便携式气象仪

摘 要33 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。 关键词：便携：气象仪；风向；风速；温度；湿度；ABSTRACTThis research has to single tablets machine AT89S8252 chip for core of portable digital meteorological detection instrument, System integrated has temperature, and humidity, and wind, and wind speed meteorological parameter of measurement, its precision has reached and over general meteorological measurement of requirements, through system machine and measurement unit of tie, will collection of data displayed in LCD1602 Shang, for future meteorological measurement of miniaturization, and real-time of, and convenient of and Professional provides has good of application prospects and solid guarantee. First of all, has described current research trends of domestic portable meteorological detection technology, analysis of existing main problems and development direction of meteorological monitoring system, noted that the development of a portable, high-performance integrated meteorological instrumentation is necessary. Second, the proposed overall plan design of a portable meteorological instrumentation systems, making the system truly intelligent, professional. SHT10 implementation of intelligent temperature sensor for detection of temperature, humidity, temperature and humidity signal signal acquisition through sensor and converted to a digital signal, using EC9-1 sensor for detection of wind direction, wind speed, and then select the AT89S52 chips based on single-chip microcomputer, realizing basic modernization of meteorological elements measurements and data information management. Finally, the design of the control measurements of the system hardware and corresponding software test results showed that portable meteorological instrument designed to achieve a system of performance indicators and the technical requirements, with high accuracy, sensitivity, convenience and price characteristics, suitable for wide application in various areas. Keywords: portable; meteorological instruments; wind; wind; temperature, humidity;目 录1、摘要12、绪论2 2.1选题背景与意义2 2.2课题研究的基本内容与拟解决的主要问题33、总体设计4 