基于AT89S52的水情遙測終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著水文現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，水情測報(bào)作為水文工作的重要手段也在迅速發(fā)展。水情測報(bào)應(yīng)用遙測、計(jì)算機(jī)、控制和通信等先進(jìn)科技對水文信息進(jìn)行實(shí)時(shí)遙測、傳送和處理，其系統(tǒng)主要由遙測站、中繼站和中心站3部分組成。遙測站利用水情遙測終端(RTU)完成各種水文傳感器數(shù)據(jù)的采集和處理，最終與中心站進(jìn)行雙向通信，實(shí)現(xiàn)水情的預(yù)報(bào)或調(diào)度決策。遙測終端是整個測報(bào)系統(tǒng)的信息和決策依據(jù)來源，因此如何構(gòu)建功能完善、可靠性高、通用靈活、易維護(hù)的遙測終端成為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
目前，水情遙測終端的設(shè)計(jì)基本采用MCS51、MSP430及ARM等系列單片機(jī)作為控制芯片，配置各種外圍電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。本文設(shè)計(jì)了一種基于AT89S52單片機(jī)的低功耗水情遙測終端，其功能完善、性能穩(wěn)定，能為控制中心提供準(zhǔn)確、綜合全面的水情信息。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)功能，整個遙測終端可分為單片機(jī)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、人機(jī)交互模塊和電源供電模塊等部分，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)工作流程：單片機(jī)讀取雨量、水位、閘位等參數(shù)，進(jìn)行處理、存儲和編碼，在自報(bào)或召報(bào)方式下，經(jīng)調(diào)制解調(diào)器后通過無線數(shù)傳電臺發(fā)送至中繼站或中心站。該系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互功能，可通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn)參數(shù)的設(shè)置和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動態(tài)顯示。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
從遙測終端的功能需求、成本、接口電路及程序復(fù)雜度等方面綜合考慮，選用ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)為控制核心，它帶有8 kB的Flash存儲器和256字節(jié)RAM，支持全靜態(tài)操作及空閑、掉電兩種可選節(jié)電模式。整個系統(tǒng)在硬件邏輯結(jié)構(gòu)上由數(shù)據(jù)采集接口電路、通信接口電路、人機(jī)接口電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、存儲擴(kuò)展電路及電源電路組成。
2．1 數(shù)據(jù)采集接口電路設(shè)計(jì)
本文僅以雨量、水位的數(shù)據(jù)采集為例。
雨量采集采用翻斗式雨量計(jì)，當(dāng)降雨量達(dá)到1 mm，雨量計(jì)翻動1次發(fā)出1個脈沖信號觸發(fā)中斷0，喚醒處于低功耗狀態(tài)的單片機(jī)，對雨量進(jìn)行累加、存儲和即時(shí)發(fā)送。由于雨量計(jì)的干簧管開關(guān)吸合會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，為了確保雨量記錄的準(zhǔn)確無誤，雨量計(jì)輸出脈沖信號須經(jīng)過脈沖整形方能送入后繼單元進(jìn)行處理。整形電路如圖2所示，MC14538是可重復(fù)觸發(fā)和復(fù)位的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器件，R2、R3為保護(hù)電阻。在非跳變期間，脈沖的不規(guī)則變化保持在一定范圍，VD1、VD2的比較結(jié)果相同，觸發(fā)器不工作，使輸出脈沖保持穩(wěn)定。