3軟件設(shè)計

　　3.1軟件流程氣象儀的軟件設(shè)計

　　包括系統(tǒng)的初始化、溫度數(shù)據(jù)采集、濕度數(shù)據(jù)采集、氣壓數(shù)據(jù)采集、風(fēng)速數(shù)據(jù)采集、風(fēng)向數(shù)據(jù)采集、時鐘、液晶顯示、儲存、按鍵等10大模塊，主要流程如圖7，圖8所示。

　　系統(tǒng)初始化以后，各個傳感器開始采集數(shù)據(jù)、時鐘芯片開始計時、單片機(jī)開始處理數(shù)據(jù)、液晶開始實時顯示數(shù)據(jù)。當(dāng)觸發(fā)不同的功能按鍵，系統(tǒng)進(jìn)入按鍵中斷，執(zhí)行儲存、查詢數(shù)據(jù)等功能。

　　傳感器采集的數(shù)據(jù)受外界因素的干擾，有可能采集到存在誤差較大的數(shù)據(jù)，為了保證測量的精確性，對采集到的數(shù)據(jù)每10個做平均值，其平均值作為最終的測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示、儲存，以減小測量誤差。

　　3.2低功耗設(shè)計

　　MSP430單片機(jī)最大優(yōu)勢在于它的低功耗特性，本系統(tǒng)程序按照低功耗方式設(shè)計。除了必要的設(shè)備初始化以外，其余程序（鍵盤觸發(fā)、定時器、A/D轉(zhuǎn)換）均在中斷中完成。單片機(jī)大部分時間處于LPM1低功耗模式中，只有中斷被觸發(fā)時，才被喚醒，這一設(shè)計方案大大降低了系統(tǒng)功耗。為了進(jìn)一步降低功耗，當(dāng)不觀測測量數(shù)據(jù)時，可以使系統(tǒng)進(jìn)入自動測量模式，單片機(jī)控制液晶，關(guān)閉其背光，減少功耗。

　　4實驗結(jié)果對比與分析

　　經(jīng)過軟、硬件調(diào)試后，系統(tǒng)成功實現(xiàn)了溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向的測量、顯示、存儲、查詢功能。為了測試本氣象儀測量的精確度，分別將系統(tǒng)在2013年 1月21日18時45分和2013年1月22日14時45分于南京室外讀到的數(shù)據(jù)與中央氣象臺同一時間發(fā)布的南京天氣實況進(jìn)行對比，測試結(jié)果如表1所示。

　　從對比結(jié)果可以看出，本文設(shè)計的氣象儀和中央氣象臺發(fā)布的溫度、濕度、氣壓基本一致，風(fēng)向完全一樣，風(fēng)速差別略大，由于天氣預(yù)報范圍很廣，而本氣象儀測量的是小區(qū)域內(nèi)的氣候，所以測量值存在微小差異很正常，更可以說明在小范圍區(qū)域，本設(shè)計測量值更精確。而對比中風(fēng)速差異稍大，一是由于本氣象儀測量的范圍與天氣預(yù)報測量范圍差異造成的，二是由于風(fēng)速較低，小磁鋼所轉(zhuǎn)圈數(shù)較少，風(fēng)杯與支柱間的摩擦力等因素造成速度分辨率低，若風(fēng)速較大，則測量更精確些。總之，實驗對比表明本文設(shè)計的氣象儀精度達(dá)到普通氣象測量要求，穩(wěn)定性好，適用于小區(qū)域內(nèi)的氣候測量。

　　5結(jié)語

　　針對天氣預(yù)報范圍太廣，無法精確到小范圍區(qū)域；氣象臺成本太高；便攜式氣象儀匱乏的現(xiàn)狀，設(shè)計了基于MSP430低功耗單片機(jī)的便攜式氣象儀。該氣象儀集成了多種氣象傳感器，可系統(tǒng)地測量溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象參數(shù)，精確度達(dá)到了普通氣象參數(shù)的測量要求，具有數(shù)據(jù)儲存和回溯查詢的功能。同時功耗很低，可用電池供電，普通5 V鋰電池大約可以持續(xù)工作2天左右，攜帶方便，可適應(yīng)于各種小區(qū)域環(huán)境的氣侯預(yù)報，具有較強(qiáng)的實用性。