3.1设计内容43.2 总体方案设计3 3.3 方案选择.43.3.1 温湿度传感器的选择33.3.2风向风速传感器的选择3 3.3.3显示模块的选择.44、系统的硬件选择及设计44.1 温湿度传感器SHT1044.1.1 接口定义44.1.2 SHT10的电路特性与时序图54.1.3 技术参数64.1.4传感器特点6 4.2风向风速传感器EC9-1.8 4.2.1风速风向传感器EC9-1.9 4.2.2 EC9-1的工作原理.10 4.2.3 EC9-1的硬件原理图.11 4.2.4 EC9-1的实物图.12 4.2.5 EC9-1的技术指标.134.3 单片机选择与介绍74.3.1 AT89S52介绍74.3.2脚口介绍.84.3.3主要性能94.4 液晶显示器LCD1602125、硬件模块设计155.1 温湿度硬件模块设计165.2 风向风硬件速模块设计166、软件模块设计196.1主程序流程图196.2温湿度模块流程图23 6.3 风速风向模块流程图.26 6.4显示模块流程图.27总结28致 谢30参考文献附录32绪论2.1 选题的背景与意义背景：天气预报对现代社会是很重要的。为了能够准确地预报天气，很重要的环节就是测量和搜集大量的气象数据、气象资料。所以气象仪是必不可少的。本设计便携式气象仪，正是针对市场需要，为适应小区域气候监测而设计的。 而此设计将集成湿度、温度、风速、风向等气象参数的测量，以实现一套能够实时记录保存的便携式气象仪。整个系统结构具有设计便捷、成本低廉、性能良好等优点，将向着方便简易的方向发展。 运用气象仪器进行天气测量，是正确预报天气的必要手段。因此，气象仪器和测量方法的提高和改进，是天气预报的关键。微控制技术的发展，已使传统的气象仪器仪表是“精密机械”的概念发生了深刻的变革，气象仪器也朝着智能化、便携式方向发展，高性能的单片机在自动化气象仪中起着重要的作用。意义：便携式气象仪就是针对上述市场需求，为适应小区域气候监测而设计的产品，可以广泛用于局域气候参数变化的及时测量，为各种生产生活活动提供及时的气象信息。该系统集成了温度、湿度、风向、风速等气象参数的测量，其精度已经达到标准气象测量的要求，为未来气象测量的小型化、实时化、便捷化，专业化提供了坚实保证，具有很强实用价值。2.2 课题研究的基本内容与拟解决的主要问题基本内容：本文研究一种基于无线传输的便携式气象仪系统，包括数据采集与处理。系统是以单片机AT89S8252芯片为主要部件，利用各种传感器检测天气数据，实现了风向、风速、温度、湿度等要素的测量与显示。其中要求：温度范围：-4050（精度在20时0.2以内） 相对湿度：0100% （精度在20时1%以内） 风向风速：0.475m/s（精度0.17 m/s）主要问题：1、 要求温度范围：-4050（精度在20时0.2以内），相对湿度：0100% （精度在20时1%以内），由于要求温湿度精度较高，范围较大，是有待拟解决的主要问题。2、 风向风速：0.475m/s（精度0.17 m/s），由于风速风向精度要求较高，则在选择传感器时是特别要注意的问题。3 总体设计3.1 设计内容本文研究一种基于无线传输的便携式气象仪系统，包括数据采集与处理。系统是以单片机AT89S52芯片为主要部件，利用各种传感器检测天气数据，实现了风向、风速、温度、湿度等要素的测量与显示。其中测量温湿度：用新型的智能集成温温度传感器SHT10主要实现检测温度、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，再运用单片机AT89S52进行数据的分析和处理，为显示电路提供信号。而测量风向风速：采用EC9-1 系列动态性能测风传感器。EC9-1 系列传感器具有动态性能好、线性精度高、灵敏度高、测量范围宽、互换性好、抗风强度大等特点。3.2 总体方案设计 单片机AAT89S8252温湿度传感器风速风向传感器液晶显示本设计是以单片机AT89S52作为核心处理器，整个系统为测量和显示两个部分，测量部分利用风速、风向、温度、湿度等传感器采集气象信息，转化为电流信号，参数显示在LCD液晶屏幕上。3.3 方案选择3.3.1 温湿度传感器的选择方案一：温度传感器选用DS18B20，DS18B20具有以下特点：（1）温度传感器DS18B20可编程的分辨率为912位，可实现高精度测温（2）DS18B20在使用中全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内 （3）温度范围55125，在-10+85时精度为0.5 （4）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温 （5）独特的单线接口方式（6）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。