基于ATmega128L單片機的水文自動化測流遙控系統(tǒng)設(shè)計

　　摘要：美國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，基于此芯片我們選用CC1000為無線通訊器件、LCD點陣液晶為顯示器，結(jié)合水文測站實際需要設(shè)計了水文自動化測流遙控系統(tǒng)，并開發(fā)出產(chǎn)品應(yīng)用到多個水文站，滿足了水文測驗需求，產(chǎn)品符合水文測驗規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。水文站應(yīng)用該系統(tǒng)后，測驗人員可以在離開測量控制臺一定范圍內(nèi)操作測流設(shè)備進行水文測驗，既提高流量測驗的時效性，又可保證測驗數(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)計方法，并簡單介紹了應(yīng)用情況，對設(shè)計研制同類產(chǎn)品具有指導(dǎo)意義。

　　引言

　　近幾年全國水文測站都進行了現(xiàn)代化測報升級的改造，大部分水文站實現(xiàn)了纜道、測船等自動化流量測驗的電氣控制，即安裝自動化測量控制臺，實現(xiàn)人工控制交流電動機的變頻調(diào)速轉(zhuǎn)動，帶動鉛魚、或吊箱等過河設(shè)備運行至要測量位置，鉛魚、或吊箱上所安裝測量儀器即可在測驗人員控制下進行河流水文測量作業(yè)。通過應(yīng)用后有部分水文站要求測量操作人員能在離開控制臺一定范圍內(nèi)去操作、控制設(shè)備、儀器的運行而進行水文測量，這部分水文站有因操作人員距測點太遠(yuǎn)、視線不好，或一些改造站控制臺安裝位置造成操作人員的視角盲區(qū)等影響測量工作。隨著電子科技、計算機、通信技術(shù)的發(fā)展以及測站應(yīng)用的需求提高，我們?yōu)榇嗽O(shè)計研制了水文自動化測流遙控系統(tǒng)，實現(xiàn)了測驗人員能在離開控制臺一定范圍內(nèi)去遙控操作測量設(shè)備來進行水文測驗的工作。

　　儀器功能與工作原理

　　儀器功能

　　水文自動化測流遙控系統(tǒng)主要功能為：能在距測量控制臺200米(空曠500米)范圍內(nèi)遙控水文測量設(shè)備運行并進行測流工作;系統(tǒng)能存儲一次完整的全斷面法流量測驗資料;在手持遙控儀上可設(shè)置有關(guān)的測量參數(shù)并保存;所測量的起點距、水深、流速信號數(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)計有USB接口，可與計算機進行連接通訊，上傳測流數(shù)據(jù);當(dāng)用遙控儀控制測量設(shè)備運行測流時，在遙控儀電源失電及異常的情況下，測量控制臺能自行控制測量設(shè)備停止運行(保證設(shè)備安全設(shè)計);遙控儀采用四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)5號AA/1.2V/2500mAh充電電池，充滿電后可連續(xù)工作40小時以上(遙控儀：平均ICL≤30mA，功耗：<200mW，按每周測流4次，每次測流時間為1小時，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號電池應(yīng)急使用。

　　系統(tǒng)組成

　　水文自動化測流遙控系統(tǒng)由手持遙控儀與自動化測量控制臺(含室內(nèi)無線通訊模塊)組成，手持遙控儀與自動化測量控制臺是通過實時無線聯(lián)絡(luò)來完成測量控制工作的。所以本系統(tǒng)的設(shè)計、研制工作分為手持遙控儀與控制臺內(nèi)的接收發(fā)射端機兩部分內(nèi)容;為了使存儲于遙控儀內(nèi)的測量數(shù)據(jù)能上傳至計算機并在計算機上顯示、存儲、處理，本系統(tǒng)設(shè)計、研制工作還包含有計算機的應(yīng)用程序設(shè)計。

　　儀器工作原理

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