基于单片机的水情监测系统设计(编辑修改稿)

基于单片机的水情监测系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

模块设计…………………………………………………………………… 25 4 ． 3 ． 1 存 储 芯 片 选择…………………………………………………………… 25 4． 3． 2 4 ． 4 串口扩展设计…………………………………………………………………… 28 4 ． 5I ／ O 口扩展……………………………………………………………………………………………．． 29 4 ． 6 本章小结……………… ………………………………………………………。 3l 5 监测站软件系统设计………………………………………………………………… 32 5 ． 1 总体软件设计…………………………………………………………………。 32 5 ． 1 ． 1 雨 量 站 系 统 软 件 设 计 流程……………………………………………… 32 5 ． 1 ． 2 水 库 站 系 统 软 件 设 计 流程………………………………………………． 34 5 ． 1 ． 3 水文 位 站 系 统 软 件 设 计 流程……………………………………… 36 5． 2 A ／ D 数据采集模块软件设计…………………………………………………… 37 5 ． 3FLASH 数 据 存 储 模 块 软 件 设计………………………………………………。 38 5 ． 3 ． 1 无 效 块 的 识别……………………………………………………………． 39 5 ． 3 ． 2 页 卖……………………………………………………………………………………………。 39 5 ． 3 ． 3 页编程………………………………… …………………………………40 5 ． 3 ． 4 擦除编程………………………………………………………………… 41 5 ． 4 本章小结………………………………………………………………………… 42 6 总结与展望……………………………………………………………………………．． 43 6 ． 1 工作总结………………………………………………………………………… 43 6 ． 2 研究展望………………………………………………………………………… 43 致谢。 ．．．．．。 ．．．．．．．．．．．．．．．．。 ．．．．。 ．．．．．．。 ．．。 ． ．．．．。 ．．。 ．。 ．．．．．．．．。 ．．．．．。 ．．．．．。 ．．．．．．．．．。 ．。 ．．．．．．。 45 参考文献…………………………………………………………………………………………． 46 IV 工程硕士论文 基于单片机的水情监测系统设计 1 绪论 1． 1 选题背景 我国地域辽阔，地形复杂，又地处亚洲季风区，气候异常，河流来水量变化剧烈， 暴雨洪水频发。 如 1998 年长江流域、松 花江和嫩江流域发生的大面积特大洪水造成 了历史上罕见的水灾【 l】，给人民的生命财产造成了严重的损失。 究其原因除了有植被 及天然蓄洪湖泊遭到严重破坏，现有土建防洪工程尚不足以抗衡特大暴雨洪峰以外， 报汛不及时，水情不明也是导致灾情加重的重要原因【 2】。 水情检测系统采用现代科技对水文信息进行实时采集、存储和传输的专门技术， 有效解决江河流域及水库洪水预报、防洪调度及水资源合理利用的先进手段，是水文 现代化的发展方 t3j。 如若在三峡区域设计一个基于水库、水文、雨量的水情 监测系 统，可以综合分析三峡区域水情，可以实时了解三峡水情来实现三峡区域水情的合理 调控。 同时可以实时监测一些人无法靠近的区域或者无需人力来监控的现场。 由于不 同地区的不同实际情况，因此需要对不同区域采用不同的方法来采集和传输实时数 据，因此对监测设备的要求不同。 这样往往造成监测系统专用化程度高，品种多，不 利于设备维护，也增加了对设备设计的复杂性。 因此，在综合研究中国水情监测实际 情况的基础上，设计开发出一种多功能、可靠性高、维护方便，可适用于水文、水库、 雨量监测的综合 性自动化监测系统具有重要的实际应用价值。 