下载文档原格式
基于单片机的自动气象监测系统的设计与实现雷文礼;任新成;曹新亮【摘要】With the continuous improvement of electronic technology and weather monitoring technology,modern weather monitoring has been transited from artificial monitoring to automatic weather monitoring gradually. An automatic weather moni⁃toring system based on single chip microcomputer is designed,which is consisted of data acquisition part,data reception part and host computer. Data acquisition part is responsible for collecting temperature and humidity data information,data reception part is in charge of displaying the collected temperature and humidity data information,and the displayed data information is sent to the host computer for saving and subsequent processing. This system has good stability,high precision,wide operation and application range,and strong adaptability,and can achieve unattended operation. The system can be widely used in agricul⁃ture,hydrology,militaryaffairs,warehouse,airport,scientific research and other fields.%随着电子技术和气象监测技术的不断进步，现代气象监测已经由原来的人工监测逐步过渡到自动气象监测。
PLC在气象监测中的应用案例PLC（可编程逻辑控制器）是一种数字化操作系统，广泛应用于工业自动化控制领域。
然而，除了工业领域，PLC也在气象监测中扮演着重要的角色。
本文将介绍PLC在气象监测中的应用案例，并探讨其在提高气象数据采集与分析效率方面的优势。
I. 气象监测的挑战在气象监测中，准确地获取气象数据对于天气预报、气候研究以及农业、交通等领域的决策制定至关重要。
然而，传统的气象监测系统存在一些挑战，如数据采集不稳定、实时性不高、数据处理效率低等。
这些问题影响了气象数据的准确性和及时性，限制了气象监测的应用广度和深度。
II. PLC的应用案例PLC作为一种可靠的控制器，已经开始在气象监测中得到广泛应用。
以下是几个PLC在气象监测中的应用案例。
1. 数据采集与存储PLC可以通过传感器实时采集气象要素数据，如温度、湿度、风速、降水等。
传感器将采集的数据传输给PLC，PLC再通过通信模块将数据发送到中央服务器进行存储和分析。
相比于传统的手动数据记录和传输方式，PLC可以提供高效、准确的数据采集和实时传输，确保气象数据的可靠性和及时性。
2. 实时监测与控制PLC可以实时监测气象设备的运行状态，并根据预设的阈值进行自动控制。
例如，当风速超过预设阈值时，PLC可以自动触发报警系统并采取相应措施，以防止发生气象灾害。
这种实时监测与控制功能大大提高了气象监测的自动化程度，减少了人为干预的需求。
3. 故障诊断与维护PLC可以对气象设备进行故障诊断，并提供相应的警报和维护提示。
当设备发生故障时，PLC可以记录故障信息，并通过通信模块将信息发送给相应的维护人员。
这种故障诊断与维护功能有效地减少了设备停机时间和维修成本，提高了气象设备的稳定性和可靠性。
III. PLC在气象监测中的优势PLC在气象监测中的应用带来了多项优势，有助于提升气象数据采集与分析的效率。
1. 高度可靠性PLC具有高度可靠的硬件和软件系统，可以适应恶劣的气象环境和复杂的工作场景。
基于51单片机的车载微型交通气象站设计*；；（吉林大学 仪器科学与电气工程学院，长春 130022）摘要：随着微型计算机、新一代通信技术以及新型传感器的不断推广与应用，我国的气象监测系统必然将转向微功耗、智能化、高可靠性、低成本广泛性方向发展，必将为我们的生产和生活提供更可靠，更详细的气象信息。
本次设计利用单片机实现的车载交通微型气象站，能实现气象站小型化和具体化，以物联网为应用场景，多节点不同区域结合实时对大范围的数据进行采集并上传到网络，为车载互联网的数据储备提供新思路。
