CN203385872U

CN203385872U - 一种基于gprs无线通信的无人值守气象站

Info

Publication number: CN203385872U
Application number: CN201320412121.8U
Authority: CN
Inventors: 郭业才; 祝文静; 袁涛; 吴礼福
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2023-07-11

Abstract

本实用新型公开了基于GPRS无线通信的无人值守气象站，能够有效解决现有气象站由于网络传输瓶颈导致的一系列问题。本实用新型提供的基于GPRS无线通信的无人值守气象站，包括温湿度传感器、气压海拔传感器、风速传感器、风向传感器、液晶显示模块、中央控制单元、电源和GPRS通信模块，所述温湿度传感器、气压海拔传感器、风速传感器、GPRS通信模块分别与中央控制单元相连，所述风向传感器通过电压转换芯片和单片机连接，所述电源为各元器件提供电力。本实用新型能采集气象站所在位置的气象参数并能将上述信息通过移动通信网络加以传输，数据精度高，传输速度快，稳定性好。此外，硬件电路结构简单，成本低廉，便于应用和推广。

Description

一种基于GPRS无线通信的无人值守气象站

技术领域

本实用新型属于气象仪器技术领域，尤其是涉及一种基于GPRS无线通信的气象站。

背景技术

为了精确实时的掌握气象资料（气压、海拔高度、温度、湿度、风向、风速等等），需要搜集大区域的气象数据，因此必须将气象仪器放在各种恶劣地理环境中工作，通过有线遥测自动气象站及时传回当地的气象信息部门。但是有线传输方式需要进行线路铺设与设备安装，尤其在偏远地区会导致成本高昂。此外，有线传输设备体积较大，这使得搬运与安装都相对较麻烦，大大的增加了人工成本和时间成本，不适应当今智能化，轻型化，网络化的发展方向。从上世纪中叶开始，人们已经开始进行便携式气象站的研制和开发。目前国外新型的便携式数字气象仪可测风向，风速，风标，侧风，顺风，温度，大气压，相对湿度，雨量等气象要素。但是当前的便携式气象站仍然通过有线传输或者短距离的无线传输方式进行数据的传输，并且速度普遍停留在1-10Kbps，传输速度较慢，使得设备在使用时间和空间上都受到了极大的限制。

发明内容

针对上述背景技术中存在的缺陷，本实用新型公开了基于GPRS无线通信的无人值守气象站，能够有效解决现有气象站由于网络传输瓶颈导致的一系列问题。

为了达到以上目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于GPRS无线通信的无人值守气象站，包括温湿度传感器、气压海拔传感器、风速传感器、风向传感器、液晶显示模块、中央控制单元、电源模块和GPRS通信模块，所述温湿度传感器、气压海拔传感器、风速传感器、GPRS通信模块分别与中央控制单元相连，所述风向传感器通过电压转换芯片和中央控制单元连接，所述电源模块为各元器件提供电力。

作为本实用新型的一种优选技术方案，中央控制单元采用型号为ATMEGA128的单片机；单片机的PE7引脚和温湿度传感器相连，单片机PE5引脚和气压海拔传感器相连，单片机的PE6引脚和风速传感器相连，单片机的25和26引脚通过电压转换芯片和风向传感器相连。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述温湿度传感器型号为DHT11，所述气压海拔传感器型号为BMP085，所述风速传感器型号为JL-FS2，所述风向传感器型号为LSM303DLH。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述GPRS通信模块包括MG2639芯片、SIM卡及天线。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述电源模块采用LM1084芯片。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述液晶显示模块采用LCD1602芯片。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述电压转换芯片型号为ST2378E。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：能够采集气象站所在位置的气象参数，并能进一步将上述信息通过移动通信网络加以传输，数据精度高，传输速度快，稳定性好。此外，硬件电路结构简单，成本低廉，便于应用和推广。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为ATMEGA128单片机电路连接图；

其中图2 (a)为复位电路图，图2(b) 为晶振电路图，图2(c)为JTAG1电路图，图2(d)为单片机电路图；

图3为DHT11温湿度传感器电路连接图；

图4为BMP085气压海拔传感器电路连接图；

图5为JL-FS2风速传感器电路连接图；

图6为LSM303DLH风向传感器电路连接图；

图7为GPRS通信模块电路连接图；

其中图7(a)为SIM卡电路图，图7(b)为MG2639芯片电路图；

图8为电源模块电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，一种基于GPRS无线通信的无人值守气象站，包括温湿度传感器、气压海拔传感器、风速传感器、风向传感器、液晶显示模块、中央控制单元、电源模块和GPRS通信模块，所述温湿度传感器、气压海拔传感器、风速传感器、风向传感器、GPRS通信模块分别与中央控制单元相连，所述风向传感器通过电压转换芯片和中央控制单元连接，所述电源模块为各元器件提供电力。通过上述结构，能够采集气象站所在位置的气象参数并能将这些数据通过液晶显示模块加以显示，还能利用GPRS通信模块连接移动通信网络从而将测得参数传输至数据监控中心，数据精度高，传输速度快，稳定性好。

作为本实用新型的一种优选技术方案，中央控制单元采用型号为ATMEGA128的单片机；单片机的PE7引脚和温湿度传感器相连；单片机PE5引脚和气压海拔传感器相连；单片机的PE6引脚和风速传感器相连；单片机的25和26引脚通过电压转换芯片和风向传感器相连。图2为ATMEGA128电路连接图，其中图2(a)所示复位电路的RESET引脚与图2(d)所示单片机的20引脚相连；图2(b)所示晶振电路的X1、X2引脚与图2(d)所示单片机的23、24引脚相连；图2(c)所示JTAG1是用于软件调试的仿真器接口，其中1、3、5、6、9分别接单片机的57、55、56、1、54引脚，引脚4和7接5V电压，引脚2和10接地。图2(d)所示单片机64引脚上接L1电感和C4电容起到有效滤除杂波的作用。

