基于ATmega128L單片機(jī)的水文自動(dòng)化測(cè)流遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘要：美國(guó)Atmel公司推出的ATmega128L芯片是采用AVR RISC架構(gòu)的8位高性能、低功耗單片機(jī)，基于此芯片我們選用CC1000為無(wú)線通訊器件、LCD點(diǎn)陣液晶為顯示器，結(jié)合水文測(cè)站實(shí)際需要設(shè)計(jì)了水文自動(dòng)化測(cè)流遙控系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品應(yīng)用到多個(gè)水文站，滿足了水文測(cè)驗(yàn)需求，產(chǎn)品符合水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。水文站應(yīng)用該系統(tǒng)后，測(cè)驗(yàn)人員可以在離開(kāi)測(cè)量控制臺(tái)一定范圍內(nèi)操作測(cè)流設(shè)備進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)，既提高流量測(cè)驗(yàn)的時(shí)效性，又可保證測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本文介紹了系統(tǒng)的功能與工作原理，給出了儀器的硬件及軟件設(shè)計(jì)方法，并簡(jiǎn)單介紹了應(yīng)用情況，對(duì)設(shè)計(jì)研制同類產(chǎn)品具有指導(dǎo)意義。

　　引言

　　近幾年全國(guó)水文測(cè)站都進(jìn)行了現(xiàn)代化測(cè)報(bào)升級(jí)的改造，大部分水文站實(shí)現(xiàn)了纜道、測(cè)船等自動(dòng)化流量測(cè)驗(yàn)的電氣控制，即安裝自動(dòng)化測(cè)量控制臺(tái)，實(shí)現(xiàn)人工控制交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鉛魚、或吊箱等過(guò)河設(shè)備運(yùn)行至要測(cè)量位置，鉛魚、或吊箱上所安裝測(cè)量?jī)x器即可在測(cè)驗(yàn)人員控制下進(jìn)行河流水文測(cè)量作業(yè)。通過(guò)應(yīng)用后有部分水文站要求測(cè)量操作人員能在離開(kāi)控制臺(tái)一定范圍內(nèi)去操作、控制設(shè)備、儀器的運(yùn)行而進(jìn)行水文測(cè)量，這部分水文站有因操作人員距測(cè)點(diǎn)太遠(yuǎn)、視線不好，或一些改造站控制臺(tái)安裝位置造成操作人員的視角盲區(qū)等影響測(cè)量工作。隨著電子科技、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的發(fā)展以及測(cè)站應(yīng)用的需求提高，我們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)研制了水文自動(dòng)化測(cè)流遙控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)驗(yàn)人員能在離開(kāi)控制臺(tái)一定范圍內(nèi)去遙控操作測(cè)量設(shè)備來(lái)進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)的工作。

　　儀器功能與工作原理

　　儀器功能

　　水文自動(dòng)化測(cè)流遙控系統(tǒng)主要功能為：能在距測(cè)量控制臺(tái)200米(空曠500米)范圍內(nèi)遙控水文測(cè)量設(shè)備運(yùn)行并進(jìn)行測(cè)流工作;系統(tǒng)能存儲(chǔ)一次完整的全斷面法流量測(cè)驗(yàn)資料;在手持遙控儀上可設(shè)置有關(guān)的測(cè)量參數(shù)并保存;所測(cè)量的起點(diǎn)距、水深、流速信號(hào)數(shù)等數(shù)據(jù)信息能清晰顯示(即白天日光下及夜晚都可在遙控儀的LCD顯示器上清晰顯示);遙控儀設(shè)計(jì)有USB接口，可與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接通訊，上傳測(cè)流數(shù)據(jù);當(dāng)用遙控儀控制測(cè)量設(shè)備運(yùn)行測(cè)流時(shí)，在遙控儀電源失電及異常的情況下，測(cè)量控制臺(tái)能自行控制測(cè)量設(shè)備停止運(yùn)行(保證設(shè)備安全設(shè)計(jì));遙控儀采用四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)5號(hào)AA/1.2V/2500mAh充電電池，充滿電后可連續(xù)工作40小時(shí)以上(遙控儀：平均ICL≤30mA，功耗：<200mW，按每周測(cè)流4次，每次測(cè)流時(shí)間為1小時(shí)，充電一次可用一月以上，已考慮電池的自放電等因素)，也可采用標(biāo)準(zhǔn)5號(hào)電池應(yīng)急使用。

　　系統(tǒng)組成

　　水文自動(dòng)化測(cè)流遙控系統(tǒng)由手持遙控儀與自動(dòng)化測(cè)量控制臺(tái)(含室內(nèi)無(wú)線通訊模塊)組成，手持遙控儀與自動(dòng)化測(cè)量控制臺(tái)是通過(guò)實(shí)時(shí)無(wú)線聯(lián)絡(luò)來(lái)完成測(cè)量控制工作的。所以本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研制工作分為手持遙控儀與控制臺(tái)內(nèi)的接收發(fā)射端機(jī)兩部分內(nèi)容;為了使存儲(chǔ)于遙控儀內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)能上傳至計(jì)算機(jī)并在計(jì)算機(jī)上顯示、存儲(chǔ)、處理，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研制工作還包含有計(jì)算機(jī)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。

　　儀器工作原理

　　水文自動(dòng)化測(cè)流系統(tǒng)手持遙控儀的原理框圖見(jiàn)圖1，由單片機(jī)、顯示器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、USB通信接口、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)及無(wú)線發(fā)射接收、按鍵輸入、電源等部分組成?！　?/p>