关键词：单片机，微型气象站， 数据采集 中图分类号：TG156 文献标识码：AThe design of vehicle micro traffic weather station based on 51SCMAN Yan; SHI Jing; WEI Xin（College of Instrumentation and Electrical Engineering,Jilin University,Changchun130061,China)Abstract: With the continuous promotion and application of microcomputer, a new generation of communications technology and new type sensors ，the development of weather monitoring system in China will inevitably turn to the direction of micro power, intelligent, high reliability, low cost, which will provide more reliable detailed meteorological information for our production and life. The design of vehicle traffic micro weather station is made by using a single chip microcomputer, which can make the station more small and concrete. Combining multiple nodes with different regions, a wide range of real-time data is collected and uploaded to the network with application scene of the Internet of things. It provides a new idea for data storage of the onboard Internet. Key words ：SCM ; Micro traffic weather station; Data acquisition*指导教师： 刘名扬 项目类型： 创新项目0 前言当今社会能够实时准确且尽可能全国大范围对温湿度、风力风向等气象数据进行采集投入大，耗费高，本项目研究基于车载物联网、低成本、大范围地对各地气象数据进行采集。
《小小气象站(一)》作业设计方案一、设计目标本次作业设计旨在帮助学生通过实践活动，了解气象站的基本功能和操作方法，培养学生的观察力、实验能力和数据分析能力，同时激发学生对气象学科的兴趣。
二、设计内容1. 学生将会进修气象站的基本构成和功能，包括温度计、湿度计、风速仪等仪器的应用方法。
2. 学生将会观测并记录当天的气象数据，包括温度、湿度、风速等指标，并填写数据表格。
3. 学生将会分析所收集的数据，制作气象数据图表，并进行简单的数据解读。
4. 学生将会通过实际操作，了解气象数据的重要性和应用价值。
三、设计步骤1. 准备工作：老师提前准备好气象站仪器和数据表格，并向学生介绍气象站的基本构成和功能。
2. 实践操作：学生分组进行实际操作，观测当天的气象数据，并记录在数据表格中。
3. 数据分析：学生根据所收集的数据，制作气象数据图表，并进行简单的数据分析和解读。
4. 实验报告：学生根据实验结果，撰写实验报告，包括数据图表、分析过程和结论等内容。
5. 展示交流：学生将自己的实验报告展示给全班同砚，并进行交流讨论。
四、评判方式1. 实验操作评判：考察学生在实际操作中的仪器应用技能和数据记录准确性。
2. 数据分析评判：考察学生对气象数据的分析能力和解读水平。
3. 实验报告评判：综合考察学生的实验报告撰写能力和表达清晰度。
4. 教室表现评判：考察学生在展示交流环节中的表现和思维深度。
五、拓展延伸1. 鼓励学生自行搜集更多的气象数据，进行更深入的数据分析和钻研。
2. 组织学生参与气象站参观活动，深入了解气象站的运作机制和发展历程。
3. 鼓励学生利用气象数据进行气象预计，提高学生的气象预计能力和实践能力。
通过本次作业设计，学生将会在实践中掌握气象站的基本知识和操作方法，培养自己的观察力和实验能力，同时增强对气象学科的兴趣，为未来的进修和发展奠定坚实基础。
希望学生们能够积极参与，认真完成作业，享受科学探索的乐趣！。
. .. .基于单片机的气象监测仪毕业设计目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)绪论 (1)1 结构设计与方案选择 (2)1.1 基于Internet的现代传动远程控制系统结构 (2)1.2 方案选择 (2)1.2.1 远程通信方案的选择 (2)1.2.2 变频器与计算机串行通信方案的选择 (2)2 硬件设计 (3)2.1 单机控制 (3)2.1.1 硬件配置 (3)2.1.2 控制框图 (3)2.2 多机控制 (3)2.3 远程控制 (3)……结束语 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录1 变频器参数设定程序代码 (28)附录2 VC程序源代码 (29)第一章地面自动气象监测仪的现状目前中国气象局开展的地面气象监测要素包括云、能见度、天气现象、气压、空气温度、空气湿度、风速、风向、降水、雪深、蒸发、辐射、日照、地温、冻土、电线积水和地面状态。
