【正文】 開發(fā)模擬水庫自動遠程監(jiān)測系統(tǒng)，不僅能帶來人力、物力的節(jié)約，更能及時、實時地了解水文數(shù)據(jù)，以利于對防洪、抗洪、搶險、救災(zāi)或供水供電工作的指揮決策，使水庫在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮更重要的作用。有些硬件故障還是要通過聯(lián)機調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)和排除。(9) 編譯完畢后，選擇【Debug】/【Start/Stop Debug Session】 選項，進入仿真環(huán)境。因此，程序的編譯就變的特別重要，設(shè)計中注重軟件的編譯仿真，其中采用Keil C51 軟件編輯、編譯、仿真。將模擬地、數(shù)字地、大功率器件地分開連接，再匯集到電源的接地點。等待時間越精確，最小測量盲區(qū)就越少，以此來得到更精確的水庫水位信息。所以在使用CC1100無線模塊前，必須使用場強儀對現(xiàn)場環(huán)境進行電測，使無線發(fā)送信號避開外界的干擾頻率。 } if ((halSpiReadStatus(CCxxx0_RXBYTES) amp。由于CC1100無線模塊的源代碼非常多，下面只介紹CC1100無線模塊發(fā)送/接收部分的程序代碼。在該電路設(shè)計中，加入了TLP521_4光耦電路，使單片機與步進電機的驅(qū)動電路完全隔離，以減少電機脈沖對單片機的干擾；電路圖中還包括單片機外接的四個插槽，方便對單片機上的各個接口的使用，它們通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志分別和各相關(guān)電路元件連接。數(shù)據(jù)用無線傳送。從0～9的十六進制顯示碼分別為3F，06，5B，4F，66，6D，7D，07，7F，6F。MAX232的引腳T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT為接TTL/ CMOS 電平的引腳。全部非校準(zhǔn)誤差：177。 TLC549 A/D轉(zhuǎn)換器(1) TLC549的原理 ，作為數(shù)據(jù)采集芯片，TLC549均有片內(nèi)系統(tǒng)時鐘，該時鐘與I/O然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 2個外部中斷源 兼容MCS51指令系統(tǒng)調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。② 步進電機外表允許的最高溫度。當(dāng)水流通過渦輪開關(guān)殼，推動磁性子旋轉(zhuǎn)，不同磁極靠近霍爾元件時霍爾元件導(dǎo)通，離開時霍爾元件斷開。 傳感器應(yīng)用 水流量傳感器的應(yīng)用(1) 流量傳感器的基本特性流量范圍是1－30L/MIN，－24VDC，脈沖特性F＝（－3）（Q=L/MIN）,誤差為5%，該水流量傳感器與相關(guān)電路配合可監(jiān)測實時流量或計算累計流量，輸出信號為脈沖信號。它定義為每秒鐘傳送的二進制數(shù)碼的位數(shù)，以位/秒作為單位。它的突出優(yōu)點是只需要一根傳輸線，甚至可以利用電話線作為傳輸線，這樣就大大降低了傳輸成本，特別使用于遠距離通訊。 ③ 硬件上面沒有SPI的單片機也可以控制本模塊，用普通單片機IO口模擬SPI不需要單片機真正的串口介入，只需要普通的單片機IO口就可以了，當(dāng)然用串口也可以了。利用模擬水庫無線監(jiān)控測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，不但可提高精確度，還可以使水文工作者告別傳統(tǒng)的工作方式。因此，在大力加強節(jié)水、保護水質(zhì)，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用的前提下，如何提高現(xiàn)有水庫的管理水平就顯得尤為重要。本課題所研究的水庫監(jiān)測系統(tǒng)采用了自動控制、計算機網(wǎng)絡(luò)和無線通訊新技術(shù)，具有實時信息自動采集、傳輸、視頻監(jiān)控、遠程數(shù)據(jù)和圖像傳輸、信息、查詢等功能。 