1． 2 国内外研究现状 就国内外的发展来看，美国和日本是最早重视水情自动监测系统的国家。 在 1976 年时美国 SM 公司与美国天然气局合作研制了一套水情自动测报设备【 4】。 80年代以来， 遥控设备、数据传输调度自动化技术在全世界得到广泛的应用。 90 年代以后，国际 上多家公司推出了功能强、应用范围广的产品，在水利、水电、气象以及各类要求监 测水文、气象参数的专业领域都适时地得以应用。 在我国，水情自动监测系统的研究 始于 20世纪 70 年代中 期，形成初期产品在国内一些水库实际应用，但是由于设备落 后，资金紧缺，系统的误差较大，不能应用。 在 80 年代中期，我国已较快的速度改 进了自己的技术基础，建成了一些自己的水情自动监测系统。 1983 年正式开始， 1986 年投入运行， 90 年代是我国这一专业技术发展最快的时期，一些较大的系统都相继 建成。 特别是近几年，我国的水情自动监测系统有了不小的发展。 水利通信随着科技的发展己从有线到无线，从短波、超短波发展到数字微波、 l l 绪论 硕士论文 800M 集群移动、无线接入、卫星和程控交换【 5】，特别是近几年来，国外先进技术的 引进，给我国防汛通信网建设注入了新的活力，防汛通信网从数量到质量和水平都迈 上了一个新台阶，已成为我国防洪减灾的重要手段之一，是非工程防洪措施的重要组 成部分。 传感器是实现监 测及控制的首要环节，一般传感器【 6J 有模拟式和数字式两类，模 拟式传感器，在和计算机及数字化仪器相连的时候采用 A／ D 转换器把模拟量转换为 数字量，且易受电磁干扰，不利于远距离传。 数字式传感器直接将待测量转换为数字 量输出，其输出信号抗干扰能力强，功耗小，可与数字设备直接相连。 目前雨量传感 器主要为翻斗式雨量计，水位传感器有浮子式、气泡式水位计和雷达水位计。 水情信息采集可以从本地直接读取，也可以通过有线或者无线的方式进行远程传 输，有线的通讯方式可以通过电话或者互联网光纤来实 现，例如：通过 PSTN和 Modem 通信，无线的通讯方式可以通过 GSM、北斗卫星、海事卫星等通讯设备来传输【 71。 1． 3 本课题的主要内容 1． 3． 1研究内容 水情监测系统的功能主要是完成水情数据的监测、存储和传输，本次设计由单片 机控制的水情监测系统主要包括一下几个内容： 1 水情数据采集：通过 SDI． 12 总线协议，单片机可以连接至多十个传感器，可 以同时采集水库、水文、雨量等水情数据。 2 数据存储：单片机的内部存储有限，采集数据及实况信息需要 扩展外部存储 空间。 根据区域情况合理选择外部存储设备来满足存储需要。 3 水情数据传输：采集的数据进行远程传输，需要解决区域性传输媒介和远程 传输数据不稳定和有干扰等影响。 4 电源控制：通过太阳能电池板对监测系统充电，需要解决如何将监测系统电 ’ 源控制在正常工作范围内。 水情监测系统采用多种传感器将水库、水文、雨量的水情数据 ，通过SDI． 12 总 线经 RS． 232 串口传送至单片机存储；单片机将采集到的水情数据以及监测系统的实 况信息通过 PSTN、 GSM、北斗卫星、海事卫星等通信信道传输到远程中心站，从而 实现水情监测系统的实时监测、存储和传输功能。 1． 3． 2内容安排 本文的章节内容安排如下： 第一章介绍了水情监测系统的背景、研究现状等，并介绍了本文研究的方法和研 2 工程硕士论文 基于单 片机的水情监测系统设计 究目标、意义。 第二章分析了系统的设计指标，给出系统设计要求，并根据系统设计要求给出具 体总体设计方案。 第三章给出了基于单片机的水情监测系统方案，并对方案进行了详细分析。 第四章给出了水情监测系统的硬件设计，着重研究了 A／ D 转换芯片、存储器等核 心器件的选择、特点、工作原理以及具体设计。 第五章给出了水情监测系统的软件设计方案，设计了具体软件流程。 第六章对论文进行总结，并给出研究结论。 2 系 统 设 计 指 标 与 总 体 方 案 工程硕士论文 2系统设计指标与总体方案 本章主要介绍系统设计的指标以及总体设计方案。 水。