【摘要】：隨著國家經(jīng)濟實力的不斷提高,氣象事業(yè)也在蓬勃發(fā)展,基本氣象要素的采集也由人工采集變?yōu)楝F(xiàn)在計算機自動數(shù)據(jù)采集,而且數(shù)據(jù)采集的精度、穩(wěn)定性、低功耗等要求也在進一步提高。眾所周知,時代發(fā)展的今天,在自動氣象站性能和速度不斷發(fā)展的前提下,氣象站的功能要求也在不斷提高。自動氣象站數(shù)據(jù)采集器的核心是嵌入式系統(tǒng),因此降低設(shè)備的功耗,也必須從嵌入式本身著手。目前降低嵌入式系統(tǒng)功耗主要從硬件功耗和軟件功耗兩個方面入手。本課題是在已有的自動氣象站數(shù)據(jù)采集器設(shè)計的基礎(chǔ)上進行分析研究的,在分析硬件功耗時,從工藝級、器件級、電路級、RTL級、微結(jié)構(gòu)級以及電源層等方面入手,同時設(shè)計并改進電路結(jié)構(gòu)。分析軟件功耗時,采用仿真方式,將應(yīng)用軟件進行編譯優(yōu)化,提出了一種改進的OPTASTS算法,并對進行仿真驗證。本文所做的貢獻主要有：課題作者分析了已有氣象站數(shù)據(jù)采集器各部分功耗消耗情況,從理論和實際測量兩方面驗證功耗大小分布情況,分析了這些功耗產(chǎn)生的原因。設(shè)計出新一代自動氣象站數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件平臺選用ARM9和MSP430處理器,擴展了32M SDRAM和32MNANDFlash,同時設(shè)計了外圍電路。在已知硬件功耗原因的基礎(chǔ)上,從軟件層次分析降低系統(tǒng)功耗的可能性,并提出改進的OPTASTS算法,并對其利用Skyeye軟件進行模擬仿真。開發(fā)了自動氣象站上位機軟件和應(yīng)用程序,該軟件不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的有線下載,而且還能通過移動網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)進行遠(yuǎn)程下載,其采用的通信協(xié)議為TCP/IP協(xié)議。通過最終的實驗數(shù)據(jù)證明,在硬件層面和軟件層面同時進行系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計,能夠設(shè)計出滿足新一代自動氣象站要求,并且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的正確存儲與下載,論文最后給出了對本課題的研究總結(jié),并對未來的研究工作進行闡述。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P415.12
【圖文】：

風(fēng)向、雨量等氣象要素的實時觀測，并利用多種通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)??質(zhì)量控制的裝置。??它主要由采集器、總線、傳感器、外圍設(shè)備和軟件構(gòu)成１１Ｗ１。其總體結(jié)構(gòu)如圖１．１所示??Ｉ?．／■?Ｇ巧挺時－?＼??Ｉ??Ｌ——＇?巧塊?？???、??Ｉ?＾泣巧傳巧巧！??ＲＭ８５巧ｇ｜、一一（業(yè)務(wù)軟件）Ｊ??Ｓ品巧器?１—＾?????’ＩＩＩ??＾?本?：模巧?＾?！?ＲＪ化巧日???Ｉ風(fēng)巧傳巧巧（１０米）：—＾?巧字??????測?計巧?、，??＾—通道?＾?＾３＾＾?／■—?——…——??聲?或智；?Ａ???Ｉ?ｉ??［．貼括惠岳館取雨—能傳朱?Ｉ巧巧Ｗ?Ｊ??＿＿＿卑斗卑容齡Ｌｉ感?雲(yún)胃?器????１……駕蠟傳感巧…＇Ｉ—？?１?；（實時巧務(wù)嵌入式??眾發(fā)傳巧呈ｉ?１?操作系統(tǒng)）?｜ｒｓ姑Ｓ巧口?＾??ｒ—??：???Ｈ?供電單元?Ｉ??己嘩?ｒ—ｒＵｉｉｉＥｌ?ｊ?ｉ、…—Ｊ??氣涅傳巧巧ｐ支Ｉ?ｉ—??????！??—通風(fēng)防巧射單—ｉ??ｉ??迪兩速巧口個１?ｉ?Ｉ????；?／－與化扣；、?＾?、生巧水分巧＊?ｉ＾王寒呆巧面賣￣￣??ｒ?ＩＳｌ?Ｈ￣ＳＳｇ?仁二＂‘?巧忠占?：。??居駕聲些＞－?！?一巧耐異＼，??。品＇涅品亞」?＾?、‘?＼分采＊巧Ｊ??＞?｜－ｉ?５?傳《Ｓ??！地面溫巧傳唐苗；￣Ｉ?更：，?＇若豐一、＼??巧面麵《ａ???地溫Ｓ麻Ｖ…

象要素從主采集器中分離，使得操作系統(tǒng)只在每一分鐘內(nèi)幾巧鐘時間處于工作狀態(tài)，其主??要的任務(wù)是進行數(shù)據(jù)的處理、傳輸、通信、存儲Ｌ義及質(zhì)量控制，其他大部分時間利用軟件??優(yōu)化技術(shù)使系統(tǒng)處于待機低功耗運行狀態(tài)。其改進后系統(tǒng)設(shè)升的方框圖如圖２．４所示。??／?ＩＧＰＳ授時?Ｎ????Ｉ模埃????片今Ｇ難船）??????［Ｈ氣溫傳感器??ＲＳ４８５?Ｉ?豐?Ｉ脫。?■！濕度傳感器??采?風(fēng)速傳感器ＩＫ１米）??－風(fēng)向傳感器ｔ�。懊祝�????集???ｆ甘小誦巧主化１」￣雨量存感器爛式、??－Ｓ＾．ｌ?ｍ?１?．．州Ｎ￣￣觸綠韻—Ｌ主渥丑、合柵丸」??々，??■！怠福射傳感器??供電單元?＞?《時《任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)?感器Ｉ???４能見度傳感器??ＵＳＢ端口?ＵＳＢ端口?ｙ??圖２．４改進后自動氣象站結(jié)構(gòu)框圖??１３??

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本文編號：2839847