基于DSP的小型气象站的硬件设计

2．2 风向传感器与信号调理电路

　　在风向测量中，采用了精密电位器式传感器把风向变化转换成电阻变化，电阻与风向满足正比例关系，然后，经过直流四臂电桥转换电路再把电阻变化转换成电压变化，由于电压比较小，所以，还需要利用放大电路放大到A/D转换器所能分辨的电压范围，然后，经多路选择器后进入A/D 转换器实现模数转换，转换后的结果进入DSP 系统。

　　风向测量原理框图如图3 所示。

　　本设计选用了Met one 公司的020C 型电位器式风向传感器，该传感器的测量范围为0°～ 360°，精度为± 2°，分辨率为± 0． 2°。020C 型电位器式风向传感器有一个自重很轻的机翼形风向标，它直接和一个精密电位器相连，对应于0°～ 360°的风向，输出电压为0～ 5 V，经电压调理电路之后，可直接进入DSP 系统进行A/D 转换。

　　2．3 温湿度传感器与信号调理电路

　　本设计选用了瑞士Rotronic 公司型号为HygroClip s 3的空气温湿度传感器。该温湿度传感器内部集成了铂电阻温度传感器和电容式湿度传感器。温度测量范围为－ 40～60℃，精度为± 0． 3 ℃; 相对湿度测量范围为0 %～100 %RH，精度为± 1． 5 % RH，温湿度传感器采用+ 5 V 直流电源供电，在温湿度测量范围内可以输出0～ 1 V 的模拟电压。温湿度测量原理框图如图4 所示。

　2．4 大气压力传感器与信号调理电路

在小型气象站中，大气压力的测量范围为800 ～1 080 hPa，分辨率为0． 1 hPa，精度为± 1． 0 hPa。本设计选用了电容式大气压力传感器CS106 实现把大气压力转换成电压输出。CS106 传感器是Vaisala 公司的硅电容大气压力传感器。大气压力测量原理框图如图5 所示。

　　3 DSP 系统

　　DSP 系统主要由DSP 芯片，按键电路、复位电路、晶振电路和串行通信电路组成。

　　3． 1 DSP 芯片选型

　　在气象站中，DSP 的主要作用是数据采集、通道选择和模数转换、数据分析、结果显示及系统控制。本文根据应用要求和DSP 芯片特点选用了美国TI 公司的型号为TMS320LF2402A 的DSP 芯片，该DSP 芯片采用了CMOS 工艺，供电电压仅为3． 3 V，减小了系统功耗; 片内有32 k 字的FLASH ROM，1 ． 5 k 字的RAM; 看门狗定时器; 8 通道的10位A/D 转换器，转换时间为375 ns; 2 个16 位通用定时器和串行通信接口等片上外围电路。

　　3．2 电源电路、复位电路和时钟电路

　　DSP 系统电源电路、复位电路和时钟电路原理图如图6所示。