（7）测量结果直接输出数字温度信号，具有极强的抗干扰纠错能力 （8）适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V湿度传感器选用HS1101, HS1101具有以下特点：（1）精度：2%RH（120%RH范围）；（2）5VDC供电，020%RH典型输出11.6VDC；（3）极好的线性输出；（4）1-99%RH湿度量程；（5）-40到100摄氏度的温度工作范围；（6）响应时间5秒；（7）湿度输出受温度影响极小；（8）高精度2%；（9）是基于独特工艺设计的电容元件，专利的固态聚合物结构;（10）相对于同类产品价格极低；（11）适合用于低湿及露点测量需要的场合；（12）防腐蚀性气体；（13）常温使用无需温度补偿；（14）无需校准；这两个传感器，在接入电路中，都需要A/D转换器，把模拟信号转换成数字信号，从而是单片机存储采集到的数据。方案二：采用数字式温湿度传感器SHT10。开始选择DS18B20和HS1101作为温度和湿度测量元件，但是后来发现一个更好的传感器，它既可以测量温度又可以测量湿度，它是温湿度传感器SHT10。它包含相对湿度传感器、温度传感器，所以把SHT10作为温湿度检测的一个整体。在测量中SHT10可以对相对温湿度进行自动校准，可以准确的测量温湿度。SHT10的互换性好，反应速度快，抗干扰能力强，不需要外部参考源与外部器件。综上所述，SHT10与温度传感器和湿度传感器相比，方案二比方案一简单、方便。比起方案一而言方案二低成本，内部集成复杂，测量准确，而且能够提供数字输出，简化外部测量电路，精度高，适用广泛的测量范围，SHT10既可以测量温度又可测量湿度，在本文中最合适用来测量温湿度。因此，选择SHT10作为此次设计中的温湿度测量元件。3.3.2 风向风速传感器的选择 方案一：选择EC21B 型高动态性能测风传感器，它是三杯式，单尾翼型测风传感器，为了提高测风传感器的动态特性及耐腐蚀性等，风杯和风向标采用新一代新颖材料制成，风杯为一体式。主要技术指标测量风速部分：（1）测量范围：040m/s（2）分辨率： 0.1m/s（3）距离常数：2.7m （4）抗风强度：50m/s（5）准确度： (0.5+0.03V) V实际风速（6）起动风速：0.5m/s（7）输出信号：RS485测量风向部分：（1）测量范围： 0360（2）分辨率： 5 (可选为:2.8125,订货时说明)（3）距离常数： 1.0m （4）抗风强度： 50m/s（5）准确度： 5(可选为:3,订货时说明)（6）起动风速： 0.5m/s（7）阻尼比： 0.4（8）输出信号： RS485电源和工作环境为电源: DC.5VEC21B风向风速传感器的是单尾型，在选用风向标的结构和造型上要考虑两点： (1)在小风时能反应风速的变动，有良好的起动性能。 (2)具有良好的动态特性，能迅速准确地跟踪外界的风向变化。方案二：选择EC9-1系列的风速风向传感器，由于EC9-1测量范围为075m/s，而且EC9 -1 系列动态性能测风传感器具有动态性能好、测量范围宽、互换性好、线性精度高、灵敏度高、抗风强度大等特点。风速传感器EC9-1系列的感应组件为三杯式风杯组件, 当风速大于0.4m/s 时就会产生旋转, 它的信号变换电路为霍尔集成电路。EC9-1风向风速传感器在水平风力驱动下风杯组旋转, 通过主轴带动磁棒盘旋转, 它上面的数十只小磁体形成若干个旋转的磁场, 通过霍尔磁敏元件感应出脉冲信号, 其频率随风速的增大而线性增加。由于要求风向风速：0.475m/s（精度0.17 m/s），EC21B测量范围为：040m/s范围不能达到要求，而EC9-1系列的风速风向传感器可以达到，所以选择方案二。3.3.3 显示模块的选择方案一：LED数码管显示，驱动方式分别为静态驱动和动态驱动，静态驱动编程简单，显示亮度高但是占用I/O端口多，在十几应用时必须增加译码器驱动进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。动态电路是最广泛的显示方式之一，其能够节省大量的I/O端口，而且功耗低。LED数码管按段数分为七段数码管和八段数码管。针对数码管，其显示单调不具备数据的直观性。方案二：LCD1602液晶显示，具有80个字节的RAM，标准的接口特性。具有64个字节的自定义字符RAM，具有字符发生器ROM可显示192种字符（160个57点阵字符和32个510点阵字符）。可自定义8个58点阵字符或四个511点阵字符。模块结构紧凑、轻巧、装配容易，分辨率高，像素尺寸小。综上所述，由于用数码管显示过于复杂，而且不直观，而LCD1602液晶显示更为简单、直观。所以选择LCD1602能够把温湿度与风速风向很直观的显示出来，能够在设定阈值时更能简洁明了，所以选择LCD1602为显示元件。4 系统的硬件选择及设计4.1 温湿度传感器SHT10 SHTl0是一款高度集成的温湿度传感器芯片，提供全量程标定的数字输出。它采用专利的CMOSens技术，确保产品具有卓越的长期稳定性与极高的可靠性。