[实用新型]野外环境参数自动采集仪

说明书

本实用新型涉及与大气温度、湿度、雨量、风速等野外环境参数传感器和数传机等配套，构成野外环境参数采集装置，特别是一种由单片机控制、具有定时采样、数据存储及传输功能，无人值守的野外环境参数自动采集仪。

目前，涉及气象、农业、水文等领域的数据观测一般由人工观测记录，人为误差很大且耗费人力物力，国内外研制出的野外数据自动观测系统多采用交流供电，直流供电因耗电大需经常更换电池，给野外使用造成不便。另一方面，自动采集仪长期工作在恶劣的野外环境下，维护困难，成本高故而难以推广使用。

本实用新型的目的是提供一种体积小、耗电省、便于维护，具有数据采集，存储、传输功能的自动采集仪。

本采集仪由数据采集装置、数据存储盒，直流电源及外壳组成，数据采集装置是一个可实现定时通电、自动采样的自动采集装置，它由多路开关、摸拟测量电路、频率测量电路、实时时钟电路、显示与面板输入电路及存有软包的单片微机组成。传感器通过两个16路多路开关（IC12，IC13）分别连接到一个与单片机总线相连的3位半双积分式模拟测量电路（IC14）和一个单片机（IC1）内部的16位频率测量电路上。时钟电路（IC10）在设定时间发出信号，使得单片机开启传感器电源并选通多路开关采集模拟信号和数字信号，并存入与单片机并行口P1相连的数据存贮盒（datasafe）中。数据存储盒为一具有掉电保护功能的顺序存储装置，它通过译码电路将单片机的串行寻址信号转换为随机存储器接收的并行寻址信号，其电源为一个高性能电池，它通过一开关元件与采集装置电源相通。机壳面板上设有与单片机总线相连的4位液晶显示电路和自检选择开关，可设置时钟电路并检查模拟转换电路和频率测量电路，机壳上还设有与单片机输出相通的异步通讯接口。频率测量电路中的雨量传感采样电路单独与一连续供电的计数电路（IC11）相连，该计数电路通过一可编程输入输出并行接口电路（IC7）直接与单片机总线相连。

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步叙述。

图1为本实用新型的电原理框图；

图2为本实用新型的电原理图；

图3本实用新型的前面板布置图；

图4本实用新型的后面板布置图。

参照图1，对本实用新型的工作原理叙述如下：

未及采样时间时，关闭传感器电源，单片机（IC1）处于“空闲”状态。此时CPU无时钟信号，与之相连的电路均处于浮空状态，工作电流由20毫安降至3毫安。当单片机13脚intl端为低电平时，外部时钟中断信号使其恢复正常状态，并进入数据采集处理。单片机控制开启传感器电源，并选通多路开关（IC12，IC13），采集来自模拟通道的数据和来自数字通道的数据。每次采样后，取三次采样的平均值为采样值，存入可编程集成电路（IC7）81C55的RAN缓冲区。全部采样结束后，通过单片机的P1口将数据顺序存入数据存储盒中。根据用户面板的选择，通过联结到单片机异步通讯接口RXD、TXD上的WSW无线数传机，以300波特率的传输速率向基点微机发送数据。最后关闭传感器电源，重新回到“空闲”状态。若需检查维护，则可通过面板上的“复位”按钮和自检选择开关，完成自检功能。

参照图2，对各部分电路结构和工作过程叙述如下：

一、模拟测量电路

温度传感器AD59OJ为电流型集成温度传感器。当温度变化时传感器的输出电流与流过R1上的电流不平衡，使运放A1（LM10C1）6脚的输出电压升高。当温度由－20℃－60℃变化时，LM10C1输出100－700MV的信号至多路开关IC12（4067）的P2端（3脚），单片机控制81C55的Pb7及Pb0－Pb3选通模拟量多路开关4067，信号通过4067的out端（1脚）与模数转电路IC14（MC14433）的输入端in（3脚）相连进行模数转换。

二、频率测量电路

大气温度传感器、风速传感器将物理量转换成低速频率信号，利用单片机内部16位可编程计数器完成低频信号的测量。被测信号经频率量多路开关（IC13）联结到单片机口P16上，由T2（32768HZ）石英晶体振荡器提供的脉冲经反相器连接到集成电路IC7（81C55）TMRIN（3脚）上，经81C55分频后从TMRout端（6脚）输出标准脉冲连接到80C31 TO端上（14脚）。当被测信号为上升沿时，程序控制计数器开启，标准脉冲进入计数器计数，直到被测信号的下一个上升沿到来时，控制门关闭，停止计数。