1、 南宦理二大學(xué) 碩士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 王國(guó)偉 指導(dǎo)教師： 王重副塾援 萱生紅直級(jí)王猩垣 論文級(jí)多IIJ 工程亟 作者單位： 國(guó)圓皇左型堂盟究院 出版時(shí)間： 壘Q!窒生墨旦 洲Y2四0俐6 iiI 洲59 - and Technology 一一 lneerlng MonitoringSystemDesign Hydrometry BasedonMCU By GuoWei Wang Underthe of Supervision ProfessorLei Wang Senior CaoaoNianNlan rolngEngineernoHHong StateGridElect

2、ricPowerResearchInstitute 2012 March 聲明 本學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得的研究成果，盡我所知，在本 學(xué)位論文中，除了加以標(biāo)注和致謝的部分外，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或 公布過的研究成果，也不包含我為獲得任何教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使 用過的材料。與我一同工作的同事對(duì)本學(xué)位論文做出的貢獻(xiàn)均已在論文 中作了明確的說明。 研究生簽名：況固!塹 a。肛年；月t夕日 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 南京理工大學(xué)有權(quán)保存本學(xué)位論文的電子和紙質(zhì)文檔，可以借閱或 上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部?jī)?nèi)容，可以向有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交并 授權(quán)其保存、借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部?jī)?nèi)容。對(duì)于保

3、密 論文，按保密的有關(guān)規(guī)定和程序處理。 研究生簽名： 碑 文咿年7月7日 工程碩士論文 基于單片機(jī)的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 我國(guó)地處季風(fēng)氣候區(qū)，暴雨洪水頻發(fā)。受季風(fēng)氣候影響，我國(guó)大部分地區(qū)夏季濕 熱多雨、雨熱同期，不僅短歷時(shí)、高強(qiáng)度的局地暴雨頻繁發(fā)生，而且長(zhǎng)歷時(shí)、大范圍 的全流域降雨也時(shí)有發(fā)生，幾乎每年都會(huì)發(fā)生不同程度的洪澇災(zāi)害。因此，完善的水 情監(jiān)測(cè)有助于中心站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各地水情，并對(duì)各種突發(fā)狀況做出及時(shí)、合理的措施來 防止災(zāi)害的發(fā)生和降低災(zāi)害所造成的破壞。 本次設(shè)計(jì)以AT89C51芯片為核心，輔以相關(guān)的外圍電路，設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核 心的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)由12V直流電源供電。在硬件方面，除了

4、單片機(jī)外，采用 to SDI12總線來連接多個(gè)傳感器，通過TDC40 SDI12RS232轉(zhuǎn)換器 將傳感器采 集到的水情數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)PO口，單片機(jī)通過FLASH存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，亦可通過 PSTN、GSM、北斗衛(wèi)星、海事衛(wèi)星等通信信道將采集到的水情數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼尽?在軟件方面，采用C語言編程。通過對(duì)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整個(gè) 水情數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和傳輸程序進(jìn)行監(jiān)測(cè)、判斷和控制以及人機(jī)交換。 論文的結(jié)尾對(duì)本次設(shè)計(jì)做一個(gè)整體總結(jié)和展望，以期能對(duì)基于SDI12總線的信 號(hào)采集、存儲(chǔ)和傳輸?shù)南嚓P(guān)應(yīng)用提供一個(gè)有益的參考。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、SDI12、數(shù)據(jù)采集、水情監(jiān)測(cè) Abstract 工

5、程碩士論文 Abstract rainandflood Chinaislocatedinthemonsoonclimatezoneandtorrential often our is andmorein thismonsoon of hotwet rain climate，most by region happensAffected forshort localrainstormoften also summerNot duration,highstrength only happens，but often disaster rainin而de ofthe duration range val

6、ley誦tl】：long in ofournation謝nldegreesTherefore，Perfect happenslargerange varying hydrological can realtime inall thecentral monitoringhelp monitoringhydrologicalregions、唁th stationandMake andreasonablemeasuresfora of situationsto timely varietyunexpected and the causeddisasters disastersreduce preve

