【正文】 行費用，采用混合式工作制式組 網(wǎng)比較合理。在汛情不緊張、數(shù)據(jù)量小的時間段內(nèi)用查詢—應(yīng)答式；當(dāng)出現(xiàn)暴雨或水位變化較快時以自報方式加報。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展,遙測及遙控技術(shù)已經(jīng)深入人們的生活與工作當(dāng)中,在工業(yè)與生活中水位的測量與控制是經(jīng)常要測控的一個因素。儀器自動一體化，短距離無線抄表技術(shù)已經(jīng)成為下一代無線技術(shù)發(fā)展的一個重要分支。應(yīng)此勢要求，本設(shè)計就以一水位遙測自動控制系統(tǒng)，對于無線技術(shù)的研究只是作個拋磚引玉。 國內(nèi)外水位測量的發(fā)展我國的水位自動測報系統(tǒng)從70年代末起步，在浙江省浦陽江流域首先應(yīng)用。80年代初期為引進階段，先后在淮河王家壩區(qū)間、長江流域漢江丹江口水庫、黃河的三門峽至花園口建成進口設(shè)備的水情自動測報系統(tǒng)。1985年以后為國產(chǎn)設(shè)備研制、定型階段，有淮河正陽關(guān)以上流域水位自動測報系統(tǒng)、黃河流域陸渾小區(qū)自報式水情自動測報系統(tǒng)、長江流域漢江的黃龍灘水庫水情自動測報系統(tǒng)等。90年代后為推廣應(yīng)用階段。從上世紀(jì)90年代以來，隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，越來越多的新技術(shù)運用于各行各業(yè)，人們對信息傳遞的要求越來越高，尤其是在水文監(jiān)測方面。以長江上游為例，該區(qū)域以山區(qū)性河流為主，有三大暴雨中心，災(zāi)害性洪水較多。測報系統(tǒng)除了為國家防總、重慶市防汛辦、長江防總、三峽工程及沿江省、地、市的46個防汛部門提供水情信息外，還為航運、航道、供水、港務(wù)、碼頭等70余個企事業(yè)單位提供水情服務(wù)。在這些大量的監(jiān)測、預(yù)報任務(wù)中，原始數(shù)據(jù)的實時傳輸并匯總上報是一大難題。為了提高水文監(jiān)測預(yù)報的實時性、可靠性，采用先進科技手段對現(xiàn)有水文監(jiān)測管理進行系統(tǒng)改造已勢在必行。根據(jù)水文自動測報系統(tǒng)規(guī)模和性質(zhì)的不同，可將其分為水文自動測報基本系統(tǒng)和水文自動測報網(wǎng)兩部分。水文自動測報基本系統(tǒng)由中心站、遙測站（包括監(jiān)測站）、通信系統(tǒng)（包括中繼站）組成。水位自動測報網(wǎng)是通過計算機的標(biāo)準(zhǔn)接口和各種信道，把若干個基本系統(tǒng)連接起來，組成進行數(shù)據(jù)交換共享的水文自動測報網(wǎng)絡(luò)。 水位測量的優(yōu)缺點水位控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。而以往水位的檢測是由人工完成的，值班人員全天候地對水位的變化進行監(jiān)測，用有線電話及時把水位變化情況報知主控室。然后主控室再開動電機進行給排水。很顯然上述重復(fù)性的工作無論從人員、時間和資金上都將造成很大的浪費。同時也容易出差錯。因此急需一種能自動檢測水位，并根據(jù)水位變化的情況自動調(diào)節(jié)的自動控制系統(tǒng)。水塔很高，水位高低位不便于觀察，水多會溢出來，可用以下方法來解決這個問題，改進供水裝置就能實現(xiàn)供水自動化，供水系統(tǒng)中的水塔和高位水池等設(shè)備由于所處地勢高，上下極為不便，有時水即將用完也不知道，造成需用水時卻無水可用的情況。此外，在向池中注入水的過程中，由于不知道水位的情況，也就無法控制注水量的多少，這會嚴重影響正常的工作效率。為此需要對水位進行自動顯示、監(jiān)測和報警。傳統(tǒng)的水位檢測系統(tǒng)一般通過有線方式與監(jiān)控中心取得聯(lián)系，這種方式不但維護起來困難，而且在很大程度上限制了其在時空上的拓展性。 課題的主要工作本研究的主要內(nèi)容是設(shè)計一種利用單片機的無線測量和自動控制系統(tǒng)。不需要架設(shè)電纜，而且可以實現(xiàn)水位的遠程自動控制和遙測。采用無線傳輸模塊與單片機構(gòu)成的系統(tǒng)則能夠解決以上的問題。通過單片機可以很方便的實現(xiàn)水位的顯示功能，還可以通過這種無線通信的方式以實現(xiàn)遠程終端監(jiān)控和報警的功能。此外,這次設(shè)計還有以下任務(wù):（1）通過這次課程設(shè)計，加深對單片機理論方面的理解。（2）掌握單片機的內(nèi)部模塊的應(yīng)用，如中斷、控制、I/O口、串行口通訊等。（3）了解和掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計過程、方法及實現(xiàn)，為以后設(shè)計和實現(xiàn)單片器應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。（4）通過簡單的設(shè)計，了解必須提交的各項工程文件，也達到鞏固、充實和綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的目的。第2章 設(shè)計思路與方案 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計水位遙測自控裝置從功能上看需要實現(xiàn)以下幾點：水位的測量，水位信息的遠程傳輸，水位的自動控制。系統(tǒng)由水位測量模塊、無線發(fā)送接收模塊、微控制器模塊、顯示模塊、報警模塊、閥門控制模塊和鍵盤模塊組成。 