能实现仪器自动监测的气象要素有能见度、气压、空气温度湿度、风向、风速、降水、蒸发、辐射、日照和地温，其他气象要素监测只能通过人工观测实现。
本研究仅对能实现地面自动气象监测的仪器进行研究。
1.1 国地面气象监测仪现状我国地面气象监测仪主要有常规地面人工检测仪器和地面自动气象站两大类。
在功能齐全和性能稳定方面，与国际上同类产品基本一致，都能满足气象要素检测的要求，国研发出的仪器具有明显的价格优势，技术支持和售后服务良好，维护成本低。
目前气象系统使用常规地面气象仪器有EN2型测风数据处理仪，SJ1型虹吸式雨量计，DWJ1型自动温度计，DHJ1型自动湿度计，DYJ1自动气压计和最新研制出并投入气象业务使用的自动气象站等。
气象仪器的趋势都是往数字化、智能化、集成化发展。
1.1.1 EN2型测风数据处理仪EN2型测风数据处理仪用于气象台站观测记录地面风，由微型打印机、液晶显示器、键盘、风速风向传感器接口、上位机接口、可选的外接显示器接口、微型处理板和电源等部件组成。
目录设计总说明 (I)Introduction (V)第1章绪论 (1)1.1 研究的背景 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 课题研究的内容和意义 (2)第2章系统方案选择与论证 (3)2.1 设计要求 (3)2.2 总体设计方案 (3)2.3 各模块方案选择和论证 (3)2.3.1主控制器模块 (3)2.3.2风向风速测量模块 (4)2.3.3温度测量模块 (6)2.3.5气压测量模块 (9)2.3.7定位模块 (10)2.3.8无线通信模块 (11)2.4 系统各模块的最终方案确定 (11)第3章系统硬件设计 (12)3.1 系统核心控制单元AT89C52 (12)3.2 系统电源的设计 (13)3.3 系统数据的采集 (13)3.3.1 测温模块电路设计 (13)3.3.2 湿度模块电路设计 (15)3.3.3 风向风速模块电路设计 (16)3.3.4 气压模块电路设计 (17)3.4 单片机与传感器连接电路设计 (18)3.5 分频电路设计 (20)3.6 通信模块电路设计 (21)3.6.1 GPS简介 (21)3.6.2 GPRS模块简介 (22)3.7 显示单元的设计 (24)3.8 独立键盘模块设计 (26)第4章系统软件设计 (27)4.1 软件设计概述 (27)4.2 温度传感器模块的软件设计 (27)4.2.1 DS18B20的的初始化 (27)4.2.2 单片机与DS18B20的通信 (28)4.2.3 DS18B20内部结构 (29)4.2.4 读取温度值 (30)4.3 模数转换模块的软件设计 (31)4.4 通信模块的软件设计 (32)4.3.1 串口工作方式1介绍 (32)4.3.2 GPS模块软件设计 (33)4.3.3 GPRS模块软件设计 (34)4.5 显示模块的软件设计 (34)4.6 Proteus仿真 (36)第5章总结 (38)参考文献 (39)附录A 原理图 (40)附录B 程序及注释 (41)致谢 (53)设计总说明气候对于人类的劳作、生活的影响是显而易见的，良好的气候能给人带来高效的工作效率、舒适的休闲环境，但是恶劣的气候却常常给人导致难以承担的后果。
基于树莓派的微型气象站的设计与实现毕业设计随着科技的发展，人们对气象信息的需求也越来越高。
基于树莓派的微型气象站是一种适用于个人或小范围使用的气象监测设备。
本文将介绍基于树莓派的微型气象站的设计与实现。
首先，我们需要准备的硬件设备包括树莓派单板电脑、传感器模块和显示屏等。
树莓派是一种功能强大的微型计算机，可以运行Linux 操作系统并连接各种传感器。
传感器模块用于检测各种气象参数，例如温度、湿度、大气压力和光照强度等。
显示屏用于展示采集到的气象数据。
接下来，我们需要安装操作系统和相关的软件。
树莓派可以通过SD卡引导，并支持多种操作系统，例如Raspbian和Ubuntu等。
根据实际需求，选择一个合适的操作系统进行安装。
安装完成后，我们还需要为传感器模块安装相应的驱动程序和库文件，以便能够正确读取传感器数据。
设计微型气象站的软件部分，我们可以利用Python语言进行编程。
Python是一种易于学习和使用的编程语言，可以方便地读取传感器数据并进行相应的处理。
我们可以编写一个Python脚本来定时读取各种气象参数，并通过网络传输到远程服务器或本地存储。
数据的展示可以通过一个简单的Web界面来实现。
我们可以使用一些Web开发框架，如Django或Flask，来搭建一个简单的Web服务器。
在该服务器上，我们可以设置一个页面来展示气象数据的图表和实时更新。
通过浏览器访问这个页面，用户就可以实时了解到当前的气象情况。
此外，我们还可以为微型气象站添加一些其他功能。
例如，我们可以设置报警功能，当某个气象参数超出预设阈值时，自动发送警报通知用户。
我们也可以将气象数据存储到数据库中，以便进行历史数据的分析和查询。
另外，我们还可以使用树莓派的GPIO接口来连接一些外部设备，如雨量计或风速计，以进一步完善微型气象站的功能。
总结起来，基于树莓派的微型气象站是一种简单而实用的气象监测设备。
通过树莓派的强大功能和各种传感器模块的配合，我们可以轻松构建一个具有气象数据采集、处理和展示功能的气象监测系统。
