【正文】 采集、傳輸、處理的實時性和準(zhǔn)確性較差，無法適應(yīng)現(xiàn)代水文的需求 。目前我國水文自動測報系統(tǒng)建設(shè)的三個階段：初級階段、發(fā)展階段以及網(wǎng)絡(luò)化階段。上一世紀(jì)七十年代中期開始到八十年代中期為初級階段。八十年代中后期開始的十余年為（小流域）水文自動測試系統(tǒng)建設(shè)的發(fā)展期。九十年代后期為適應(yīng)防汛和水利調(diào)度現(xiàn)代化、信息化的要求，以及近代通信、嵌入式、計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的時代特點，水文自動測試系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)化階段。近三十年的發(fā)展歷史，水文自動測報系統(tǒng)的建設(shè)和技術(shù)有了巨大的進(jìn)步。在不同的歷史時期，所建系統(tǒng)快速采集的數(shù)據(jù)，為防汛和水利調(diào)度的決策提供了依據(jù)和參考，發(fā)揮了相當(dāng)大的社會經(jīng)濟(jì)效益。不少系統(tǒng)除常規(guī)水雨情信息外，閘門開度、大壩滲壓滲流、灌區(qū)水位流量、土壤墑情、風(fēng)向風(fēng)速、溫度濕度、地下水位乃至在線水質(zhì)監(jiān)視參數(shù)陸續(xù)納入遙測系統(tǒng)，使遙測系統(tǒng)的功能大為擴(kuò)展，從而可為防汛、水利調(diào)度、水環(huán)境管理等各應(yīng)用服務(wù)提供了更多的實時數(shù)據(jù)。水文自動測報系統(tǒng)運用的先進(jìn)技術(shù)有：可靠的傳感技術(shù)：各種類型的傳感技術(shù)，聲學(xué)、光學(xué)、力學(xué)和化學(xué)的傳感技術(shù)。系統(tǒng)的可自動監(jiān)測的參數(shù)不斷豐富。所有可利用的通信技術(shù)：有線和無線通信技術(shù)，自建和公共通信網(wǎng)等。系統(tǒng)的實時傳輸越來越快捷、準(zhǔn)確。計算機(jī)及電子技術(shù)：從單片機(jī)到個人電腦、服務(wù)器，從高可靠的RTU 到雙機(jī)冗余，系統(tǒng)功能和可靠性不斷提高。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)，從數(shù)據(jù)庫到數(shù)據(jù)共享，為預(yù)報提供了更好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。系統(tǒng)為地方乃至全國的防汛、水資源調(diào)度及時提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的能力越來越強(qiáng) 。 現(xiàn)在用于自動化監(jiān)測的水位傳感器主要有浮子式水位計、壓力式水位計、電子水尺和超聲波水位計等。（1）采用浮子感應(yīng)原理。當(dāng)水庫水位變化時，浮子的移動通過鋼絲繩、鼓形輪使軸上的光電編碼器發(fā)生相應(yīng)的移動，從而將機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成電子數(shù)字量送給微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，實時顯示水位信號。該測量方式是我國最早采用的一種水位測量方式，技術(shù)相對成熟，比其其它水位測量方式，要多一套機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，容易發(fā)生鋼絲銹蝕、纏繞等故障，維護(hù)安裝相對較繁雜，九十年代以后已不常采用。（2）采用壓阻式液位變送器。水庫水位變化時，壓阻式液位變送器將水深壓力信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，送給微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，實時顯示水位信號。該水位測量方式因無機(jī)械傳動部分，維護(hù)安裝方便，測量精度可靠性不斷提高，是當(dāng)今用得較多的一種水位測量方式。（3）超聲波水位測量。超聲波測量水位的原理是利用超聲波的反射時間來測距，傳感裝置向水面發(fā)射超聲波，水面反射部分回波，反射波被裝置探測，波的運動時間與距離成正比，通過聲速及所測時間即可求得水位。水位測量方式比較結(jié)果：水位測量方式較多，有浮子式、壓阻式、超聲波、激光、吹氣式等。從發(fā)展前途出發(fā)，對于我們來說，選取超聲波水位測量比較合適。 第二章 單片機(jī)水位監(jiān)控系統(tǒng)的分析與設(shè)計 系統(tǒng)實現(xiàn)方案 水庫水位監(jiān)控系統(tǒng)主要又CPU（89C51），水位監(jiān)測接口電路，液晶顯示電路，報警電路，復(fù)位電路，時鐘電路等部分組成。如下圖所示。 