7、nt damageby The usetheAT89C51 asthe witllthe core，combinednecessary design chip peripheral the with51 MCUasacoreItconsists circuitsWe hydrologicalmonitoringsystem design 12V thehardwareadditionto usesSDI一12busto of DC side，in MCU，It powersupplyOn connect sensorsCollected 2toRS232 thewaterlevel multi

8、ple byTDC40 SDI一1 converteO and sensordataissenttotheMCUPOTheMCUuseFLASHtostorereal-timedata ports thecollectedwaterleveldatatothecentralstation transport through as satelliteandSOonOnthe the channel，suchPSTN，GSM，COMPASSsatellite，maritime software useC for onthe side，we MCU，we languageprogrammingByp

9、rogramming realize fortheentire data hydrologicalmonitoringsystem hydrological and for determineandcontrolandhuman transportproceduresmonitoring，to exchange an aboutthe and forwardnew Atthe entire end，thepapergives summary designputs andviewsto abeneficialreferencetothe usedto prospects provide appl

10、icationsignal basedonSDI12businthefuture andtransmission acquisition,storage words：MCU、SDI一12、datalevel Key acquisition、watermonitoring 基于單片機(jī)的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) I II III 1 1 12國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1 13本課題的主要內(nèi)容2 131研究?jī)?nèi)容。2 132內(nèi)容安排2 2系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)與總體方案4 21系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)4 211技術(shù)指標(biāo)4 212基本功能4 22總體方案5 221雨量遙測(cè)站設(shè)計(jì)方案5 222水庫監(jiān)測(cè)站設(shè)計(jì)方案6 223水文遙測(cè)站設(shè)計(jì)方案7 23

11、本章小結(jié)8 3基于單片機(jī)的水情監(jiān)測(cè)技術(shù)9 31單片機(jī)原理及接口技術(shù)9 311單片機(jī)的選擇一9 312AT89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)一9 313 AT89C51引腳及功能10 314時(shí)鐘振蕩電路設(shè)計(jì)12 315開關(guān)式復(fù)位電路設(shè)計(jì)12 316電源電路電路設(shè)計(jì)12 32SDI12總線13 321SDI12電氣接口14 322 SDI12通訊協(xié)議一14 323 SDI12的命令和響應(yīng)15 324 7 SDI12的時(shí)序1 III 目錄 工程碩士論文 325 SDI12的流程圖17 326 SDI12與RS23219 33本章小結(jié)20 4監(jiān)測(cè)站硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。21 41監(jiān)測(cè)站硬件設(shè)計(jì)思路和系統(tǒng)框圖21 42 AD轉(zhuǎn)

12、換模塊設(shè)計(jì)22 421 AD轉(zhuǎn)換芯片選擇22 422 MAXl97D轉(zhuǎn)換的基本原理23 423 MAXl97與單片機(jī)的硬件接口設(shè)計(jì)。：。24 43存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)25 431存儲(chǔ)芯片選擇25 432 44串口擴(kuò)展設(shè)計(jì)28 45IO口擴(kuò)展29 46本章小結(jié)。3l 5監(jiān)測(cè)站軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)32 51總體軟件設(shè)計(jì)。32 511雨量站系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程32 512水庫站系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程34 513水文 位 站系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程36 52 AD數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計(jì)37 53FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊軟件設(shè)計(jì)。38 531無效塊的識(shí)別39 532頁 賣。39 533頁編程40 534擦除編程41 54本章小結(jié)42 6總結(jié)

13、與展望43 61工作總結(jié)43 62研究展望43 致謝。45 參考文獻(xiàn)46 IV 工程碩士論文 基于單片機(jī)的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1緒論 11選題背景 我國(guó)地域遼闊，地形復(fù)雜，又地處亞洲季風(fēng)區(qū)，氣候異常，河流來水量變化劇烈， 暴雨洪水頻發(fā)。如1998年長(zhǎng)江流域、松花江和嫩江流域發(fā)生的大面積特大洪水造成 了歷史上罕見的水災(zāi)【l】，給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重的損失。究其原因除了有植被 及天然蓄洪湖泊遭到嚴(yán)重破壞，現(xiàn)有土建防洪工程尚不足以抗衡特大暴雨洪峰以外， 報(bào)汛不及時(shí)，水情不明也是導(dǎo)致災(zāi)情加重的重要原因【2】。 水情檢測(cè)系統(tǒng)采用現(xiàn)代科技對(duì)水文信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)和傳輸?shù)膶ｉT技術(shù)， 有效解決江河流域及