CC1100。上位機對信息進行監(jiān)測分析，并將分析后的信息反饋回到下位端，通過單片機控制步進電機正反轉(zhuǎn)，模擬閥門開/關(guān)，來控制水庫水位和流量，保證水庫的安全。 本文中提到的CC1100水文數(shù)據(jù)無線監(jiān)控解決方案可很好地解決上述問題。有了水庫的蓄水功能，我們就可以充分地將水能轉(zhuǎn)化為所需的能源，對社會經(jīng)濟的發(fā)展有著很深遠的影響。 本課題的研究意義和目的在通常情況下，由于水庫在地理位置上分布較高或位置較偏僻。 CC1100接口電路的引腳特性引腳編號 引腳名 引腳類型 描述 1,2 VCC 電源輸入 3 SI 數(shù)字輸入 連續(xù)配置接口，數(shù)據(jù)輸入 4 SCLK 數(shù)字輸入 連續(xù)配置接口，時鐘輸入 5 SO(GD01) 數(shù)字輸出 連續(xù)配置接口，數(shù)據(jù)輸出 當(dāng)CSn為高時為可選的一般輸出腳 6 GDO2 數(shù)字輸出 一般用途的數(shù)字輸出腳：測試信號，F(xiàn)IFO狀態(tài)信號，時鐘輸出，從XOSC向下分割連續(xù)輸入TX數(shù)據(jù) 7 CSn 數(shù)字輸入 連續(xù)配置接口，芯片選擇 8 GDO0 一般用途的數(shù)字輸出腳：??　測試信號??　FIFO狀態(tài)信號??　時鐘輸出，從OSC向下分割??　連續(xù)輸入TX數(shù)據(jù)9,10 GND 地(模擬) 模擬接地 CC1100無線模塊的特性與應(yīng)用(1) CC1100無線模塊的特性① VCC腳接電壓范圍為 ，不能在這個區(qū)間之外。CC1100的主要操作參數(shù)和64位傳輸/接收FIFO（先進先出堆棧）可通過SPI接口控制。② 同步傳送方式同步傳送方式是一種連續(xù)傳送的方式，它不必像異步傳送方式那樣要在每個字符都加上起止位，而是在要傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符SYN，而且數(shù)據(jù)沒有間隙，使用同步傳送方式，可以實現(xiàn)高速度，大容量的數(shù)據(jù)傳送。在9位數(shù)據(jù)收齊之后，還必須同時滿足以下兩個條件，這次接收才能被真正確認：RI=0；SM2=0或接收到地停止位為1。它具有反映靈敏、安全可靠、連接方便利啟動流量超低(／min)等優(yōu)點。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機就反轉(zhuǎn)。 主要功能特性 256x8bit內(nèi)部RAM 雙數(shù)據(jù)寄存器指針AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。并不是所有的地址都被定義了。MAX232 外圍需要4個電解電容C1 、C2 、C3 、C4 ,是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容。根據(jù)接法不同又可分為共陰極和共陽極兩類。利用超聲波傳感器和流量傳感器采集水位、流量等信息，利用CC1100無線模塊實現(xiàn)上位機與下位機之間無線通信。為了提高系統(tǒng)的可靠性，本方案中，一個是單片機獨立控制,二是人為的遠程控制。開始初始化計數(shù)器0，定時器2及無線模塊是處理上位機命令是否收到上位機命令是否進行流量轉(zhuǎn)換，并送入顯示緩沖區(qū)界面切換否進行水位測量，并送入顯示器緩沖區(qū)數(shù)碼管掃描是判斷電機的方向正轉(zhuǎn)否反轉(zhuǎn) 下位機端程序流程圖在本系統(tǒng)中，程序流程圖分為上位機端程序流程圖和下位機端程序流程圖兩大部分。 while (GDO0) { delay(2)。這些誤差干擾主要來自一下幾個方面。在這個過程中，需要檢測的有效信號為反射物反射的回波信號，故要盡量避免檢測到余波信號，這就要求對接收頭收到的波束進行處理，這也是超聲波檢測中存在最小測量盲區(qū)的主要原因。元件在電路板上排列的位置要充分考慮抗電磁干擾問題。為了不產(chǎn)生相互串?dāng)_，在PCB制板布局時，要盡量將數(shù)字電路與模擬電路分開，最后選擇一點連通。