AT89C51單片機(jī)的性能及應(yīng)用單片機(jī)是早期Single Chip Microputer的直譯，它反映了早期單片機(jī)的形態(tài)和本質(zhì)。然后，按照面向?qū)ο螅怀隹刂乒δ?，在片?nèi)集成了許多外圍電路及外設(shè)接口，突破了傳統(tǒng)意義上的計算機(jī)結(jié)構(gòu)，發(fā)展成microcontroller的體系結(jié)構(gòu)，目前國外已普遍稱之為微控制器MCU（Microcontroller Unit）。鑒于它完全作嵌入應(yīng)用，故又稱為嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller)。大多數(shù)單片機(jī)采用哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)體系，即數(shù)據(jù)存儲空間與程序存儲空間相互獨立的結(jié)構(gòu)體系。它不同于一般通用計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即程序和數(shù)據(jù)共用一個空間的馮諾伊曼(Von Neumann)結(jié)構(gòu)。AT89C51單片機(jī)溫度測控儀采用Atmel公司的AT89C51單片機(jī)，采用雙列直插封裝（DIP），有40個引腳。該單片機(jī)采用Atmel公司的高密度非易失性存儲技術(shù)制造，與美國Intel公司生產(chǎn)的MCS—51系列單片機(jī)的指令和引腳設(shè)置兼容。其主要特征如下：○8位CPU○內(nèi)置4K字節(jié)可重復(fù)編程Flash，可重復(fù)擦寫1000次○完全靜態(tài)操作：0Hz~24Hz，可輸出時鐘信號○三級加密程序存儲器○128B8的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器(RAM)○32根可編程I/O線○2個16位定時/計數(shù)器○中斷系統(tǒng)有6個中斷源，可編為兩個優(yōu)先級○一個全雙工可編程串行通道○可編程串行UART通道○具有兩種節(jié)能模式：閑置模式和掉電模式（1）單片機(jī)的基本組成它由CPU、存儲器（包括RAM和ROM）、I/O接口、定時/計數(shù)器、中斷控制功能等均集成在一塊芯片上，片內(nèi)各功能通過內(nèi)部總線相互連接起來。輸入/輸出引腳P0、PPP3的功能：圖21為AT89C51的引腳圖：圖21 AT89C51的引腳圖P0口（）：P0口是一個8位漏極開路型雙向I/O端口。在訪問片外存儲器時，它分時作低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線用。在EPROM編程時，由P0輸入指令字節(jié)，而在驗證程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證程序時，要求外接上拉電阻。P0能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。P1口（（18腳））: P1口是一上帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在EPROM編程和驗證程序時，由它輸入低8位地址。P1能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。在AT89C51中，P1.0還相當(dāng)于專用功能端T2，即定時器的計數(shù)觸發(fā)輸入端；P1.1還相當(dāng)于專用功能端T2EX，即定時器T2的外部控制端。Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。P2口（（2128腳））：P2也是一上帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平。在訪問外部存儲器時，由它輸出高8位地址。在對EPROM編程和程序驗證時，由它輸入高8位地址。P２驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @RI指令）時，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器SFR區(qū)中R2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和其它控制信號。P3口（（1017腳））：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表11所示：表11 AT89C51的P3口特殊功能口管腳備選功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）/INT0（外部中斷0）/INT1（外部中斷1）T0（定時/計數(shù)器0外部輸入）T1（定時/計數(shù)器1外部輸入）/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器和程序