14、水庫洪水預(yù)報(bào)、防洪調(diào)度及水資源合理利用的先進(jìn)手段，是水文 現(xiàn)代化的發(fā)展方t3j。如若在三峽區(qū)域設(shè)計(jì)一個(gè)基于水庫、水文、雨量的水情監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)，可以綜合分析三峽區(qū)域水情，可以實(shí)時(shí)了解三峽水情來實(shí)現(xiàn)三峽區(qū)域水情的合理 調(diào)控。同時(shí)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一些人無法靠近的區(qū)域或者無需人力來監(jiān)控的現(xiàn)場(chǎng)。由于不 同地區(qū)的不同實(shí)際情況，因此需要對(duì)不同區(qū)域采用不同的方法來采集和傳輸實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)，因此對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的要求不同。這樣往往造成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)專用化程度高，品種多，不 利于設(shè)備維護(hù)，也增加了對(duì)設(shè)備設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。因此，在綜合研究中國(guó)水情監(jiān)測(cè)實(shí)際 情況的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)出一種多功能、可靠性高、維護(hù)方便，可適用于水文、水庫、 雨量監(jiān)測(cè)

15、的綜合性自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 12國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 就國(guó)內(nèi)外的發(fā)展來看，美國(guó)和日本是最早重視水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的國(guó)家。在1976 年時(shí)美國(guó)SM公司與美國(guó)天然氣局合作研制了一套水情自動(dòng)測(cè)報(bào)設(shè)備【4】。80年代以來， 遙控設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)在全世界得到廣泛的應(yīng)用。90年代以后，國(guó)際 上多家公司推出了功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣的產(chǎn)品，在水利、水電、氣象以及各類要求監(jiān) 測(cè)水文、氣象參數(shù)的專業(yè)領(lǐng)域都適時(shí)地得以應(yīng)用。在我國(guó)，水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究 始于20世紀(jì)70年代中期，形成初期產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)一些水庫實(shí)際應(yīng)用，但是由于設(shè)備落 后，資金緊缺，系統(tǒng)的誤差較大，不能應(yīng)用。在80年代中期，我國(guó)已較快

16、的速度改 進(jìn)了自己的技術(shù)基礎(chǔ)，建成了一些自己的水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。1983年正式開始，1986 年投入運(yùn)行，90年代是我國(guó)這一專業(yè)技術(shù)發(fā)展最快的時(shí)期，一些較大的系統(tǒng)都相繼 建成。特別是近幾年，我國(guó)的水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有了不小的發(fā)展。 水利通信隨著科技的發(fā)展己從有線到無線，從短波、超短波發(fā)展到數(shù)字微波、 l l緒論 碩士論文 800M集群移動(dòng)、無線接入、衛(wèi)星和程控交換【5】，特別是近幾年來，國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的 引進(jìn)，給我國(guó)防汛通信網(wǎng)建設(shè)注入了新的活力，防汛通信網(wǎng)從數(shù)量到質(zhì)量和水平都邁 上了一個(gè)新臺(tái)階，已成為我國(guó)防洪減災(zāi)的重要手段之一，是非工程防洪措施的重要組 成部分。 傳感器是實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)及控制的首要環(huán)節(jié)，