(6) 回到編輯界面后，用右鍵單擊Sourece Group 1，在彈出的快捷菜單中選擇Add Files to Group’Sourece Group 1’選項，選擇設(shè)計匯編文件。 對于電路板所用的電源事先必須單獨調(diào)試，調(diào)試好后，檢查其電壓值、負載能力、極性等均符合要求，才能加到電路系統(tǒng)上。之后耐心調(diào)試串口通訊程序，實現(xiàn)上下位機間的串口通訊，將數(shù)據(jù)傳送到上位機上進行監(jiān)測分析。因此，可以肯定，結(jié)合先進的無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)的水文監(jiān)測將會是未來水文監(jiān)測控制管理的必然趨勢。通電后執(zhí)行讀寫指令，對存儲器、I/O端口進行讀寫操作、邏輯檢查，若有故障，可用示波器觀察波形（如輸出波形、讀寫控制信號、地址數(shù)據(jù)波形以及有關(guān)控制電平）。編譯成功后，在上面的第（9）步的仿真也是非常重要的，進行檢測編譯好的程序能否實現(xiàn)硬件電路功能，是否能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與傳送等功能，如果不能實現(xiàn)要繼續(xù)編寫，檢查什么地方的功能不能實現(xiàn)等等，反反復(fù)復(fù)地編輯、調(diào)試，直至功能得以實現(xiàn)。通過檢測，可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯誤、機器碼錯誤及轉(zhuǎn)移地址的錯誤，同時也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障、軟件算法及硬件設(shè)計錯誤。去耦電容以瓷片電容或多層陶瓷電容的高頻特性較好，設(shè)計電路板時，集成電路的電源和地線之間都要加一個去耦電容。因此，必須解決抗干擾問題，在系統(tǒng)電路板的設(shè)計過程中，主要采用了以下的抗干擾措施。(2) 脈沖干擾下位機端，將采集到的數(shù)據(jù)信號處理好，通過單片機編譯分析后，控制步進電機運轉(zhuǎn)。 //讀出所有接收到的數(shù)據(jù) *length = packetLength。 //寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)halSpiStrobe(CCxxx0_STX)。上位端的AT89S52單片機主要是用來承載CC1100模塊所接收到的信息，實現(xiàn)串口通訊，將數(shù)據(jù)傳到上位機上去。在傳輸?shù)倪^程當(dāng)中不能夠出現(xiàn)誤碼，或者盡可能讓誤碼降到最小。八段LED顯示器由8個發(fā)光二極管組成。 R1OUT、R2OUT 應(yīng)接MCS51的串行接收引腳RXD。 40℃～85℃（TLC549I）TLC549可方便地與具有串行外圍接口(SPI)的單片機或微處理器配合使用，也可與52單片機連接使用，實際應(yīng)用程序清單如下：；初始化：　　　　SETB 　?。恢肅S為1。OUT)端處于高阻狀態(tài)，此時I/O這個ALE 使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2口輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P0端口寫“1”時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。當(dāng)單片機的一個口發(fā)出1或者0的時候來決定正反轉(zhuǎn)，也可以兩個口來決定。當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。測得的流量值相當(dāng)好，可以精確到毫秒，誤差幾乎可以忽略不計。當(dāng)水通過渦輪開關(guān)殼推動磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生不同磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生高低脈沖電平。