基于AT89S52的水情遙測終端設(shè)計與實現(xiàn)
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系統(tǒng)軟件的主程序流程如圖5所示：系統(tǒng)初始化，確保系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)：默認進入休眠模式，以降低終端系統(tǒng)功耗；等待外部中斷喚醒系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)采集、傳送，實現(xiàn)各種控制功能。實現(xiàn)功能的硬中斷例程主要包括雨量中斷例程、定時器中斷例程(圖5)、鍵盤中斷例程(圖5)。雨量中斷例程完成雨量的累加、存儲和發(fā)送。定時器中斷例程首先采集水位數(shù)據(jù)，檢查測量值變化是否超過1 cm，是則存儲數(shù)據(jù)并重新采集雨量、水位、閘位等水情數(shù)據(jù)及電源電壓參數(shù)后發(fā)送；否則讀取實時時鐘的值，計算時間間隔，若達報平安周期，則進行各種數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送。鍵盤中斷例程主要負責(zé)接受鍵盤命令，進行相應(yīng)處理，包括實時顯示和參數(shù)設(shè)置。例程中定時器的作用是規(guī)定最大按鍵操作時間(一般2～3 min)，即在按鍵超時后強行進入低功耗狀態(tài)，防止無操作而無限的鍵盤掃描循環(huán)。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/172937.htm
上述軟件流程中主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)發(fā)送和實時顯示等功能模塊。數(shù)據(jù)采集的重點是水位采集，浮子式水位計輸出12位格雷碼為統(tǒng)一存儲和發(fā)送格式，須將其轉(zhuǎn)換為BCD碼。由于測量水位時波浪沖擊會引起瞬時干擾，為提高準(zhǔn)確性采用軟件濾波進行防浪處理，方法是對水位信息連續(xù)采樣5次，將采樣值從小到大排列，取中間3次取平均值為最終測量值。數(shù)據(jù)存儲包括數(shù)據(jù)存入和數(shù)據(jù)讀出，水情數(shù)據(jù)的存儲格式為：特征字、數(shù)據(jù)、時間標(biāo)志。特征字用來區(qū)別數(shù)據(jù)是雨量、水位還是閘位，時標(biāo)是在數(shù)據(jù)讀入前先讀取實時時鐘為數(shù)據(jù)進行的時間標(biāo)記。數(shù)據(jù)發(fā)送首先根據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)長度計算校驗字節(jié)，連同站號、參數(shù)特征碼和數(shù)據(jù)等整合成幀，送入MODEM進行調(diào)制后發(fā)送。
系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)幀格式如圖6所示，單一數(shù)據(jù)發(fā)送采用格式1，每次發(fā)送1個參數(shù)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)特征區(qū)別；全量發(fā)送采用格式2。為了提高通信的可靠性，采用CRC-16信道編碼方式。
顯示模塊和按鍵配合，用于測站終端的參數(shù)設(shè)置，如測站編號、采樣時間間隔、發(fā)送時間間隔等；同時可用于測站的檢測維護。
4 結(jié)束語
基于AT89S52單片機實現(xiàn)的低功耗水情遙測終端硬件設(shè)計簡單靈活，軟件架構(gòu)合理，功能與性能滿足水情測報的技術(shù)要求，可實時采集雨量、水位、閘位等多種水文數(shù)據(jù)和氣象參數(shù)，并進行固態(tài)存儲，同時具有水位防浪和報平安功能。系統(tǒng)通過采用低功耗的外圍器件和休眠、外部中斷喚醒的工作方式降低耗電量，實現(xiàn)低功耗。設(shè)計的RS-232通信接口，可連接多種通信模塊，提高了RTU的通用性。
該遙測終端可廣泛應(yīng)用于水文水利、城市防洪、給排水、環(huán)境與氣象監(jiān)測等方面，實際應(yīng)用中該RTU在值守狀態(tài)下的整機電流60μA，已存參數(shù)可掉電保持50年以上。由于系統(tǒng)功能相對完善，性能可靠，投入使用以來工作正常，取得了良好的效果。此外，針對不同項目需求和應(yīng)用環(huán)境不同，需結(jié)合實際對系統(tǒng)進行進一步的完善和改進，如優(yōu)化防雷擊、軟硬件抗干擾保護設(shè)計，增加各種新型的數(shù)字和模擬接口以擴展測報參數(shù)范圍，加強信道偵聽以提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量等。
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