17、一般傳感器【6J有模擬式和數(shù)字式兩類，模 擬式傳感器，在和計(jì)算機(jī)及數(shù)字化儀器相連的時(shí)候采用AD轉(zhuǎn)換器把模擬量轉(zhuǎn)換為 數(shù)字量，且易受電磁干擾，不利于遠(yuǎn)距離傳。數(shù)字式傳感器直接將待測(cè)量轉(zhuǎn)換為數(shù)字 量輸出，其輸出信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，功耗小，可與數(shù)字設(shè)備直接相連。目前雨量傳感 器主要為翻斗式雨量計(jì)，水位傳感器有浮子式、氣泡式水位計(jì)和雷達(dá)水位計(jì)。 水情信息采集可以從本地直接讀取，也可以通過有線或者無線的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程傳 輸，有線的通訊方式可以通過電話或者互聯(lián)網(wǎng)光纖來實(shí)現(xiàn)，例如：通過PSTN和Modem 通信，無線的通訊方式可以通過GSM、北斗衛(wèi)星、海事衛(wèi)星等通訊設(shè)備來傳輸【71。 13本課題的主要內(nèi)容 13

18、1研究?jī)?nèi)容 水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能主要是完成水情數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)和傳輸，本次設(shè)計(jì)由單片 機(jī)控制的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括一下幾個(gè)內(nèi)容： 1 水情數(shù)據(jù)采集：通過SDI12總線協(xié)議，單片機(jī)可以連接至多十個(gè)傳感器，可 以同時(shí)采集水庫、水文、雨量等水情數(shù)據(jù)。 2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)有限，采集數(shù)據(jù)及實(shí)況信息需要擴(kuò)展外部存儲(chǔ) 空間。根據(jù)區(qū)域情況合理選擇外部存儲(chǔ)設(shè)備來滿足存儲(chǔ)需要。 3 水情數(shù)據(jù)傳輸：采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，需要解決區(qū)域性傳輸媒介和遠(yuǎn)程 傳輸數(shù)據(jù)不穩(wěn)定和有干擾等影響。 4 電源控制：通過太陽能電池板對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)充電，需要解決如何將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電 源控制在正常工作范圍內(nèi)。 水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用多種傳感器

19、將水庫、水文、雨量的水情數(shù)據(jù)，通過SDI12總 線經(jīng)RS232串口傳送至單片機(jī)存儲(chǔ)；單片機(jī)將采集到的水情數(shù)據(jù)以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí) 況信息通過PSTN、GSM、北斗衛(wèi)星、海事衛(wèi)星等通信信道傳輸?shù)竭h(yuǎn)程中心站，從而 實(shí)現(xiàn)水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)和傳輸功能。 132內(nèi)容安排 本文的章節(jié)內(nèi)容安排如下： 第一章介紹了水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的背景、研究現(xiàn)狀等，并介紹了本文研究的方法和研 2 工程碩士論文 基于單片機(jī)的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 究目標(biāo)、意義。 第二章分析了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求給出具 體總體設(shè)計(jì)方案。 第三章給出了基于單片機(jī)的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，并對(duì)方案進(jìn)行了詳細(xì)分析。 第四章給出了

20、水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，著重研究了AD轉(zhuǎn)換芯片、存儲(chǔ)器等核 心器件的選擇、特點(diǎn)、工作原理以及具體設(shè)計(jì)。 第五章給出了水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了具體軟件流程。 第六章對(duì)論文進(jìn)行總結(jié)，并給出研究結(jié)論。 2系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)與總體方案 工程碩士論文 2系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)與總體方案 本章主要介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指標(biāo)以及總體設(shè)計(jì)方案。 水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能主要包括： 準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地自動(dòng)采集所在區(qū)域的水雨情信息，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心站； 中心站通過各個(gè)監(jiān)測(cè)站采集上來的這些水雨情信息，以及實(shí)時(shí)地氣象信息， 做出短、中、長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)； 根據(jù)水情信息和水文預(yù)報(bào)，按照樞紐綜合利用的要求，進(jìn)行水庫調(diào)度方案的 計(jì)算和分析比較，為水庫調(diào)

