一種氣壓溫濕度實(shí)時(shí)測量裝置及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空勘探領(lǐng)域，尤指一種氣壓溫濕度實(shí)時(shí)測量裝置及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空地球物理勘探中，當(dāng)要求測量精度更高時(shí)，不僅需要測量地球物理勘探必須的磁場、重力、電法等參數(shù)，也需要對地球物理勘探測量系統(tǒng)所處的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行同步測量，包括環(huán)境溫度、濕度、氣壓，以便對地球物理勘探測量進(jìn)行校正，提高地球物理勘探測量精度。
[0003]目前對氣壓溫濕度的測量方法，一般是串行采樣，即采樣到氣壓信號后，再采樣溫濕度信號，然后由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括各種改正等，最后顯示出氣壓、溫度和濕度。
[0004]氣壓傳感器和溫濕度傳感器一般為數(shù)字信號輸出，在單片機(jī)發(fā)出測量氣壓和溫濕度的命令后，內(nèi)部將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出。由于A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換需要時(shí)間，并且轉(zhuǎn)換精度越高，轉(zhuǎn)換位數(shù)越多，轉(zhuǎn)換時(shí)間越長。如果采用現(xiàn)有的串行采樣技術(shù)進(jìn)行氣壓、溫度和濕度測量，那么得到的數(shù)據(jù)將失去實(shí)時(shí)性;又因?yàn)橐话銡鈮簻貪穸葍x器內(nèi)部沒有時(shí)鐘和數(shù)據(jù)存儲，無法與其他測量同步，無法進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]由于在航空地球物理勘探測量系統(tǒng)中各儀器一般選用GPS時(shí)鐘做同步信號，所以環(huán)境參數(shù)的測量儀器也需要內(nèi)置時(shí)鐘，以便與其他地球物理勘探測量同步，為此發(fā)明了一種氣壓溫濕度實(shí)時(shí)測量裝置及測量方法。
[0006]由于單片機(jī)系統(tǒng)是基于單任務(wù)順序執(zhí)行的機(jī)制，程序只能按單一的線索順序執(zhí)行，在要求多任務(wù)實(shí)時(shí)性測量的場合，必須對單片機(jī)的機(jī)制進(jìn)行改進(jìn)。借助于定時(shí)器中斷機(jī)制，將單片機(jī)的運(yùn)行時(shí)間劃分為許多小的時(shí)間片，將每個(gè)任務(wù)劃分為若干個(gè)小任務(wù)，每個(gè)小任務(wù)在自己的時(shí)間片內(nèi)執(zhí)行，從而造成微觀上各程序分時(shí)使用單片機(jī)，宏觀上并發(fā)運(yùn)行的多任務(wù)實(shí)時(shí)測量的效果，同時(shí)內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘，通過設(shè)置時(shí)鐘與GPS的時(shí)鐘一致，達(dá)到同步測量目的;增加文本文件的存儲電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)存儲。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種氣壓溫濕度實(shí)時(shí)測量裝置，該裝置包括:供電電路(1)、氣壓采樣電路(2)、溫濕度采樣電路(3)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(4)、單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)、U盤存儲電路(6);供電電路(I)與氣壓采樣電路(2)、溫濕度采樣電路(3)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(4)、單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)、U盤存儲電路(6)連接，單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)與氣壓采樣電路(2)、溫濕度采樣電路(3)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(4)、U盤存儲電路(6)連接;其中，供電電路(I)，用于給氣壓采樣電路(2)、溫濕度采樣電路(3)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(4)、單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)、U盤存儲電路(6)提供工