(2) 串行口的工作方式串行口控制寄存器SCON格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCONSM0，SM1為串行口工作方式選擇位。(1) 串行通訊的兩種基本方式圍繞著當(dāng)兩個設(shè)備進行串行通訊時，如何才能保證接受機接受到正確的字符這個問題，通常采用通訊雙方都認可的兩種傳送方式（即通信方式）。(2) CC1100模塊的應(yīng)用 在本系統(tǒng)中，,頻率波段為300348 MHz、400464 MHz和800928 MHz，有很高的靈敏度（，1％數(shù)據(jù)包誤差率），可編程控制的數(shù)據(jù)傳輸率可達500kbps，有較低的電流消耗（，433MHz），有可編程控制的輸出功率，其所有的支持頻率可達+10dBm，有優(yōu)秀的接收器選擇性和模塊化性能。 用戶采用無線監(jiān)控解決方案，可迅速方便地在采集水庫各種需要的實時數(shù)據(jù)，而且可以對現(xiàn)有的無線監(jiān)控系統(tǒng)進行擴展升級，具有很強的靈活性和可擴充性。利用無線監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，不但可提高精確度，還可以使水文工作者告別傳統(tǒng)的工作方式。該監(jiān)控系統(tǒng)采用無線傳送，傳遞速度快，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。隨著計算機及無線通信技術(shù)的發(fā)展，水庫自動監(jiān)測的信息采集、處理及發(fā)布已完成手工方式向自動方式的轉(zhuǎn)變。本文主要探討了基于無線通訊的模擬水庫監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計問題。并且與監(jiān)控中心的距離較遠，利用傳統(tǒng)的有線連接方式，線路鋪設(shè)成本高昂，而且施工周期長，同時，因為物理因素如河流山脈等障礙而難以架設(shè)線纜。因此，充分利用水資源，防治水污染已成當(dāng)務(wù)之急！在大力加強節(jié)水、保護水質(zhì)，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用的前提下，如何提高現(xiàn)有水資源的管理水平就顯得尤為重要，是一直困擾我們的難題。本課題所研究的模擬水庫監(jiān)測系統(tǒng)采用的是無線遠程監(jiān)測，它的實用性非常強，能有效地監(jiān)測建在偏遠山區(qū)人力難至的水庫的實時參數(shù)，而且在原設(shè)備老化的情況下，能夠輕松地進行更新和擴展，省卻了大量的人力物力，工作效率也大大提高。主要有本課題的研究意義、模擬水庫監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)理論知識以及簡要的分析了一下所用到芯片相關(guān)理論及應(yīng)用；第三章主要從總體方面分析系統(tǒng)的設(shè)計思路以及用到的相關(guān)原理；第四章是本次系統(tǒng)設(shè)計的硬件電路設(shè)計部分，詳細分析了每一模塊的原理、功能、相關(guān)原理圖以及元件和參數(shù)的選擇；第五章闡述了系統(tǒng)的軟件部分，介紹了各模塊軟件的編譯流程圖，并對部分程序進行了分析；第六章和第七章主要講述了系統(tǒng)的干擾和調(diào)試情況；最后是主要是總結(jié)和參考的文獻及附錄，在附錄中介紹采集部分程序，CC1100無線模塊通訊代碼, 步進電機控制程序,串口通訊程序及上位機的VC監(jiān)測界面的編譯程序。這個調(diào)制解調(diào)器支持不同的調(diào)制格式，其數(shù)據(jù)傳輸率可達500kbps。這也就是“異步”的涵義所在。① 發(fā)送 串行口以方式1發(fā)送時，數(shù)據(jù)由TXD端輸出，CPU執(zhí)行一條寫入SBUF的指令后，便啟動串行口發(fā)送，發(fā)送完一幀信息時，將發(fā)送中斷標(biāo)志TI置1。當(dāng)水流過轉(zhuǎn)子組件時，磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，并且轉(zhuǎn)速隨著流量成線性變化。我們在記時器開始記時后再開啟檢測回波信號，可以消除余波信號的干擾，等