大气边界层是人类生活和生产活动的主要空间,属于大气层的底层部分,天气变化以及大气污染主要是发生在这里。大气边界层的重要性决定了人类必须对其进行研究,掌握它的特征和变化规律。局部区域测风是人们研究边界层大气运动规律的一种常用方法,对于工农业生产及环境保护有非常重要的意义。目前使用的普通测风经纬仪在测量过程中需人工跟踪测风气球,需手工记录观测数据、手工录入数据计算,整个测量过程程序繁琐,同步性和实时性难以保证,造成较大的误差和人力损耗,很难保证气象数据采集和分析的数据准确性和可靠性。本课题提出了一种解决上述问题的方法并论述了自动经纬仪的设计与实现。对自动经纬仪的组成及其功能进行了详细的分析与研究,采用单片机C8051F320作为控制芯片,集成双通道直流电机驱动芯片L298作为驱动芯片,对直流电机采用脉宽调制(PWM)的驱动方式,带减速器的直流电动机作为摄像头的传动装置,增量式光电编码器来测量摄像头转过的俯仰角及方向角。上、下位机之间通过USB通信方式进行数据的双向传输。软件的编程语言采用C语言,它是在Silabs公司提供的集成开发环境中完成的。由于设计选择了高集成度的芯片,所以设计出的系统具有功耗低,成本低,体积小,抗干扰能力强等特点。