作電壓;氣壓采樣電路(2)，用于測量氣壓數(shù)據(jù)，發(fā)送至單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5);溫濕度采樣電路(3)，用于測量溫濕度數(shù)據(jù)，發(fā)送至單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5);實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(4)，用于提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)，發(fā)送至單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5);單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)，用于控制氣壓采樣電路(2)、溫濕度采樣電路(3)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(4)進(jìn)行氣壓、溫濕度測量并記錄實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)采集氣壓數(shù)據(jù)、溫濕度數(shù)據(jù)，將所述氣壓數(shù)據(jù)、溫濕度數(shù)據(jù)以及與所述氣壓數(shù)據(jù)、溫濕度數(shù)據(jù)對應(yīng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)發(fā)送至U盤存儲電路(6) ;U盤存儲電路(6)，用于將匹配有對應(yīng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)的氣壓數(shù)據(jù)、溫濕度數(shù)據(jù)存儲至外部U盤。
[0008]進(jìn)一步的，供電電路(I)包括:電池組、第一電壓調(diào)節(jié)器、第二電壓調(diào)節(jié)器、第一濾波電容、第二濾波電容、第三濾波電容;其中，電池組的正極連接第一濾波電容的一端、第一電壓調(diào)節(jié)器的IN管腳、/OFF管腳，電池組的負(fù)極連接地、第一濾波電容的另一端、第二濾波電容的一端、第三濾波電容的一端，第一電壓調(diào)節(jié)器的GND管腳、SET管腳接地，第一電壓調(diào)節(jié)器的OUT管腳連接第二濾波電容的另一端、第二電壓調(diào)節(jié)器的Vin管腳，第二電壓調(diào)節(jié)器的V-管腳連接第三濾波電容的另一端，第二電壓調(diào)節(jié)器的GND管腳接地。
[0009]進(jìn)一步的，氣壓采樣電路(2)包括:第一晶振、氣壓傳感器、第四濾波電容、第五濾波電容、第一上拉電阻、第二上拉電阻;其中，第一晶振的V1管腳連接VCC管腳、第四濾波電容的一端、供電電路(I)中第二電壓調(diào)節(jié)器的Vciut管腳，第一晶振的GND管腳接地，第一晶振的OUT管腳連接氣壓傳感器的MCLK管腳，第四濾波電容的另一端接地，氣壓傳感器的GND管腳接地，氣壓傳感器的SCLK管腳連接單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)中單片機(jī)的P3.7管腳，氣壓傳感器的VDD管腳連接第五濾波電容的一端、供電電路(I)中第二電壓調(diào)節(jié)器的V-管腳，第五濾波電容的另一端接地，氣壓傳感器的DOUT管腳連接單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路
(5)中單片機(jī)的P2.1管腳、第一上拉電阻的一端，氣壓傳感器的DIN管腳連接單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)中單片機(jī)的P2.0管腳、第二上拉電阻的一端，第一上拉電阻的另一端連接第二上拉電阻的另一端、供電電路(I)中第二電壓調(diào)節(jié)器的Vciut管腳。
[0010]進(jìn)一步的，溫濕度采樣電路(3)包括:溫濕度傳感器、第六濾波電容、第三上拉電阻；其中，溫濕度傳感器的GND管腳接地，溫濕度傳感器的DATA管腳連接單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)中單片機(jī)的P3.6管腳、第三上拉電阻的一端，第三上拉電阻的另一端連接供電電路(I)中第二電壓調(diào)節(jié)器的Vciut管腳，溫濕度傳感器的SCK管腳連接單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)中單片機(jī)的P3.5管腳，溫濕度傳感器的VDD管腳連接第六濾波電容的一端、供電電路(I)中第二電壓調(diào)節(jié)器的V-管腳，第六濾波電容的另一端接地。
