摘 要：介绍了一种由pic16c65单片机控制，适用于野外无电网地区长期连续使用的低功耗、大容量风向风速记录仪以及相应的单片机软件和微机软件,给出了硬件框图和部分电路图。
关键词：单片机；风速；风向；记录仪
1概述
目前,我国的风力发电事业正在逐步开展，风能资源的调研是建立风电场其他气象场所必须做的一项工作。我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。为了对建立风电场的地点的风能资源进行正确的评估，需安装风能资源测量仪器。风能资源测量仪器主要是风速风向测量仪器。
该风速风向记录仪，不仅功能强大，而且价格便宜，能在野外无电网供电处长期可靠地运行。它有记录仪、转录仪以及配套的微机软件等部分组成。它能将风速风向传感器（el型电接风速风向感应器）所采集的风速风向数据通过记录仪记录下来，然后将数据从测量点取回，再将数据传送至计算机进行数据处理，就能够得到测量点的风能情况。系统不仅能显示测量点采集数据、日期以及时间，而且精度相当高，存储容量大，可以连续储存3个月的数据。
2系统结构
系统由数据记录、转录以及微机软件3个模块组成。其中数据记录模块主要是对传感器产生的风速风向信号进行采集，确定风向，计算风速并显示，将合成的风速风向数据存储在外部ram；转录部分主要完成记录模块到微机的数据传送；而微机软件则对数据进行一系列的分析，生成有关风能资源的详细报表。系统的框图，如图1所示。
2.1 数据记录模块
为降低系统的功耗，数据记录模块以pic16c65单片机为控制核心，以el型电接风速风向感应器为传感器，实现对风速风向的测量。该型号单片机有很多优点，如内存大，耗电小，精度高，处理速度很快等。记录模块每10s采集一次风速风向数据，取10min风速的平均值和相应的风向作为一个数据存储起来，同时数据记录模块还需记录数据采集过程中出现的最大风速值，以及出现最大风速值的日期和时间，在液晶数码管上显示实时风速和时间等信息，还需将风速风向数据存入外部ram或将其中的数据通过串行口输出。数据记录模块结构框图，如图2所示。
el电接风向风速感应器能提供16个风向信号和1个风速信号。风速信号是一个交变的正弦信号，其信号的幅值及频率均与风速成正比。对于单片机而言，测量频率要比测量幅值方便得多，在该系统中通过ccp1口测量脉冲宽度，通过查表、对分插值从而计算出相应的风速。由于在该模块中需要在lcd上显示实时风速，因此需将风速值转换为bcd码显示和存储。在该系统中设定风速最大值为79.9m/s（这在实际中已足够大），需占用1个半字节（11位，bit0-10），同时16个风向只需占用半个字节（4位,bit12～15），为节约存储空间，将风速、风向合并为2个字节储存，风速值的最高位（bit11）则用来表示该风向是否有效。这样一片32kb的片外ram就可存储114d的风速风向数据。
ds12887是一个内含锂电池、集成石英晶振和写保护电路的实时时钟芯片，它的功能包括非易失时钟、警报器、百年历、可编程中断、方波发生器和114字节非易失静态ram。在断电情况下，该芯片仍能保持时间和内存中的数据，利用该特点从而可实现程序的保密。可编程方波信号输出（irq_）32hz方波，为lcd数码管提供显示频率。将秒、分、时的报警字节设置成形如“11××××××”的二进制不关心代码，每过1s，时钟便产生一个报警中断，irq管脚输出低电平，产生复位信号，使单片机从休眠状态中苏醒。
除了ds12887的中断信号会产生复位外，按键也会产生复位。该模块上有2个按钮：“方式"键和“输出"键。在接上电源时，需设置系统时间，此时“方式"键作为+1键使用，用来调整时间日期的数值，“输出"键作为功能键使用，用来改变年、月、日、时、分各项。在正常使用时，“方式"键用来显示当月的平均风速和实时时间，“输出"键用来向转录仪传送风向风速数据。
为降低系统功耗，首先应该合理地选择cpu的晶振频率，由于每10s需测量一个风向风速数据，在测量风速的脉冲宽度时等待时间较长，因此，选择较低的晶振频率有利于降低系统的功耗。其次，由于该系统只在10s、10min时才测量和计算，其余大部分时间均处于等待状态，所以，在等待时使cpu进入休眠状态，就能大大降低系统的功耗。为了减小额外电流，在休眠之前应当将设法改变这种电平不匹配的情况，分析单片机各个引脚的连接，在单片机进入休眠之前，将引脚电平设置为与外围电平一致，这样在单片机休眠期间，将能有效的降低管脚的电能消耗。 pic16x73/74的b口，当引脚置为输入时，在单片机内部有弱上拉电阻，因此在单片机进入睡眠状态之前应该取消弱上拉，以便进一步减小功耗。
记录模块的电路图，如图3所示。
在该系统中，外围芯片全部采用cmos芯片以降低芯片的功耗；采用实时时钟芯片d