基于单片机的自动气象监测系统的设计基于单片机的自动气象监测系统的设计摘要：自动气象监测系统是一种将传感器、微控制器、通信技术等综合应用于气象监测领域的智能设备。
本文基于单片机设计了一种自动气象监测系统，主要包括硬件设计和软件设计两部分。
其中硬件设计主要包括传感器模块、数据采集模块和显示模块的选取和搭建，软件设计则是通过编程设计实现数据处理和分析、显示和存储等功能。
实验结果表明，本设计的自动气象监测系统具有较高的测量精度和数据处理能力，可广泛应用于气象监测与预警领域。
关键词：自动气象监测系统，单片机，硬件设计，软件设计，测量精度1. 引言气象监测作为天气预测和灾害预警的基础，对于社会生活、农业生产和工业生产等方面都具有非常重要的作用。
传统的气象监测方式主要依赖于人工观测，这种方式操作繁琐、效率低下并且存在一定的主观误差。
随着科技的发展，自动气象监测系统应运而生，解决了人工观测的这些问题。
2. 硬件设计2.1 传感器模块的选取和搭建气象监测系统的核心是传感器模块，用于获取各项气象参数的数据。
本设计选择了温湿度传感器、气压传感器和风速传感器作为监测参数。
温湿度传感器采用DHT11，气压传感器采用BMP280，风速传感器采用光电转换器的原理。
2.2 数据采集模块的选取和搭建数据采集模块主要负责将传感器获取的数据进行处理和存储。
本设计采用了单片机ATmega328P作为数据采集核心，通过串口通信与传感器模块进行数据交互。
同时，为了确保数据的准确性和稳定性，设计了滤波电路和放大电路。
2.3 显示模块的选取和搭建显示模块用于实时显示气象参数的数值和曲线。
本设计选择了12864液晶显示屏作为显示模块，通过单片机控制实现数据的图形化显示。
3. 软件设计3.1 数据处理和分析数据处理和分析是整个系统的核心功能，通过编程设计实现。
数据处理主要包括数据的格式转换、数据校验和数据编码等。
数据分析主要是对数据进行统计和分析，包括求平均值、最大值、最小值等。
基于单片机的便携式气象仪设计便携式气象仪是一种能够实时监测并显示气象参数的仪器。
由于其体积小、重量轻、易于携带，因此广泛应用于户外探险、户外运动等场合。
本文将基于单片机设计一个便携式气象仪，并详细介绍其主要功能和实现原理。
首先，我们选择一款适合的单片机作为核心处理器。
常见的单片机有AVR、ARM等系列，其中AVR系列的ATmega16是一块功能强大且成本较低的单片机，具备充分的IO口、易于编程等特点，非常适合用于设计便携式气象仪。
在设计中，我们利用ATmega16集成的ADC模块对各种气象传感器采集的模拟信号进行数字化处理。
其次，我们需要选择合适的气象传感器。
便携式气象仪通常需要监测的气象参数包括温度、湿度、气压等。
针对这些参数，我们选择相应的传感器进行数据采集。
例如，温度传感器采用数字温度传感器DS18B20，湿度传感器采用DHT11数字湿度传感器，气压传感器采用BMP180数字气压传感器。
接下来，我们需要设计便携式气象仪的硬件电路。
整个电路主要包括传感器模块、单片机模块、显示模块和电源模块。
传感器模块负责采集温度、湿度和气压数据，并将数据转换成模拟信号输出给单片机模块。
单片机模块负责接收传感器模块输出的模拟信号，并通过连接的IO口对信号进行采集和处理。
显示模块采用LCD显示屏，将采集到的气象参数以图形或文本的方式展示给用户。
电源模块为整个系统提供稳定的电源供应。
最后，我们需要编写相关的软件程序。
根据单片机的指令集和开发环境，编写程序实现数据的采集和处理、显示以及其他功能的实现。
例如，通过对温度传感器采集的数据进行温度转换算法，将原始数据转换成摄氏度，并实时显示在LCD屏上；同样地，对湿度和气压数据进行相应的处理和显示。
综上所述，基于单片机的便携式气象仪设计包括硬件电路设计和软件程序编写两个方面。
通过对传感器模块、单片机模块、显示模块和电源模块的设计和组装，以及对采集到的气象数据进行处理和显示，最终实现一个功能完善的便携式气象仪。
1引言1.1课题研究的背景本文是雨水利用自动控制系统的具体设计说明，设计一个雨水罐液位自动控制系统，并且使用MCGS进行组态监控。
在程序设计上，以及在控制系统中，运用了先进的设计方法，如编写可编程控制器PLC中的梯形图与流程图，对控制系统中的水泵和进水阀进行控制，采用了液位、压力传感器信号输入控制元件，实现雨水罐中液位的动态平衡，确保供水管道中水压的稳定。
本文主要介绍小型雨水利用自动控制系统，可用于学校，企业公园等小面积区域的绿化灌溉。
具有管理方便，设计简单，成本廉价等特点。
雨水利用控制器的结构示意图如图1-1所示。
图1—1 雨水利用控制器结构示意图Fig 1-1 rain waters make use of controller structure sketch map1.1.1 雨水利用自动控制国内外的发展现状1. 我国城市雨水利用概述我国城市雨水利用的思想具有悠久的历史，北京北海团城古代雨水利用工程是古代雨水利用的典范。
而真正意义上的城市雨水利用的研究与应用却开始于20世纪80年代，发展于90年代，目前呈现出良好的发展势头。
北京、上海、大连、哈尔滨、西安等许多城市相继开展雨水收集利用研究，尤其是北京近几年雨水集蓄利用技术发展步伐较快。