21、度提供支持。 21系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo) 水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，堅(jiān)持實(shí)用性、先進(jìn)性和可靠性，完 成和完善以水情測(cè)報(bào)、水文預(yù)報(bào)、水庫調(diào)度為主要內(nèi)容的水情自動(dòng)化系統(tǒng)。 為滿足監(jiān)測(cè)站測(cè)報(bào)自動(dòng)化要求，必須采用成熟可靠的技術(shù)、世界領(lǐng)先的技術(shù)。設(shè) 計(jì)的雨量、水位數(shù)據(jù)采集方式必須是在保證給定精度的條件下，同時(shí)還要考慮投資經(jīng) 濟(jì)合理與日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的最優(yōu)化，考慮人為的自然的因素影響，確保長(zhǎng)期穩(wěn)定、 連續(xù)地工作。設(shè)計(jì)需滿足具有可編程功能的測(cè)、報(bào)、控一體化的系統(tǒng)。 211技術(shù)指標(biāo) 監(jiān)測(cè)站設(shè)計(jì)指標(biāo)如下： 串行輸入輸出接口； 具有4路以上、不低于12bit的AD轉(zhuǎn)換器； 采用非易失性存儲(chǔ)器，容量要求能連續(xù)保

22、存不少于一年的帶時(shí)標(biāo)的水文數(shù)據(jù) 及監(jiān)測(cè)站工況數(shù)據(jù)； 具有低功耗LCD字符顯示輸出部件； 工作電源電壓10V-16V，靜電電流小于2mA，具有良好的電源管理能力； 能在溫度-400C600C，濕度99環(huán)境下正常工作。 212基本功能 監(jiān)測(cè)站主要完成以下基本功能： 按照設(shè)定的時(shí)間表和要求，進(jìn)行水文參數(shù)的采集、存儲(chǔ)和發(fā)送； 隨時(shí)接收遠(yuǎn)程或本地指令，改變或報(bào)告監(jiān)測(cè)站工作狀態(tài)； 4 工程碩士論文 基于單?i-機(jī)的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 依照中心站指令，采樣并發(fā)回最新水文參數(shù)； 通信控制，包括傳輸編碼，信道選擇和重發(fā)等嗍； 22總體方案 根據(jù)監(jiān)測(cè)站所測(cè)量的水文參數(shù)不同，遙測(cè)站的電氣結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)也不同。按水 文

23、參數(shù)分類，本系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站共有-種：雨量站，水庫站和水文 庫 站。 三種類型監(jiān)測(cè)站的異同之處如表21所示： 表21雨量站、水庫站、水文 位 站項(xiàng)目設(shè)計(jì)對(duì)照表 項(xiàng)目 雨量站 水庫站 水文 位 站 傳感器配置 雨量傳感器 水位傳感器 雨量+水位傳感器 測(cè)量間隔 6分鐘，可編程 6分鐘，可編程 6分鐘，可編程 發(fā)送間隔 有雨則發(fā)送，無雨不發(fā)送 均勻，固定時(shí)刻 均勻，固定時(shí)刻 平安信號(hào) 有，定時(shí)主動(dòng)發(fā)送 無 無 信道配置 GSM短信+北斗 GSM短信+北斗PSn北斗衛(wèi)星 221雨量遙測(cè)站設(shè)計(jì)方案 。 圖21為雨量遙測(cè)站設(shè)計(jì)方案。雨量遙測(cè)站主要負(fù)責(zé)檢測(cè)站點(diǎn)的雨量信息，并將 檢測(cè)到的雨量信息及時(shí)的發(fā)送到中心處

24、理站點(diǎn)，其必須具有高可靠性和備份的通訊機(jī) 制。 從圖21可以看出，雨量遙測(cè)站設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)為t 單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心處理芯片 太陽能控制板作為系統(tǒng)電源來源 GSM或衛(wèi)星通信作為通信手段 雨量計(jì)作為探測(cè)傳感器 其他外圍輔助芯片 5 2系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)與總體方案 工程碩士論文 圖21雨量遙測(cè)站設(shè)計(jì)方案 222水庫監(jiān)測(cè)站設(shè)計(jì)方案 圖22為水庫檢測(cè)站設(shè)計(jì)方案。水庫檢測(cè)站主要負(fù)責(zé)檢測(cè)站點(diǎn)的水庫水位信息， 并將檢測(cè)到的水位信息及時(shí)的發(fā)送到中心處理站點(diǎn)，其必須具有高可靠性和備份的通 訊機(jī)制。 從圖22可以看出，水庫檢測(cè)站設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)為： 單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心處理芯片 太陽能控制板作為系統(tǒng)電源來源 PSTN或衛(wèi)星通