传感器包括一个用能隙材料制成的测温元件、一个电容性聚合体测湿敏感元件，并在同一芯片上，与14 位的A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接。因此，该产品具有品抗干扰能力强、质卓越、性价比高、响应迅速快等优点体积与火柴头相近。每个传感器芯片都在极为精确的恒温室中进行标定，以镜面冷凝式露点仪为参照。广泛应用在数据采集器、暖通空调、变送器、汽车行业、计量测试、楼宇控制、电力机房、自动化过程控制、医药业。实体图如图4.1所示。 图4.1 SHT10传感器实体与接口图4.1.1 接口定义接口定义如表4.1所示。设计中使用的SHT10智能传感器作为温湿度检测元件，温湿度数据采集模块如图4.2所示：图4.2 温湿度采集模块4.1.2 SHT10的电路特性与时序图SHT10电路特性，如高、低电平，输入、输出电压等，都取决于电源。表4.2详细解释了SHT10的电路特性，其中没有标明的，表示供电电压为5V。如表4.2所示：有效时间依据SCK 的时序。数据读取的有效时间为前一个切换的下降沿。如图4.3所示。图4.3 SHT10时钟与数字信号的时序图4.1.3 技术参数(1)测量湿度范围: 0100 RH(2)测量湿度分辨率: 0.03 RH(3)测量湿度精度：4.5 RH（20到80 RH）(4)测量湿度复现性: 0.1 RH(5)测量温度范围：-40+123.8；(6)测量温度分辨率: 0.01(7)测量温度精度: 0.5 在 25时；0.9（0 到 40）(8)测量温度重复性: 0.1 (9)温度响应时间: 20 秒其温湿度特性曲线如图4.4所示。图4.4 温湿度特性曲线4.1.4 传感器特点（1）相对湿度和温度一体测量（2）具有湿度传感器元件的自检测能力（3）精确露点测量（4）全量程标定，无需重新标定即可互换使用（5）优化的长期稳定性 （6）两线制数字接口 (最简单的系统集成，较低的价格)（7）高可靠性 (工业 CMOS 工艺)（8）基于请求式检测，因此低能耗（9）传感器元件加热应用，亦可获得极高的精度和稳定性全量程标定4.2 风速风向传感器的选择与介绍4.2.1 风速风向传感器EC9-1EC9-1系列高动态性能测风传感器是由风向传感器、风速传感器和传感器支架组成。EC9-1系列传感器可分为EC9-1型、EC9-1I型、EC9-1A型。EC9-1型为合金铝材料外壳。EC9-1I型为智能型测风传感器可通过RS-232或RS-485输出风向风速的瞬时值（3s）、平均值（2 min和10 min）。EC9-1A型传感器外壳体采取特种工程塑料制件，提高了其耐腐性能。EC9-1系列传感器具有动态性能好、测量范围宽、线性精度高、抗风强度大、灵敏度高、互换性好等特点。EC9-1系列传感器适用于气象、工业、农业、航空、海港、环保、交通等部门测量水平风参量的需要。4.2.2 EC9-1的工作原理测风传感器由风传感器支架，风速传感器和风向传感器组成。风传感器支架除了用作固定风速传感器和风向传感器之外，还完成电缆的转接。风向传感器指示风的来向，用“度”这个计量单位进行量度。 风速传感器用来测出水平风的大小，用“m/s”这个计量单位进行量度。风向传感器工作原理图4.5 格雷码盘 风向传感器的感应元件为前端装有辅助标板的单板式风向标。角度变换采用七位格雷码光电码盘，如上图4.5所示。格雷码在进行任意两个相邻的数转换时，只有一个数位发生变化，因此大大的减少了有一种状态到下一种状态时逻辑的混淆，能够可靠地进行风向的感应和转换。EC9-1风向传感器的格雷码盘最外圈做了127等分，因此它最多可与感应128个方向，风向分辨率即2.8125，其对应方位、角度及格雷码的编码方式如表1所示。当风向标随风旋转时，通过主轴带动码盘旋转，每转动2.8125，位于码盘上下两侧的七组发光与接收光电组件就会产生一组新的七位并行格雷码，经整形、倒相后输出。如何转换格雷码如下表4.2所示：表4.3 格雷码转换（2）风速传感器的工作原理 ： 风速传感器的感应元件为三杯式风杯，信号变换电路是霍尔集成电路。在霍尔磁敏元件中感应出脉冲信号，其频率随风速的增大而线性增加。Vcc的工作电压为 +5伏。GND是连接地线的接头。OUT数据输出接口，它采用脉冲制计数方式，每秒内来多少个脉冲，脉冲数除以10所得的数值就是瞬时风速。例如，一秒钟，读到的脉冲数为75，那么这时的瞬时风速为7.5 m/s。风速传感器的工作过程相对比较简单，Vcc 接上+5伏工作电压,水平风吹动风杯带动风速传感器内的磁棒盘转动，当码盘上的小磁体刚好对着霍尔磁敏元件3144LU时,霍尔磁敏元件3144LU就导通，OUT端输出低电平；风杯再转动，小磁体离开霍尔磁敏件3144LU，霍尔磁敏元3144LU就截止；OUT端输出高电平；这样就可以在OUT输出端读到一个脉冲。水平风越大，单位时间内读的脉冲数越多。计算公式:V=0.1F。V:风速,单位:m/s; F:脉冲频率,单位:Hz风向传感器的感应组件为前端装有辅助标板的单板式风向标。