北京市节水办和北京建筑工程学院从1998年开始立项研究，北京市水利局和德国埃森大学的合作项目于2000年启动，已建雨水利用工程等示范工程10多处；2003年4月起施行《关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定》，要求凡在本市行政区域内，新建、改建、扩建工程均应进行雨水利用工程设计和建设，雨水利用工程应与主体建设工程同时设计、同时施工、同时投入使用。
2. 城市雨水利用在国外由于全球范围内水资源紧缺和暴雨水水灾害频繁，近20年来美国、加拿大、意大利、法国、墨西哥、印度、土耳其、以色列、日本、泰国、苏丹、也门、澳大利亚、德国等40多个国家开展了雨水利用的研究与实践, 并召开过十届国际雨水利用大会。
毕业设计便携式数字气象检测仪毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：摘要本文研究了以单片机AT89S8252芯片为核心的便携式数字气象检测仪，系统集成了温度、湿度、风向、风速气象参数的测量，其精度已经达到并超过普通气象测量的要求，通过系统机与测量单元的配合，将采集的数据显示在LCD1602上，为未来气象测量的小型化、实时化、便捷化与专业化提供了良好的应用前景和坚实保证。
首先，文中介绍了当前国内便携式气象检测技术的研究动态，分析了现有气象检测系统存在的主要问题及发展方向，指出研制便携式、高性能的集成化气象检测仪的必要性。
其次，提出了便携式气象检测仪系统的总体方案设计，使该系统真正实现智能化，专业化。
用智能温温度传感器SHT10实现对温度、湿度的检测，将温湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，采用EC9-1传感器实现对风向、风速的检测，再选择单片机AT89S52芯片的基础上，实现了对基本气象要素的测量和数据信息的现代化管理。
最后，设计了该系统的控制测量硬件电路及相应的软件，经试验结果表明，所设计的便携式气象仪实现了系统的性能指标和技术要求，具有高精度，灵敏度，便捷及价廉的特点，适合于在各领域广泛应用。
基于单片机的智能气象站设计概述本文档介绍了一种基于单片机的智能气象站的设计方案。
智能气象站是一种用于收集和分析气象数据的设备，能够实时监测和记录温度、湿度、气压等气象参数，并提供相应的数据分析和展示功能。
设计要点单片机选择设计中选择一种适合的单片机作为控制核心，常见的选择有Arduino、Raspberry Pi等。
根据需求考虑单片机的处理能力、接口和易用性等因素，确保能够满足气象站的功能要求。
传感器模块设计中需要选择合适的传感器模块用于测量温度、湿度、气压等气象参数。
常用的传感器模块有DHT11/DHT22用于温湿度测量，BMP180/BMP280用于气压测量。
根据实际需求选择模块并进行连接和校准。
数据采集与存储通过单片机控制传感器模块进行数据采集，并将采集到的数据存储到SD卡或者通过无线方式发送到服务器。
可以使用SD卡模块和相应的库实现数据的存储，或者通过WiFi/蓝牙等无线模块将数据发送到云端。
数据分析与展示设计中可以使用计算机或者手机等终端设备通过串口、WiFi 或者蓝牙等方式与气象站进行连接，获取采集到的数据并进行实时分析和展示。
可以使用图表、曲线等方式直观地展示气象参数的变化，并提供相应的报警功能。
功能扩展为了提升气象站的功能和性能，可以考虑以下功能扩展：- 添加风速风向传感器，实现对风速和风向的测量；- 添加雨量传感器，实现对降雨量的测量；- 添加光照传感器，实现对光照强度的测量；- 添加GPS模块，实现对定位信息的获取。
总结基于单片机的智能气象站设计方案涵盖了单片机的选择、传感器模块的选择和连接、数据采集与存储、数据分析与展示等关键要点。
同时，通过功能扩展可以进一步提升气象站的功能和性能。
该设计方案可为气象行业提供高效、实用的解决方案。
毕业设计（论文）题目基于单片机的气象监测仪的设计学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：杨濛2012年 5 月28 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密囗，在10年解密后适用本授权书2、不保密囗。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日武汉理工大学本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名专业班级指导教师工作单位设计(论文)题目:设计（论文）主要内容：要求完成的主要任务:（提示：要求学生设计的主要项目、具体内容、设计范围，所设计系统的具体结构及工艺要求；，还要指出对学生设计结果的检验要求，例如，是否要制作样机、是否要求有实验或实验方案，有软件设计的如何检查软件是否通过，设计是否达到要求的技术经济指标，最后还要说明学生撰写设计说明书时的一般或特殊的要求等。
）必读参考资料：指导教师签名系主任签名院长签名(章)附件6武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）近年来全球气候变暖，干旱、洪灾、高温天气、低温冰冻等极端天气频发，影响日趋广泛，为了遏制大气环境的进一步恶化和做好公共气象服务，首先要对大气中各种气象要素进行连续监测，获得基本的气象资料，再开展天气预报、气象信息、气候变化评估、气象科学研究和气象服务等研究工作，提高防灾减灾能力，做好应对气候变化的工作，是气象工作者的重要责任。
