用磁珠代替，取值阻抗1以上，从而将10MHz以上的干扰毛刺滤除。
[0018]作为上述方案的改进，所述CH340N芯片的U本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字式多要素集成气象测量装置，其特征在于，包括BME280集成式环境传感器、微控制单元、第一串行接口电路、第二串行接口电路、RS232接口和USB接口；所述微控制单元包括单片机STC15W408芯片，所述BME280集成式环境传感器通过SPI总线与所述单片机STC15W408芯片通信，所述BME280集成式环境传感器的SDI引脚、SDO引脚、SCK引脚分别对应连接所述单片机STC15W408芯片的MOSI引脚、MISO引脚、SCLK引脚，所述BME280集成式环境传感器的片选CSB引脚接地；所述第一串行接口电路包括MAX202EESE芯片，所述单片机STC15W408芯片的RXD引脚、TXD引脚分别连接所述MAX202EESE芯片的12脚、11脚，所述MAX202EESE芯片的13脚、14脚分别连接所述RS232接口的2脚、3脚，所述MAX202EESE芯片通过11脚接收所述单片机STC15W408芯片输出的TTL电平信号并转换为RS232电平信号后通过14脚输出至所述RS232接口，所述MAX202EESE芯片通过13脚接收所述RS232接口输出的RS232电平信号并转换为TTL电平信号后通过12脚输出至所述单片机STC15W408芯片；所述第二串行接口电路包括CH340N芯片，所述单片机STC15W408芯片的RXD_2引脚、TXD_2引脚分别连接所述CH340N芯片的TXD引脚、RXD脚，所述CH340N芯片的UD
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引脚、UD+引脚分别连接所述USB接口的2脚、3脚，所述CH340N芯片用于接收所述单片机STC15W408芯片输出的TTL电平信号并转换为USB电平信号后输出至所述USB接口，所述CH340N芯片还用于接收所述USB接口输出的USB电平信号并转换为TTL电平信号后输出至所述单片机STC15W408芯片；通过所述RS232接口或USB接口连接上位机，所述RS232接口的1脚通过第一LC滤波电路连接+5V电源，所述USB接口的1脚通过第二LC滤波电路连接+5V电源；其中，所述数字式多要素集成气象测量装置通过所述上位机供电，当通过所述USB接口连接上位机时，那么上位机的USB接口5V供给装置使用；当通过RS232接口连接上位机时，则通过外接5V对装置供电；当所述BME280集成式环境传感器供电后，通过所述单片机STC15W408芯片对所述BME280集成式环境传感器进行初始化以预设对应参数，使所述BME280集成式环境传感器按照预设的采集周期不断采集更新自身温度、湿度、气压传感器信号，并转换成数字信号暂存于片内存储器，由所述单片机STC15W408芯片按照预设的读数周期进行读取；所述单片机STC15W408芯片每次将读取的数据编辑成气象报文，并通过所述第一串行接口电路或第二串行接口电路与上位机通信，从而输出三种气象要素数据；其中，在所述单片机STC15W408芯片读取BME280集成式环境传感器的数据的每个读数周期中，对于同一种气象要素，采取连续快速读取数据至少3次以上并去掉数据中的最大值和最小值，然后将剩下的数据进行加权平均作为本次周期的读数，再将本次周期的读数与上一个周期的读数相比较，如果超过预设阈值的则踢除掉，使用上一个周期的读数替代作为本次周期的读数。2.根据权利要求1所述的数字式多要素集成气象测量装置，其特征在于，所述数...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕雪芹，黄宏智，敖振浪，黄桂烨，霍亚，
申请(专利权)人：广东省气象探测数据中心广东省气象技术装备中心，广东省气象科技培训中心，
类型：发明
国别省市：