作为优选，温湿度传感器可采用型号为DHT11的传感器。图3为DHT1电路连接图， DHT11用来检测环境中的温度和湿度，其引脚1接5V电源，引脚2为数据输出引脚接单片机第9引脚，引脚3悬空，引脚4接地。

作为优选，气压海拔传感器可采用型号为BMP085的传感器。图4为BMP085电路连接图， BMP085用来测量环境的气压值，引脚1接地，引脚2为转换完毕信号（判断芯片内部数据是否转换完成）接图2(d)所示单片机的第7引脚，引脚3和4分别接100nF的滤波电容后接3.6V电压，滤波电容用于滤除杂波，避免影响测量的精确度，引脚5悬空，引脚6和7为时钟和数据信号，为了让数据传输距离更长，分别接5K上拉电阻，然后与图2(d)所示单片机PE5引脚相连，引脚8悬空。

作为优选，风速传感器可采用型号为JL-FS2的传感器。图5为JL-FS2电路连接图，其中 VCC接5V电压，为了低电平能达到要求，数据输出口DATA外接一个下拉电阻，并且通过LWD1电感与图2(d)所示单片机第8引脚相连，其中LWD1用于滤除高频杂波和毛刺。

作为优选，风向传感器可采用型号为LSM303DLH的传感器。图6为LSM303DLH电路连接图，由于LSM303DLH第4引脚出来的电平为1.8V，而单片机供电电压为5V，所以无法直接与单片机相连接，必须通过电平转换芯片进行电平转换，本例中优选采用ST2378E电平转换芯片，把LSM303DLH第4引脚连接到ST2378E芯片的VL端，VCC端接5V电压，SCL和SDA分别接电源转换芯片的低电平端VL4和VL6的IO口接，通过转换从高电平端的VCC4和VCC6出来的就是5V的电平了，然后用串联电阻限流后连接到图2(d)所示ATMEGA128单片机的25和26复用引脚上。

作为本实用新型的一种优选技术方案，如图7所示的GPRS通信模块电路连接包括如图7(b)所示的MG2639芯片、图7(a)所示的SIM卡及天线。图7(b)所示的MG2639芯片其中1、3、5、28引脚分别接地，引脚6接3.6V电压，引脚7接LED信号灯，发送数据时信号灯闪的频率会加快，11、12、13、14引脚分别与7(a)所示的SIM卡的2、3、6、1引脚相连，24引脚有两种连接方法，连接电阻R17或者连接三极管Q2，连接R17的时候，MG2639模块上电后会自动开机，连接Q2的时候，开机是通过连接到图2(d)所示单片机的PWKEY口控制模块的开关机的。

作为本实用新型的一种优选技术方案，电源模块采用LM1084芯片及其外围电路。电源模块电路连接如图8所示，其采用LM1084LDO芯片，输入9V电压后经过芯片转换为5V的电压输出供硬件使用，其中PC1、PC2、PC3、PC4四个电容为滤波电容，用于滤除电网中的高频谐波和低频谐波，LED为电源指示灯，串联DP1和DP2两个二极管后，使电压降低到3.6V（实际降低到4V左右），这个电压供MG2639模块使用，因为LM1084LDO芯片可以输出5A的电流，这样可以充分的保证MG2639模块的正常稳定运行。图2(d)所示单片机可以通过J1跳线选择5V或3.6V供电。

作为本实用新型的一种优选技术方案，液晶显示模块采用LCD1602芯片及其外围电路。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于GPRS无线通信的无人值守气象站，包括温湿度传感器、气压海拔传感器、风速传感器、风向传感器、液晶显示模块、中央控制单元和电源模块，其特征在于：还包括GPRS通信模块，所述温湿度传感器、气压海拔传感器、风速传感器、GPRS通信模块分别与中央控制单元相连，所述风向传感器通过电压转换芯片和中央控制单元连接，所述电源模块为各元器件提供电力。

2.根据权利要求1所述的基于GPRS无线通信的无人值守气象站，其特征在于：所述中央控制单元采用型号为ATMEGA128的单片机；单片机的PE7引脚和温湿度传感器相连，单片机PE5引脚和气压海拔传感器相连，单片机的PE6引脚和风速传感器相连，单片机的25和26引脚通过电压转换芯片和风向传感器相连。

3.根据权利要求1或2所述的基于GPRS无线通信的无人值守气象站，其特征在于：所述温湿度传感器型号为DHT11，所述气压海拔传感器型号为BMP085，所述风速传感器型号为JL-FS2，所述风向传感器型号为LSM303DLH。

4.根据权利要求1或2所述的基于GPRS无线通信的无人值守气象站，其特征在于：所述GPRS通信模块包括MG2639芯片、SIM卡及天线。

5.根据权利要求1或2所述的基于GPRS无线通信的无人值守气象站，其特征在于：所述电源模块采用LM1084芯片。

6.根据权利要求1或2所述的基于GPRS无线通信的无人值守气象站，其特征在于：所述液晶显示模块采用LCD1602芯片。

7.根据权利要求1或2所述的基于GPRS无线通信的无人值守气象站，其特征在于：所述电压转换芯片型号为ST2378E。