小型气象站课程设计一、教学目标本课程旨在通过建立小型气象站，让学生了解气象学的基本原理和方法，掌握气象观测和数据处理的基本技能，培养学生的实践能力和科学探究精神。
1.了解气象学的基本概念和原理；2.掌握气象观测的基本方法和数据处理技巧；3.了解气象变化对生活和环境的影响。
4.能够正确使用气象观测设备，进行气象观测；5.能够对气象数据进行整理、分析和解读；6.能够撰写气象观测报告，表达自己的观点和结论。
情感态度价值观目标：1.培养学生对气象科学的兴趣和好奇心；2.培养学生尊重科学、严谨治学的态度；3.培养学生关注生活、关爱环境的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括气象学基本概念、气象观测方法、气象数据处理和气象变化的影响四个方面。
1.气象学基本概念：介绍气象学的定义、研究对象和主要内容；2.气象观测方法：讲解气象观测的基本方法，如气温、降水、风速等观测方式；3.气象数据处理：教授数据整理、分析和解读的方法，如制作气象图表、计算平均值等；4.气象变化的影响：探讨气象变化对生活和环境的影响，如气候变化对农业、城市规划等的影响。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：讲解气象学基本概念和原理，使学生掌握相关知识；2.讨论法：分组讨论气象观测方法和数据处理技巧，培养学生的实践能力；3.案例分析法：分析气象变化对生活和环境的具体影响，提高学生的应用能力；4.实验法：学生进行气象观测实践活动，培养学生的动手能力和科学探究精神。
四、教学资源本课程需要准备以下教学资源：1.教材：气象学基础教材，用于引导学生学习基本概念和原理；2.参考书：气象观测与数据处理相关书籍，为学生提供丰富的学习资料；3.多媒体资料：气象现象和气象变化的图片、视频等资料，辅助学生形象理解；4.实验设备：气象观测仪器和设备，如温度计、湿度计等，用于学生动手实践。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面客观地评价学生的学习成果。
智能小区气象站的设计摘要针对于局部区域天气变化无常，而电视网络的天气预报不能实时告知人们身边的天气状况的缺陷，设计了一种采用太阳能和蓄电池互补供电系统、实时传送气象数据的智能小区气象站。
智能小区气象站是一种小型自动气象站，能够可靠、准确地测量周围的风速、风向、温度、湿度、雨量和PM2.5，实时收集天气状况，然后通过显示控制台接受传感器发射过来的信号，并显示出来，同时也可以比较室内外天气状况给人出行提醒。
关键词：自动气象站；传感器；PM2.5；太阳能；ABSTRACTFor the weather is great changeable in the local area, and the weather forecast of television or network couldn’t inform people around the weather conditions in real-time, we designed a complementary use of solar and battery-powered systems, real-time transmission of meteorological data intelligence community weather station. The Intelligent community’s weather stations is a small automatic weather stations, and can be reliably and accurately measure around the wind speed, wind direction, temperature, humidity, rainfall and PM2.5, collect real-time weather conditions, and then come to accept the signal emitted by the sensor display console and displayed, but can also compare the indoor and outdoor weather conditions give travel alerts for us.Key word:automatic weather stations; transducer; PM2.5; the solar energy;目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状和发展趋势 (1)1.3 论文主要研究内容 (1)2 系统的硬件设计 (3)2.1 主控MCU的选择 (3)2.2 传感器接口的电路设计 (3)2.3 气象参数测试电路 (4)2.3.1 雨量传感器接口 (4)2.3.2风向、风速传感器接口 (5)2.3.3温湿度接口 (5)2.3.4PM2.5模块接口 (6)2.4 GPRS数据传输电路 (6)3 系统的软件设计 (7)3.1 气象参数采集 (7)3.2数据传输 (7)4 结束语 (8)参考文献 (9)1 绪论1.1 研究背景及意义天气变化与人类的工作、生活息息相关，影响巨大，对气象的观测可以及时了解天气变化情况，为人类生产、生活提供指引。