角度变换采用的是七位格雷码光电码盘。4.2.3 EC9-1的硬件原理图 风向硬件原理图4.6 风速硬件原理图4.74.2.4 EC9-1的实物图 EC9-1实物图 4.8 EC9-1结构图4.94.2.5 EC9-1的技术指标EC9-1的技术指标如下表4.4：表4.4 技术指标4.3 单片机选择与介绍本系统控制电路的核心器件为AT89S52单片机属于MCS-51系列。AT89S52实物如图4.10所示。图4.10 单片机AT89S52实物图4.3.1 AT89S52介绍 AT89S8252是ATMEL公司推出的8位CMOS单片机，性能高、功耗低，具有可串行下载的8 KB FLASH存储器和2KBEEPROM存储器。该器件与工业标准80C51指令集和引脚完全兼容，可通过SPI串行接口对片内存储器进行在系统编程。AT89S52功能强大，是嵌入式单片机控制系统灵活高效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，2个数据指针，看门狗定时器， 32 位I/O 口线，三个16位定时器/计数器，一个6向量两级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持两种软件可选择节电模式。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。 本设计电路中AT89S52单片机的电路图如图4.11所示。图4.11 AT89S52框图4.3.2 脚口介绍P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL电平。对P0端口写“1”时，用作高阻抗输入。访问外部程序和数据存储器时，P0口作为低8位地址/数据复用。P1 口：P1口是一个具有内部上拉电阻8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。P1端口写“1”时，可以作为输入口使用。作为输入使用时，将输出电流（IIL）。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。 P1口中P1.0与P1.1的第二功能：P1.0 ：T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输入。P1.1 ：T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）。P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P2端口写“1”时，可以作为输入口使用。作为输入使用时，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。 P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口，p3 输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，可以作为输入口使用。作为输入使用时，即P3口输出电流（IIL）。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表4.5所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。 RST复位输入。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。 PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。 EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。 如EA端为高电平，CPU则执行内部程序存储器的指令。 4.3.3 主要性能AT89S8252单片机主要性能特点如下:（1） 32个可编程I/O口线（2） 三个16位定时器/计数器（3） 8K字节在系统可编程Flash存储器（4） 1000次擦写周期（5） 低功耗空闲和掉电模式（6） 双数据指针（7） 全静态操作：0Hz33Hz（8） 三级加密程序存储器（9） 全双工UART串行通道（10） 掉电后中断可唤醒（11） 八个中断源（12） 看门狗定时器（13） 掉电标识符（14） 与MCS-51单片机产品兼容4.4 晶显示器LCD1602LCD1602显示器主要特点：液晶显示屏是以若干个58或511点阵块组成的显示字符群。每个点阵块为一个字符位，字符间距和行距都为一个点的宽度。具有字符发生器ROM可显示192种字符（160个57点阵字符和32个510点阵字符）具有64个字节的自定义字符RAM，可自定义8个58点阵字符或四个511点阵字符。