[0011 ]進(jìn)一步的，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路(4)包括:時(shí)鐘芯片、第七濾波電容、第一頻率補(bǔ)償電容、第二晶振、備份電池、第三上拉電阻、第四上拉電阻、第五上拉電阻；其中，時(shí)鐘芯片的VCC2管腳連接供電電路(I)中第一電壓調(diào)節(jié)器的OUT管腳、第七濾波電容的一端，第七濾波電容的另一端接地，時(shí)鐘芯片的Xl管腳連接第二晶振的一端、時(shí)鐘芯片的X2管腳連接第二晶振的另一端、第一頻率補(bǔ)償電容的一端，第一頻率補(bǔ)償電容的另一端接地，時(shí)鐘芯片的GND管腳接地，時(shí)鐘芯片的VCCl管腳連接備份電池的正極，備份電池的負(fù)極接地，時(shí)鐘芯片的SCLK管腳連接單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)中單片機(jī)的P2.4管腳、第三上拉電阻的一端，時(shí)鐘芯片的1管腳連接單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)中單片機(jī)的P2.2管腳、第四上拉電阻的一端，時(shí)鐘芯片的/RST管腳連接單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)中單片機(jī)的P2.3管腳、第五上拉電阻的一端，第三上拉電阻的另一端連接供電電路(I)中第一電壓調(diào)節(jié)器的OUT管腳、第四上拉電阻的另一端、第五上拉電阻的另一端。
[0012]進(jìn)一步的，單片機(jī)控制和時(shí)鐘設(shè)置電路(5)包括:單片機(jī)、第八濾波電容、第九濾波電容、第十濾波電容、第二頻率補(bǔ)償電容、第三頻率補(bǔ)償電容、第三晶振、第六上拉電阻、第七上拉電阻、第八上拉電阻、第一按鍵開關(guān)、第二按鍵開關(guān)、第三按鍵開關(guān);其中，單片機(jī)的XTALl管腳連接第二頻率補(bǔ)償電容的一端、第三晶振的一端，第二頻率補(bǔ)償電容的另一端連接地、第三頻率補(bǔ)償電容的一端，單片機(jī)的XTAL2管腳連接第三晶振的另一端、第三頻率補(bǔ)償電容的一端;單片機(jī)的MONEN管腳連接供電電路(I)中第二電壓調(diào)節(jié)器的Vcmt管腳、單片機(jī)的第一 VDD管腳、第八濾波電容的一端，單片機(jī)的第一 DGND管腳連接地、第八濾波電容的另一端;單片機(jī)的第二VDD管腳連接供電電路(I)中第二電壓調(diào)節(jié)器的Vcmt管腳、第九濾波電容的一端，單片機(jī)的第二 DGND管腳連接地、第九濾波電容的另一端；單片機(jī)的第三VDD管腳連接供電電路(I)中第二電壓調(diào)節(jié)器的Vciut管腳、第十濾波電容的一端，單片機(jī)的第三DGND管腳連接地、第十濾波電容的另一端;單片機(jī)的Pl.3管腳連接U盤存儲電路(6)中文件管理控制芯片的D3管腳，單片機(jī)的Pl.4管腳連接U盤存儲電路(6)中文件管理控制芯片的D4管腳，單片機(jī)的Pl.5管腳連接U盤存儲電路(6)中文件管理控制芯片的D5管腳，單片機(jī)的Pl.6管腳連接U盤存儲電路(6)中文件管理控制芯片的D6管腳，單片機(jī)的Pl.7管腳連接U盤存儲電路
(6)中文件管理控制芯片的D7管腳;單片機(jī)的P3.1管腳連接第六上拉電阻的一端、第一按鍵開關(guān)的一端，單片機(jī)的P3.2管腳連接第七上拉電阻的一端、第二按鍵開關(guān)的一端，單片機(jī)的P3.3管腳連接第八上拉電阻的一端、第三按鍵開關(guān)的一端，第六上拉電阻的另一端連接第二電壓調(diào)節(jié)器的Vciut管腳、第七上拉電阻的另一端、第八上拉電阻的另一端，第一按鍵開關(guān)的另一端、第二按鍵開關(guān)的另一端、第三按鍵開關(guān)的另一端分別接地。
[0013]進(jìn)一步的，U盤存儲電路(6)包括:文件管理控制芯片、U盤插座、第一下拉電阻、第二下拉電阻、第三下拉電阻、限流電阻、第十一濾波電容、第十二濾波電容、第十三濾波電容、上電復(fù)位電容、第四頻率補(bǔ)償電容、第四晶振;其中，文件管理控制芯片的V3管腳連接第二電壓調(diào)節(jié)器的Vciut管腳、第十一濾波電容的一端，第十一濾波電容的另一端連接地、文件管理控制芯片的GND管腳、第四頻率補(bǔ)償電容的一端，文件管理控制芯片的XI管腳連接第四晶振的一端，第四晶振的另一端連接文件管理控制芯片的XO管腳、第四頻率補(bǔ)償電容的另一端;文件管理控制芯片的VCC管腳連接第二電壓調(diào)節(jié)器的Vciut管腳、文件管理控制芯片的PCS#管腳、第十二濾波電容的一端，第十二濾波電容的另一端接地;文件管理控制芯片的RSTI管腳連接上電復(fù)位電容的一端，上電復(fù)位電容的另一端連接第二電壓調(diào)節(jié)器的Vcmt管腳、第一下拉電阻的一端、第二下拉電阻的一端、第三下拉電阻的一端，第一下拉電阻的另一端連接文件管理控制芯片的TXD管腳，第二下拉電阻的另一端連接文件管理控制芯片的RXD管腳，第三下拉電阻的另一端連接文件管理控制芯片的AO管腳;U盤插座的第一引腳連接限流電阻的一端、第十三濾波電容的一端，限流電阻的