基于单片机的水情监测系统设计.doc
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1、- - 南宦理二大学 硕士学位论文 基于单片机的水情监测系统设计 王国伟 指导教师: 王重副塾援 萱生红直级王猩垣 论文级多IIJ 工程亟 作者单位: 国圆皇左型堂盟究院 出版时间: 垒Q!窒生墨旦 洲Y2四0俐6 iiI 洲59 - and Technology 一一 lneerlng MonitoringSystemDesign Hydrometry BasedonMCU By GuoWei Wang Underthe of Supervision ProfessorLei Wang Senior CaoaoNianNlan rolngEngineernoHHong StateGridEl
2、ectricPowerResearchInstitute 2012 March 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本 学位论文中,除了加以标注和致的局部外,不包含其他人已经发表或 公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的奉献均已在论文 中作了明确的说明。 研究生签名:况固!堑 a。肛年;月t夕日 学位论文使用授权声明 理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档,可以借阅或 上网公布本学位论文的局部或全部容,可以向有关部门或机构送交并 授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的局部或全部容。对于 论文
3、,按的有关规定和程序处理。 研究生签名: 碑 文咿年7月7日 工程硕士论文 基于单片机的水情监测系统设计 摘要 我国地处季风气候区,暴雨洪水频发。受季风气候影响,我国大局部地区夏季湿 热多雨、雨热同期,不仅短历时、高强度的局地暴雨频繁发生,而且长历时、大围 的全流域降雨也时有发生,几乎每年都会发生不同程度的洪涝灾害。因此,完善的水 情监测有助于中心站实时监测各地水情,并对各种突发状况做出及时、合理的措施来 防止灾害的发生和降低灾害所造成的破坏。 本次设计以AT89C51芯片为核心,辅以相关的外围电路,设计了以单片机为核 心的水情监测系统。系统由12V直流电源供电。在硬件方面,除了单片机外,采用
4、 to SDI12总线来连接多个传感器,通过TDC40 SDI12RS232转换器 将传感器采 集到的水情数据发送到单片机PO口,单片机通过FLASH存储实时数据,亦可通过 PSTN、GSM、北斗卫星、海事卫星等通信信道将采集到的水情数据传输到中心站。 在软件方面,采用C语言编程。通过对单片机程序设计实现对水情监测系统的整个 水情数据的采集、存储和传输程序进展监测、判断和控制以及人机交换。 论文的结尾对本次设计做一个整体总结和展望,以期能对基于SDI12总线的信 号采集、存储和传输的相关应用提供一个有益的参考。 关键词:单片机、SDI12、数据采集、水情监测 Abstract 工程硕士论文 A
5、bstract rainandflood Chinaislocatedinthemonsoonclimatezoneandtorrential often our is andmorein thismonsoon of hotwet rain climate,most by region happensAffected forshort localrainstormoften also summerNot duration,highstrength only happens,but often disaster rainin而de ofthe duration range valley诵tl】
6、:long in ofournationnldegreesTherefore,Perfect happenslargerange varying hydrological can realtime inall thecentral monitoringhelp monitoringhydrologicalregions、唁th stationandMake andreasonablemeasuresfora of situationsto timely varietyunexpected and the causeddisasters disastersreduce prevent damag
7、eby The usetheAT89C51 asthe witllthe core,binednecessary design chip peripheral the with51 MCUasacoreItconsists circuitsWe hydrologicalmonitoringsystem design 12V thehardwareadditionto usesSDI一12busto of DC side,in MCU,It powersupplyOn connect sensorsCollected 2toRS232 thewaterlevel multiple byTDC40
8、 SDI一1 converteO and sensordataissenttotheMCUPOTheMCUuseFLASHtostorereal-timedata ports thecollectedwaterleveldatatothecentralstation transport through as satelliteandSOonOnthe the channel,suchPSTN,GSM,PASSsatellite,maritime software useC for onthe side,we MCU,we languageprogrammingByprogramming rea
9、lize fortheentire data hydrologicalmonitoringsystem hydrological and for determineandcontrolandhuman transportproceduresmonitoring,to exchange an aboutthe and forwardnew Atthe entire end,thepapergives summary designputs andviewsto abeneficialreferencetothe usedto prospects provide applicationsignal
10、basedonSDI12businthefuture andtransmission acquisition,storage words:MCU、SDI一12、datalevel Key acquisition、watermonitoring 基于单片机的水情监测系统设计 I II III 1 1 12国外研究现状1 13本课题的主要容2 131研究容。2 132容安排2 2系统设计指标与总体方案4 21系统设计指标4 211技术指标4 212根本功能4 22总体方案5 221雨量遥测站设计方案5 222水库监测站设计方案6 223水文遥测站设计方案7 23本章小结8 3基于单片机的水情监测技
11、术9 31单片机原理及接口技术9 311单片机的选择一9 312AT89C51部构造一9 313 AT89C51引脚及功能10 314时钟振荡电路设计12 315开关式复位电路设计12 316电源电路电路设计12 32SDI12总线13 321SDI12电气接口14 322 SDI12通讯协议一14 323 SDI12的命令和响应15 324 7 SDI12的时序1 III 目录 工程硕士论文 325 SDI12的流程图17 326 SDI12与RS23219 33本章小结20 4监测站硬件系统设计。21 41监测站硬件设计思路和系统框图21 42 AD转换模块设计22 421 AD转换芯片选
12、择22 422 MAXl97D转换的根本原理23 423 MAXl97与单片机的硬件接口设计。:。24 43存储模块设计25 431存储芯片选择25 432 44串口扩展设计28 45IO口扩展29 46本章小结。3l 5监测站软件系统设计32 51总体软件设计。32 511雨量站系统软件设计流程32 512水库站系统软件设计流程34 513水文 位 站系统软件设计流程36 52 AD数据采集模块软件设计37 53FLASH数据存储模块软件设计。38 531无效块的识别39 532页 卖。39 533页编程40 534擦除编程41 54本章小结42 6总结与展望43 61工作总结43 62研究
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