基于AT89S52的水情遙測終端設計與實現
隨著水文現代化進程的不斷推進,水情測報作為水文工作的重要手段也在迅速發展。水情測報應用遙測、計算機、控制和通信等先進科技對水文信息進行實時遙測、傳送和處理,其系統主要由遙測站、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據的采集和處理,最終與中心站進行雙向通信,實現水情的預報或調度決策。遙測終端是整個測報系統的信息和決策依據來源,因此如何構建功能完善、可靠性高、通用靈活、易維護的遙測終端成為設計的關鍵。
目前,水情遙測終端的設計基本采用MCS51、MSP430及ARM等系列單片機作為控制芯片,配置各種外圍電路實現系統功能。本文設計了一種基于AT89S52單片機的低功耗水情遙測終端,其功能完善、性能穩定,能為控制中心提供準確、綜合全面的水情信息。
1 系統總體設計
系統采用模塊化設計,根據功能,整個遙測終端可分為單片機模塊、數據采集模塊、數據通信模塊、人機交互模塊和電源供電模塊等部分,該系統結構如圖1所示。
系統工作流程:單片機讀取雨量、水位、閘位等參數,進行處理、存儲和編碼,在自報或召報方式下,經調制解調器后通過無線數傳電臺發送至中繼站或中心站。該系統具有良好的人機交互功能,可通過鍵盤操作實現參數的設置和數據實時動態顯示。
2 系統硬件電路設計
從遙測終端的功能需求、成本、接口電路及程序復雜度等方面綜合考慮,選用ATMEL公司的AT89S52單片機為控制核心,它帶有8 kB的Flash存儲器和256字節RAM,支持全靜態操作及空閑、掉電兩種可選節電模式。整個系統在硬件邏輯結構上由數據采集接口電路、通信接口電路、人機接口電路、實時時鐘電路、存儲擴展電路及電源電路組成。
2.1 數據采集接口電路設計
本文僅以雨量、水位的數據采集為例。
雨量采集采用翻斗式雨量計,當降雨量達到1 mm,雨量計翻動1次發出1個脈沖信號觸發中斷0,喚醒處于低功耗狀態的單片機,對雨量進行累加、存儲和即時發送。由于雨量計的干簧管開關吸合會出現抖動現象,為了確保雨量記錄的準確無誤,雨量計輸出脈沖信號須經過脈沖整形方能送入后繼單元進行處理。整形電路如圖2所示,MC14538是可重復觸發和復位的單穩態觸發器件,R2、R3為保護電阻。在非跳變期間,脈沖的不規則變化保持在一定范圍,VD1、VD2的比較結果相同,觸發器不工作,使輸出脈沖保持穩定。
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