基于组态王的远程气象站系统设计.docx

摘要:气象灾害的防治一直是近年来我国关注的焦点，气象灾害已严重影响到了人们的生活。以往采用的人工观测的方法，不仅不能及时采集到数据，也不适用于恶劣环境的观测，而且数据通信极不稳定，这就导致气象中心不能及时对气象数据进行统计与决策。

在传感器逐渐智能化与网络化的今天，许多气象传感器也逐渐定型，各种大中小型的气象站，气象数据采集系统与电子气象仪得以发展。在气象数据采集传输系统中，有以下三种模式：有线传输模式，无线传输模式以及依靠电话网路传输的模式。其中，无线传输模式在自动气象数据采集传输系统中得到了广泛的应用，这也极大的帮助了我们对气象变化情况的观测与处理，这样就能预防气象灾害，方便人们的生产生活。

互联网技术发展到今天，已经开始与其他通信技术相结合，衍生出许多新兴技术。移动互联网技术就是一个代表，它将互联网技术与移动通信技术结合在一起，使得互联网技术又有了一次新的飞跃。本课题以当前先进的移动互联网技术为背景，拟采用第四代移动通信网络，实现对气象数据的遥测，研究内容包括：通过单片机采集相关气象数据，而后通过移动网络发送给运行组态王的计算机服务器，完成相关数据的采集及数据库管理。

本次设计主要包括设计单片机系统完成气象数据模拟量的采集，如何与组态王进行数据通讯。并完成相关图纸绘制及实验电路搭建，软硬件调试。

关键词：气象站，传感器，单片机，组态王

目录

摘要

Abstract

第一章  绪  论-1

1.1 远程气象站系统的设计背景与价值-1

1.2远程气象站系统研究现状与发展趋势-1

1.2.1 国外研究现状与发展趋势-1

1.2.2 国内研究现状与发展趋势-2

1.3 研究开发的内容、技术关键和主要创新点-2

第二章  远程气象站系统方案设计与硬件设计-4

2.1 远程气象站系统组成及功能需求-4

2.1.1 系统组成-4

2.1.2 功能需求-5

2.2 系统设计内容-5

2.2.1 气象数据模拟量采集模块的设计-5

2.2.2 通讯方案的设计-5

2.2.3 组态软件监控界面的设计-6

2.3 气象数据模拟量采集模块器件选型-7

2.3.1 单片机选型-7

2.3.2 A/D转换器选型-9

2.3.3 传感器选型-11

2.4 模拟量采集系统硬件原理图与仿真-15

2.4.1 单片机最小系统-15

2.4.2 A/D转换电路与信号采集电路-15

2.4.3 仿真中的显示电路与键盘控制电路-16

2.4.4 硬件原理图与流程图-17

2.4.5 仿真调试效果与总结-19

2.5 4G DTU模块USR-G780-20

2.5.1 USR-G780概述-20

2.5.2 USR-G780的功能-22

第三章  远程气象站系统软件设计-24

3.1 有人透传云控制台-24

3.2 DTU配置软件-24

3.3 基于单片机的Modbus通讯-25

3.4 单片机Modbus通讯程序分析-25

3.4.1 串口初始化程序分析-25

3.4.2 串口波特率调整程序分析-25

3.4.3 串口通讯部分程序分析-26

3.4.4 Modbus功能解析-27

第四章  远程气象站系统组态设计-31

4.1 组态王界面-31

4.2 数据词典与设备设置-31

4.2.1 设备设置-31

4.2.3 添加数据词典-33

4.3 历史曲线画面-35

4.4 数据报警设置-36

第五章  系统调试过程与调试结果-38

5.1 系统调试过程-38

5.2 系统调试结果分析-40

5.3 调试过程中遇到的问题与解决方法-42

第六章  远程气象站系统发展影响分析-43

6.1 远程气象站系统设计分析-43

6.2 远程气象站系统数据传输分析-43

6.3 远程气象站系统对环境影响分析-43

第七章  总结与展望-44

参考文献-45

致  谢-46

附录-47