基于PLC小型气象站设计(毕业设计)基于PLC小型气象站设计摘要本论文着重介绍了以西门子公司生产的S7-200系列的PLC为主要控制元件，实现对外部环境的风速、大气压、温度和湿度进行实时监测和显示，以及当某项或多项空气指数超出设定的范围时系统会作出报警以警示人们当前环境对人某方面的危害；当这四种空气指数都符合舒适度的设定时，系统会输出显示为舒适。
以上这些功能都是我们通过对PLC的编程实现的。
本设计采用多种传感器，包括温湿度传感器、风速传感器以及大气压力传感器。
这些传感器具有反应速度快、测量精度高、耗能低、自身功能强大和价格低廉等优点。
当外部传感器监测到外部环境所对应的空气指数后通过变送器将电阻电流信号转换成标准模拟信号输入到模拟量输入扩展模块，然后输入模块通过计算和处理这些数据传输到CPU中，并储存在内部寄存器中；最后系统通过以太网模块的传输将测得的温湿度、风速和大气压传到上位机得到显示，当数值超过限定范围时会做出相应的报警。
本设计的小型气象站的测量精度非常高，实时性也比较高，所以完全可以应用到日常生活中去。
关键词：PLC，编程，传感器，显示Based on PLC small station designABSTRACTThis paper introduces the Siemens S7-200 series PLC as the main control components, realize the external environment of wind speed, atmospheric pressure, temperature and humidity for real-time monitoring and display, and when one or more of the air index was beyond the scope of setting the system will alarm to warn people about the dangers of the current environment of a certain aspect; When the four air index meet the comfort setting, system will display the output for comfort. These functions are based on PLC programming .This design USES a variety of sensors, including temperature and humidity, wind speed sensor, and the atmospheric pressure sensor. These sensors have reaction speed, high precision, low consumption, and its powerful functions and the price is low wait for an advantage. When an external sensors to detect the external environment of the air index after through the transmitter converts resistance current signal into standard extension module analog signal input to the analog input, and then input module through calculation and processing these data to the CPU, and stored in the internal register. Finally system through Ethernet module of transmission of the measured temperature and humidity, wind speed and atmospheric pressure is displayed to the upper machine, makes the corresponding alarm when numerical exceeds the limits. The design of small stations has high measurement precision, and has a high real time capability, so it can be applied to daily life.KEY WORDS: PLC，Programming，The sensor，Display目录前言 (1)第1章概述 (2)1.1 本课题研究的意义 (2)1.1.1 国外发展历程 (3)1.1.2 国内发展历程 (3)1.2 小型气象站的应用情况 (4)1.2.1 在农业反面的应用 (4)1.2.2 在防灾和电力运输方面的运用 (4)1.2.3 本设计的应用 (4)1.3 研究的主要工作 (5)第2章控制方案 (6)2.1 