软件设计 - 基于MSP430单片机的便携式气象仪设计

　　3软件设计

　　3.1软件流程气象仪的软件设计

　　包括系统的初始化、温度数据采集、湿度数据采集、气压数据采集、风速数据采集、风向数据采集、时钟、液晶显示、储存、按键等10大模块，主要流程如图7，图8所示。

　　

　　

　　系统初始化以后，各个传感器开始采集数据、时钟芯片开始计时、单片机开始处理数据、液晶开始实时显示数据。当触发不同的功能按键，系统进入按键中断，执行储存、查询数据等功能。

　　传感器采集的数据受外界因素的干扰，有可能采集到存在误差较大的数据，为了保证测量的精确性，对采集到的数据每10个做平均值，其平均值作为最终的测量数据，进行显示、储存，以减小测量误差。

　　3.2低功耗设计

　　MSP430单片机最大优势在于它的低功耗特性，本系统程序按照低功耗方式设计。除了必要的设备初始化以外，其余程序（键盘触发、定时器、A/D转换）均在中断中完成。单片机大部分时间处于LPM1低功耗模式中，只有中断被触发时，才被唤醒，这一设计方案大大降低了系统功耗。为了进一步降低功耗，当不观测测量数据时，可以使系统进入自动测量模式，单片机控制液晶，关闭其背光，减少功耗。

　　4实验结果对比与分析

　　经过软、硬件调试后，系统成功实现了温度、湿度、气压、风速、风向的测量、显示、存储、查询功能。为了测试本气象仪测量的精确度，分别将系统在2013年 1月21日18时45分和2013年1月22日14时45分于南京室外读到的数据与中央气象台同一时间发布的南京天气实况进行对比，测试结果如表1所示。

　　

　　从对比结果可以看出，本文设计的气象仪和中央气象台发布的温度、湿度、气压基本一致，风向完全一样，风速差别略大，由于天气预报范围很广，而本气象仪测量的是小区域内的气候，所以测量值存在微小差异很正常，更可以说明在小范围区域，本设计测量值更精确。而对比中风速差异稍大，一是由于本气象仪测量的范围与天气预报测量范围差异造成的，二是由于风速较低，小磁钢所转圈数较少，风杯与支柱间的摩擦力等因素造成速度分辨率低，若风速较大，则测量更精确些。总之，实验对比表明本文设计的气象仪精度达到普通气象测量要求，稳定性好，适用于小区域内的气候测量。

　　5结语

　　针对天气预报范围太广，无法精确到小范围区域；气象台成本太高；便携式气象仪匮乏的现状，设计了基于MSP430低功耗单片机的便携式气象仪。该气象仪集成了多种气象传感器，可系统地测量温度、湿度、气压、风速、风向等气象参数，精确度达到了普通气象参数的测量要求，具有数据储存和回溯查询的功能。同时功耗很低，可用电池供电，普通5 V锂电池大约可以持续工作2天左右，携带方便，可适应于各种小区域环境的气侯预报，具有较强的实用性。