水位遙測自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖水位測量模塊測量出水位信息，由微控制器將水位信息寫入無線數(shù)據(jù)發(fā)送裝置，無線數(shù)據(jù)接收裝置接收到的水位信息通過微控制器進行顯示，當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)超過警戒水位的上限或低于警戒水位的下線時，微控制器控制報警模塊及閥門控制模塊進行相應(yīng)的動作。 系統(tǒng)設(shè)計思路水位遙測自控系統(tǒng)設(shè)計方案的選擇主要包括兩方面：水位測量方案的選擇和遠程數(shù)據(jù)傳輸方案的選擇。 水位測量方案方案1：壓力傳感器壓力傳感器測量水位原理：不同的水位產(chǎn)生凈水壓強是不同的，測量出水壓，就可以計算出水位值。一般選擇輸出信號為4~20mA。水質(zhì)對采集精度的影響：投入壓力傳感器是通過測量水的靜壓力來間接的測量水位，其基準(zhǔn)是以凈水壓力來核算的，在多泥沙的水質(zhì)中，必須考慮水質(zhì)對水位值的影響，一般要根據(jù)實際情況設(shè)定一個水質(zhì)系數(shù)進行彌補。 實際水位值=測量水位值*水質(zhì)系數(shù)（水質(zhì)系數(shù)小于等于1） 方案2：電容傳感器運用兩根一端封閉的導(dǎo)線，將距離固定制作成簡單的平行板電容器即電容傳感器。水位的變化直接影響導(dǎo)線間的介質(zhì)多少變化，從而引起電容值的變化。一般。C=Q/U 平行板電容器的電容：理論和實驗表明，平行板電容器的電容C跟介電常數(shù)ε成正比，跟正對面積成反比，跟極板間的距離d成反比。C=εS/4πkd ：k為靜電力常量，介電常數(shù)ε由兩極板之間介質(zhì)決定，圓周率π＝。方案2與方案1比較：一般工農(nóng)業(yè)上進行水位測試的裝置多采用方案1的壓力傳感器，然而對于本次的設(shè)計，方案2的電容傳感器相比之下更經(jīng)濟，可操作性更強，更能達到現(xiàn)場模擬的目的，因此傳感器采用方案2。為提高水位測量的精度，一般要對數(shù)據(jù)進行濾波，水位測量裝置常用的濾波算法有：（1）取平均值：同時采集多個值，取其平均值作為實際的數(shù)據(jù)。（2）一階滯后濾波法 ：一般取a=0~1。 本次濾波結(jié)果=（1a）*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果 遠程數(shù)據(jù)傳輸方案方案1： GSM無線短信芯片GSM無線短信模塊G100A是由北京捷麥公司推出的，該模塊采用全SMT組裝，工藝先進、可靠性高，工作電壓范圍為5～15 v。其內(nèi)置的德國西門子公司GSM模塊TC35使得模塊操作簡單，無須學(xué)習(xí)復(fù)雜的GSM模塊AT指令集。G100A的串口具有TTL、RS232和RS485半雙工三種形式，標(biāo)準(zhǔn)配置為RS232。采用GSM模塊與單片機構(gòu)成的系統(tǒng)通過單片機的并行I／0口可以很方便的實現(xiàn)水位的顯示功能。現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，采用GSM模塊時，就可以通過一種無線通信的方式以實現(xiàn)遠程終端監(jiān)控和報警的功能。方案2：無線收發(fā)器nRF905NRF905無線收發(fā)器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段，由一個完全集成的頻率調(diào)制器，一個帶解調(diào)器的接收器，一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成，可以通過一種無線通信的方式實現(xiàn)遠程終端監(jiān)控和報警的功能。單片的NRF905可以實現(xiàn)無線接收和發(fā)送功能，它具有低功耗ShockBurst模式。NRF905無線收發(fā)器用戶無需另外組網(wǎng)，為客戶節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)費用和維護費用。方案2與方案1比較：方案1的GSM模塊受到網(wǎng)絡(luò)信號的限制，對于一些信號強度較弱的區(qū)域，同時受到通信協(xié)議等各方面因素的限制，無法保證正常工作。方案2的nRF905模塊更方便應(yīng)用于本次設(shè)計，因此本設(shè)計無線傳輸方案選擇方案2。第3章 硬件設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求，采用STC89C52單片機為核心的智能控制器系統(tǒng)的硬件接口電路包括：控制器實時時鐘接口電路、水位測量電路、無線傳輸接口電路、報警電路、顯示接口電路以及繼電器輸出接口電路等。其中STC89C52為核心控制器件，水位測量運用電容傳感器及555頻率計算器組成，無線傳輸運用NRF905模塊，數(shù)碼管為顯示器件，繼電器為控制器件。下面將對各個電路與其核心器件的工作原理做詳細介紹。 單片機的概述（1） 89C52是INTEL公司MCS52系列單片機中最基本的產(chǎn)品，它采用NTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS52的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，它繼承和擴展了MCS48單片機的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng).（2） 89C52的封裝 89C52的封裝如圖 89C52封裝圖（3） STC89C52各引腳功能及管腳電壓概述：STCAT89C52P為40 腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）