控制原理分析 (6)2.2 控制要求 (7)第3章设备的选型 (9)3.1 传感器的选型 (9)3.1.1 大气压力传感器 (9)3.1.2 风速传感器 (10)3.1.3 温湿度传感器 (10)3.2 PLC的选型 (11)3.2.1 PLC的I/O点分析 (11)3.2.2 PLC扩展模块的选型 (12)3.3 设备清单 (14)3.4 PLC的I/O接线图 (20)第4章软件设计 (22)4.1 主程序流程图 (22)4.2 程序梯形图 (23)4.2.1 主程序 (23)4.2.2 压力处理 (24)4.2.3 湿度处理 (27)4.2.4 风速处理 (29)4.2.5 温度处理 (33)4.2.6 舒适度判断 (35)第5章仿真 (36)5.1 仿真软件的确定 (36)5.2 程序的仿真 (36)结论 (47)谢辞 (48)参考文献 (49)外文资料翻译 (50)前言大气是人类赖以生存的环境之一，但是由于工业化的推进，我们大部分城市的大气已经受到了不容忽视的污染[1]。
而大气污染同时也给人们的日常出行和日常工作造成了不同程度的干扰，因此我设计了一款小型气象站，本设计的气象站可以实时、准确的监测大气中温湿度、风向和大气压等指数。
它不仅可以监测到具体数据，还能够根据所检测到的具体数据做出相应的输出反应。
比如当温度远超过系统所设定的舒适值时，系统的温度报警器就会做出反应，相对于的温度蜂鸣器就会发出警报，提醒人们当前室外温度对人体可能造成危害。
从20世纪40年代以来，许多国家都开始对自动化气象站进行了研究和论证。
过了10年到了50年代中期，电子工业的飞速发展，不少国家开始出现了各种类型的气象观测站。
到了60年代中期，气象观测技术又得到了一步提高，这次是观测精度得到了提高，运行可靠性上面得到了加强。
随后的几十年，不论是在监测精度上还是在数据传输可靠性行上等问题都得到很大的提高。
我国是在20世纪50年代后期开始对自动气象观测站开始了研究，至今已经有50多年的历史了。
自动气象站已经在我国运行很多年了，在这期间气象工作者不断的积累经验，在错误中成长，如今我国的自动气象技术也在逐步和世界最先进技术拉近距离，缩短差距。
我们存在的问题也不少，比如大部分都采用集中结构，由于数据采集器的生产厂家不同，各个厂家的生产标准不一样，这就给气象站的维修和维护带了很大的困扰；我国的自动气象站主要还是采用进口的产品，由于技术和工艺的原因，很多产品不能直接进行升级，这就造成了很大的浪费。
由于目前的环境变幻莫测、愈发的恶劣，因此本设计的小型气象站要解决的问题第一是可以监测户外的恶劣环境，第二是将监测到的数据通过计算和系统的分析，PLC控制输出这些数据和当环境影响到户外的一些活动时发出一些警报提醒人们注意防范，为人们的户外工作提供安全上的保障。
第1章概述1.1 本课题研究的意义随着工业的发展，我们所生活的环境也发生了很大的变化，空气质量越来越差，各种极端气候也层出不穷，因此我设计了一款小型气象站，它可以通过对空气的监控而给人们提供一些实时环境回馈。
自20世纪40年代以来，许多国家都开始对地面气象观测自动化进行了许多研究。
发展到如今，所研究的小型气象站可以应用到各个领域，例如：现代化农业生产、电力监测、交通、大气监测、通信、科研等领域。
并且在这些领域都有了长足的发展，给人们提供了更加舒适和安全的生活环境。
在气象站建设、农林气象监测、生态环境监测、温室控制、公路铁路运营及地质灾害监测等多种领域提供了可靠的保证，使其在恶劣的环境条件下也能稳定工作。
尤其是在某些高科技行业，例如能源行业，为产品提供了有力的支撑，起着举足轻重的作用。
小型气象站的应用不仅可以检测多种影响电力运输的量值，保证电力的正常、安全运输，避免事故的发生，保持经济的平稳提高，促使相关产业的优化，进而对国民经济产生良好的促进和提高。
气象参数自动采集系统具备以自动收集温度、湿度、风速、光照等气象数据的特点。
其最大优点是能够快速有效的监测到实时天气，可以提供更加准确的天气数据。
同时，小型气象站所监测到的天气数据比人工观测的误差更小。
小型气象站采用220V交流电供电，通过各种各样的传感器对所检测的区域的温湿度、风速、大气压力等进行全方位监测，然后将所监测和处理过的数据通过以太网传输到计算机。
最后人们通过计算机上的数据可以做出气象判断，为防灾做出预警，并保证人们的安全。
在电力运输方面，可以很好的确保输电线路各段的安全运输。
气象站的建立，可以很好的预测出天气状况，并能够通过对天气状况的监测做出防灾预警，可以有效的减少气象灾害对人们生命和财产的损害，使人们的生活质量得到保障，出行和生活更加美好。
本设计是基于西门子S7-200系列PLC为主要控制元件而进行设计的，可编程控制器(PLC)是综合计算机技术、自动控制技术的一种通用的、新型的自动控制装置。
它具有可靠性高、功能强、使用灵活方便，易于编程和适应工业环境下应用等一系列优点。
最近几年的工业自动化、机电一体化、传统产业技术等方面应用越来越广，成为现代工业控制的三大支柱产业之一。
PLC的终极目标是用于实践、提高生产力。
如今，PLC应用在许多行业和设备。
综上所述，所以我们本设计采用PLC为主要控制元件。
1.1.1 国外发展历程从20世纪50年代末开始，世界各国已经开始对自动气象站进行了设计和尝试，而美国和苏联率先设计出了不同型号的自动气象站，为以后的气象站发展奠定了基础。