25、信作為通信手段 水位傳感器作為探測(cè)傳感器 其他外圍輔助芯片 6 工程碩士論文 基于單片機(jī)的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖22水庫監(jiān)測(cè)站設(shè)備結(jié)構(gòu)圖 223水文遙測(cè)站設(shè)計(jì)方案 圖23為水文遙測(cè)站設(shè)計(jì)方案。水文遙測(cè)站主要負(fù)責(zé)檢測(cè)站點(diǎn)的水庫水位以及雨 量信息，并將檢測(cè)到的水位信息以及雨量及時(shí)的發(fā)送到中心處理站點(diǎn)，其必須具有高 可靠性和備份的通訊機(jī)制。水文遙測(cè)站兼具雨量遙測(cè)站和水庫檢測(cè)站的功能。 從圖23可以看出，水文遙測(cè)站設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)為： 單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心處理芯片 太陽能控制板作為系統(tǒng)電源來源 PSTN或衛(wèi)星通信作為通信手段 水位傳感器以及雨量計(jì)作為探測(cè)傳感器 其他外圍輔助芯片 7 2系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)與總體方案

26、 工程碩士論文 圖23水文 位 遙測(cè)站設(shè)備結(jié)構(gòu)圖 23本章小結(jié) 本章主要研究水情檢測(cè)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)，并給出總體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)系統(tǒng)的 不同要求，分別給出雨量遙測(cè)站、水庫檢測(cè)站和水文遙測(cè)站的設(shè)計(jì)方案，為后面的具 體設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。 8 基于單片機(jī)的水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)為核心，通過SDI12總線將多個(gè)傳感器采 集到的雨量、水庫、水文 位 數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)串口，單片機(jī)可以將采集到的數(shù)據(jù) 到中心站。完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸?shù)墓δ堋?31單片機(jī)原理及接口技術(shù) 311單片機(jī)的選擇 將運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器和各種IO接口等計(jì)算機(jī)的主要部件集成在一塊芯片 上，就能得到一個(gè)單芯片的微型計(jì)算機(jī)。它雖然只是一個(gè)

27、芯片，但在組成和功能上己 且可靠性高，適合應(yīng)用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的前端裝置。 單片機(jī)的種類繁多，選擇合適的單片機(jī)是單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，即選擇適當(dāng)字 長(zhǎng)的單片機(jī)。按字長(zhǎng)單片機(jī)可分為4位機(jī)、8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)等。位數(shù)越長(zhǎng)， 單片機(jī)的功能越強(qiáng)，但成本將增高。因此，必需根據(jù)具體任務(wù)進(jìn)行選擇，否則，將會(huì) 影響系統(tǒng)的功能造價(jià)。目前，市場(chǎng)芯片資源豐富，且價(jià)格便宜，生產(chǎn)單片機(jī)的廠商不 本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理上速度要求不是很高，8位單片機(jī)即可，又因本系統(tǒng)需要處理 數(shù)量較大的數(shù)據(jù)，程序占用空間也較大，而對(duì)定時(shí)器計(jì)數(shù)器和中斷源的數(shù)量要求不 多。本系統(tǒng)選用Atmel公司的AT89C51芯片。 312 AT89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu) 只讀存儲(chǔ)器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲(chǔ)器技術(shù)制造。其內(nèi)部 資源分配如下：1個(gè)8位的微處理器 CPU ；2個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源； 的串行I0口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和微機(jī)之間的串行通訊；4個(gè)8位并行I0接口POP3， 每個(gè)口即可以用作輸入，也可以用作輸出。圖31是AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖【101。 9 3基于單片機(jī)的水情監(jiān)測(cè)技術(shù) 工程碩士論文 圖31AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 313 AT8