液晶显示器属于被动发光型显示器件，它本身不发光，只能反射或透射外界光线，因此环境亮度越高，显示越清晰。其亮暗对比度可达100:1。单+5V电源供电，采用交流驱动方式。图4.12 LCD1602实物图使用时，可将P0与LCD的数据线相连，P2口与LCD的控制线相连，其中，LCD1602第4脚RS为寄存器选择，第5脚RW为读写信号线，第6脚E为使能端。第714脚：D0D7为8位双向数据线。这里要注意的是，为了布线方便，单片机端的D0D7是接到LCD1602的D1D0，正好相反，因此在编写软件时需要做处理，使读取正确。LCD显示电路如图4.13所示。图4.13 显示电路5 硬件模块设计51 温湿度硬件模块设计图5.1 温湿度硬件模块图SHT10的供电电压范围为2.45.5V,在电源引脚（VCC,GND）之间须加一个100nF的电容，用作为去耦滤波。传感器不能按照I2C 协议编址，但是，如果I2C 总线上没有挂接别的元件， SCK 用于微处理器与SHT10之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK 频率。DATA引脚为三态结构，用于读取传感器数据。当向传感器发送命令时,DATA在SCK上升沿有效且在SCK高电平时必须保持稳定。DATA在SCK下降沿之后改变。为确保通讯安全，DATA 的有效时间在SCK 上升沿之前和下降沿之后应该分别延长至TSU and THO当从传感器读取数据时，DATA TV在 SCK 变低以后有效，且维持到下一个SCK的下降沿。为避免信号冲突，微处理器应驱动DATA 在低电平。需要一个外部的上拉电阻10k将信号提拉至高电平。上拉电阻通常已包含在微处理器的I/O电路中。5.2 风速风向硬件模块设计图5.2 风速风向硬件模块图EC9-1风速风向传感器中分为风速和风向两个模块，风向传感器D1D7连接P1.1P1.7数据线。风速传感器CLK信号线连接单片机P1.0，由P1.0来提供风速传感器的信号。风速与风向模块VCC1与VCC2一起连接到+5V工作电压，GND1与GND2接地。测风传感器EC9-1当风速大于0.4m/s 时就产生旋转, 信号变换电路为霍尔集成电路。当风向标随风旋转时, 通过主轴带动码盘旋转, 每转动2.8125,位于码盘就会产生一组新的七位并行格雷码,经过整形、倒相后输出。方位- 角度- 格雷码- 二进制码对照表进行查询。6 软件模块设计6.1 主程序流程图：SHT10与EC9-1与LCD1602初始化温湿度采集子程温湿度处理风速风向采集子程风速风向处理显示数据开始结束6.1 主流程图主流程图首先要先上电复位，再对温湿度传感器SHT10、风速风向传感器EC9-1与LCD1602显示器进行初始化，然后进行扫描按键看是K1按下还是K2按下。当是按键K1按下时，则测量的是温湿度，执行温湿度采集子程序，进行温湿度处理，最后通过LCD1602显示温湿度数据。当是按键K2按下时，则测量的事风速风向，执行风速风向采集子程序，进行风速风向处理，最后通过LCD1602显示风向风速数据。6.2 温湿度模块流程图：开始初始化SHT10是否按K1采集温度采集湿度计算温度计算湿度6.2 温湿度模块流程图如6.2温湿度模块流程图所示：开始后进行初始化温湿度传感器SHT10，再进行判断按键K1是否按下，要是没按下则返回初始化，然后继续扫描按键K1，要是K1按下，则进行采集温度与采集湿度，采集完数据后进行数据处理，计算温度与湿度。6.3 风向风速模块流程图：开始初始化EC9-1是否按K2采集风向采集风速计算风向计算风速6.3 风向风速模块流程图如6.3风向风速模块流程图所示：开始后进行初始化EC9-1风速风向传感器，再进行判断按键K2是否按下，如若K2没有按下，则返回EC9-1初始化，再进行扫描按键K2是否按下。若是按键K2按下，则进行采集风速与采集风向，采集完数据后进行数据处理，计算风速风向。6.4 显示模块流程图：开始LCD1602初始化按键扫描K1按下K2按下显示温湿度显示风速风向6.4 显示模块流程图如6.4显示模块流程图所示：开始后进行显示器LCD1602初始化，再进行键盘扫描，看是按键K1按下还是按键K2按下。当是按键K1按下时，则LCD1602显示温度与湿度。当是按键K2按下时，则LCD1602显示的是风速与风向。总结在这次毕业设计中，主要是以AT89S52单片机为核心的，对温湿度与风向风速的检测设计。对AT89S52单片机系统的温湿度与风速风向的检测控制原理与结构进行了论述。本次设计是软硬结合，以硬件为主，软件程序为辅。给出了检测系统与控制系统的各部分电路以及相对应的流程图。采用模块化设计。用新型的智能集成温湿度传感器SHT10主要实现对温度、湿度的检测，将温度湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，再运用单片机AT89S52进行数据的分析和处理，为显示电路提供信号，实现对温湿度的显示。用风向风速传感器EC9-1检测风向、风速，将风向风速通