【正文】 GPRS 遠程上傳等功能 。 課題研究的背景及發(fā)展現(xiàn)狀 隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，對水文信息不斷提出新要求，水文觀測內(nèi)容不斷 增加，對觀測手段和方法以及水文監(jiān)測技術的研發(fā)和應用提出了越來越高的要 求；現(xiàn)代電子技術、傳感技術、通信技術 、嵌入式技術 和計算機技術的迅速發(fā)展和普及，為遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了理想的平臺，因此越來越多的水文站把基于無線通訊技術的 嵌入式 arm監(jiān)控系統(tǒng)作為水利系統(tǒng)自動化管理的新手段。水文監(jiān)測是水文傳感器技術與采集、存儲 、傳輸、處理技術的集成。監(jiān)測內(nèi)容為：水位、流量、流速、降雨（雪）、蒸發(fā)、泥沙、冰凌、墑情、水質(zhì)等。 從水文傳統(tǒng)的人工監(jiān)測技術分析來看，主要存在以下問題：記錄方式以模擬 方式為主，就是數(shù)字方式記錄的也很難方便的輸入計算機處理；據(jù)處理基本靠人 工處理判斷，費時易錯；水文信息的采集、傳輸、處理的實時性和準確性較差， 無法適應現(xiàn)代水文的需求 。上一世紀七十年代中期開始到八十年代中期為初級階段。九十年代后期為適應防汛和水利調(diào)度現(xiàn)代化、信息化的要求，以及近代通信、 嵌入式、計算機和網(wǎng)絡技術高速發(fā)展的時代特點，水文自動測試系統(tǒng)的建設進入了網(wǎng)絡化階段。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)揮了相當大的社會經(jīng)濟效益。 水文自動測報系統(tǒng)運用的先進技術有： 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：有線和無線通信技術，自建和公共通信網(wǎng)等。 中 文 摘 要 6 系統(tǒng)為地方乃至全國的防汛、水資源調(diào)度及時提供準確數(shù)據(jù)的能力越來 越強 。 （ 1）采用浮子感應原理。該測量方式是我國最早采 用的一種 水位測量方式，技術相對成熟，比其其它水位測量方式，要多一套機械傳動機構， 容易發(fā)生鋼絲銹蝕、纏繞等故障，維護安裝相對較繁雜，九十年代以后已不常采 用。水庫水位變化時，壓阻式液位變送器將水深 壓力信號轉換為電壓信號，送給微機系統(tǒng)進行處理，實時顯示水位信號。 （ 3）超聲波水位測量。 水位測量方式比較結果：水位測量方式較多，有浮子式、壓阻式、超聲波、 激光、吹氣式等。 中 文 摘 要 8 第二章 單片機水位監(jiān)控系統(tǒng)的分析與設計 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，復位電路，時鐘電路等部分組成。 AT89C51 單片機的 性能及應用 單片機是早期 Single Chip Microputer 的直譯，它反映了早期單片機的形態(tài)和本質(zhì)。鑒于它完全作嵌入應用，故又稱為嵌入式微控制器 (Embedded Microcontroller)。它不同于一般通用計算機系統(tǒng)結構，即程序和數(shù)據(jù)共用一個空間的馮諾伊曼 (Von Neumann)結構。該單片機采用 Atmel公司的高密度非易失性存儲技術制造，與美國 Intel 公司生產(chǎn)的 MCS— 51 系列單片機的指令和引腳設置兼容。 輸入 / 輸出引腳 P0、 P P P3 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 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)。 P0 能以吸收電流的方式驅動 8 個 LSTTL 負載。 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。 P1 能驅動 4 個 LSTTL 負載。 Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8 位地址。 對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平。在對 EPROM 編程和程序驗證時，由它輸入高 8 位地址。 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)。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和其它控制信號。 P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 （ 2） MCS51 的尋址方式： （ 1） 、立即尋址 如： MOV A ， 40H （ 2） 、直接尋址 如： MOV A ， 3AH （ 3） 、寄存器尋址 如： MOV A ， Rn （ 4） 、寄存器間接尋址 如： MOV A ， Rn （ 5）、基址加變址尋址 如： MOVC A ， A+DPTR （ 6）、相對尋址 如： SJMP 08H （ 7） 、位尋址 MOV 20H ， C （ 3）指令： MOV ： 片內(nèi) RAM 傳送 MOVX ： 片外 RAM 傳送 MOVC ： ROM 傳送 XCH ： 交換（和 A 交換） SWAP ： A 內(nèi)半字節(jié)交換 ADD ：不帶進位加 ADDC ：帶 進位加 SUBB ：帶進位減 INC ：加 1 DEC ：減 1 MUL ：乘法 DIV ：除法 DAA ：調(diào)整 （ 4）計數(shù)初值的計算 定時或計數(shù)方式下計數(shù)初值如何確定，定時器選擇不同的工作方中 文 摘 要 12 式，不同的操作模式其計數(shù)值均不相同。 因為 AT89C51 的兩個定時器均為加 1 計數(shù)器，當初到最大值（ 00H 或 0000H ）時產(chǎn)生溢出，將 TF 位置 1 ，可發(fā)出溢出中斷，因此計數(shù)器初值 X 的計算式為： X=M 計數(shù)值式中的 M 由操作模式確定，不同的操作模式計數(shù)器的長不相同，故 M 值也不相同。 （ a） 計數(shù)工作方式 計數(shù)工作方式時，計數(shù)脈沖由外部引入，是對外部沖進行計數(shù)，因此計數(shù)值根據(jù)要求確定。 定時器有兩種工作方式 ：即定時和計數(shù)工作方式。 =0 工作在定時方式， =1 工作在計數(shù)方式。 中 文 摘 要 13 2 、模式 1 ： 16 位計數(shù)器。 4 、模式 3 ： T0 分成 2 個獨立的 8 位計數(shù)器， T1 停止計數(shù)。 (5)中斷響應的條件 CPU 響應中斷的條件有： （ a）有中斷源發(fā)出中斷請求； （ b）中斷總允許位 EA=1 ，即 CPU 開中斷； （ c）申請中斷的中斷源的中斷允許位為 1 ，即沒有被屏蔽。在這種方式下，數(shù)據(jù)從 RXD 端串行輸出或輸入，同步信號從 TXD 端輸出，波特率固定不變，為振蕩率的 1/12 。 方式 2 ：采用這種方式可接收或發(fā)送 11 位數(shù)據(jù)，以 11 位為一幀，比方式 1 增加了一個數(shù)據(jù)位，其余相同。方式 2 的波特率固定，只有兩種選 擇，為振蕩率的 1/64 或 1/32 ，可中 文 摘 要 14 由 PCON 的最高位選擇。而幀格式與方式 2 樣為 11 位一幀。 隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計算機的 CPU 、RAM 、 ROM 、定時 /數(shù)器和多種 I/O 接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計算機，因此單片機早期的含義稱為單片微型計算機，直譯為單片機 。 中 文 摘 要 15 第 3 章 單片機 水位監(jiān)控 系統(tǒng)分析與設計的硬件 在第二章中已分析了系統(tǒng)并繪制了框圖，下面將根據(jù)框圖分別設計各部分電路。 超聲波測距電路主要包括超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路 兩 部分。超聲波發(fā)射電路主要由 74LS00 和超聲波發(fā)射 器 T40 構成，單片機 端口輸出的 40kHz 的方波信號一路經(jīng)一級 與非門 后送到超聲波 發(fā)射 器的一個電極，另一路經(jīng)兩級 與非門 后送到超聲波 發(fā)射器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。超