基于DSP的小型氣象站的硬件設計

2．2 風向傳感器與信號調理電路

　　在風向測量中，采用了精密電位器式傳感器把風向變化轉換成電阻變化，電阻與風向滿足正比例關系，然后，經過直流四臂電橋轉換電路再把電阻變化轉換成電壓變化，由于電壓比較小，所以，還需要利用放大電路放大到A/D轉換器所能分辨的電壓范圍，然后，經多路選擇器后進入A/D 轉換器實現模數轉換，轉換后的結果進入DSP 系統。

　　風向測量原理框圖如圖3 所示。

　　本設計選用了Met one 公司的020C 型電位器式風向傳感器，該傳感器的測量范圍為0°～ 360°，精度為± 2°，分辨率為± 0． 2°。020C 型電位器式風向傳感器有一個自重很輕的機翼形風向標，它直接和一個精密電位器相連，對應于0°～ 360°的風向，輸出電壓為0～ 5 V，經電壓調理電路之后，可直接進入DSP 系統進行A/D 轉換。

　　2．3 溫濕度傳感器與信號調理電路

　　本設計選用了瑞士Rotronic 公司型號為HygroClip s 3的空氣溫濕度傳感器。該溫濕度傳感器內部集成了鉑電阻溫度傳感器和電容式濕度傳感器。溫度測量范圍為－ 40～60℃，精度為± 0． 3 ℃; 相對濕度測量范圍為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，在溫濕度測量范圍內可以輸出0～ 1 V 的模擬電壓。溫濕度測量原理框圖如圖4 所示。

　2．4 大氣壓力傳感器與信號調理電路

在小型氣象站中，大氣壓力的測量范圍為800 ～1 080 hPa，分辨率為0． 1 hPa，精度為± 1． 0 hPa。本設計選用了電容式大氣壓力傳感器CS106 實現把大氣壓力轉換成電壓輸出。CS106 傳感器是Vaisala 公司的硅電容大氣壓力傳感器。大氣壓力測量原理框圖如圖5 所示。

　　3 DSP 系統

　　DSP 系統主要由DSP 芯片，按鍵電路、復位電路、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 的主要作用是數據采集、通道選擇和模數轉換、數據分析、結果顯示及系統控制。本文根據應用要求和DSP 芯片特點選用了美國TI 公司的型號為TMS320LF2402A 的DSP 芯片，該DSP 芯片采用了CMOS 工藝，供電電壓僅為3． 3 V，減小了系統功耗; 片內有32 k 字的FLASH ROM，1 ． 5 k 字的RAM; 看門狗定時器; 8 通道的10位A/D 轉換器，轉換時間為375 ns; 2 個16 位通用定時器和串行通信接口等片上外圍電路。

　　3．2 電源電路、復位電路和時鐘電路

　　DSP 系統電源電路、復位電路和時鐘電路原理圖如圖6所示。