水文自动监测系统设计论文

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1、四川大学学报(自然科学版)2004年10月JournalofSichuanUniversity(NaturalScienceEdition)第41卷增刊水文自动监测系统林敏，甘‘露，蔡淮(西南交通大学计算机与通信工程学院，成都610031)摘要:针对水利部门对水文数据采集的自动化要求，本设计以2块单片机(凌阳，89051)为核心，分别完成对水文数据的采集、存藉该一岌豆某丽能。利用RS232串口将存储的骊骊承差至PC机，由PC机对数、据进行管理、分析。该系统能够取代垫.主鉴A1J站原有的有纸记录方式，实现对水文数据的自动远程监控、存储和数据库存储分析功能。关键

2、词:串口自动远程监控数据库1引言目前水文监测站在水文监测时，普遍采用有纸记录方式。对于随时间变化的水文数据，此方式记录不准确，且对于多个采样点，多种水文数据同时采集时，工作量很大，有纸记录已经不能满足水文的监测要求。本文给出的自动水文监测系统，能实现对多种水文数据的采集、存储、查询、显示和总站PC数据库存储分析。这不但方便监测人员对水文实施远程监控，同时能将采集的数据与采集时间自动存储，有利于日后总站对水文数据的分析。2系统功能本系统功能模块主要由二部分组成:1.数据采集、存储模块(硬件中称为子卡，可与主板分离和携带);2.查询显示模块(硬件中称为主板)。系

3、统结构图如图1所示。数据采集、存储模块使用SPECO61控制器，SPEC061外围的模块主要包括一片容量为512KByte的FLASHROM,MAX232以及光祸和采样控制查询显示模块数据采集、存储模块电路。MAX232用于实现与PC机的RS232串行通信。查询显示模块使用89C51,89C51外围连接8279，用于控制显示和键盘扫描。MAX1487用于实现与LED大屏幕的RS485串行通信，DS12C887为系统提供独立的实时时钟。89051和SPEC061两个控制器之间用双端口寄存器DPRAM实现数据交换。另外，系统中使用的水位计为13位格雷码编码的并口

4、水位计，雨量计为翻斗式雨量计。2.，数据采集、存储模块功能图1系统结构图林敏等:水文自动监测系统281数据采集、存储模块的功能如下:1.通过PC端与模块之间的RS232接口，利用PC完成对整个系统的参数表设定，包括:雨量的感量，水位高程量，等距时间采集方式，水位增量大小，采样时间间隔，站号编码，参数表修改权限密码。2.根据参数表采集水文数据，将采集到的水文数据与时间一同存储到SPR4096(FLASHROM,512Kbyte)中。同时，把水文数据发送给查询显示模块用于LED大屏幕显示。3.接收来自查询显示模块的查询要求，从存储空间FLASHROM中查找相应数

5、据，并将所得数据返回给查询显示模块。4.如需要将存储的数据传给PC时，可以拔出子卡，通过串口将数据发送给PC机。同时，可更换新的.子卡插人主板继续系统的工作。2.2查询显示模块查询显示模块的功能如下:1.可以使用键盘调整系统时间或修改参数表。2.为子卡提供准确的时钟。3.读取子卡采集的水文数据，把数据送到LED大屏幕显示。4.可以按键查询子卡中存储的水文数据。3硬件电路设计硬件电路设计包括两部分:1主板硬件电路设计;2子卡硬件电路设计。本文只对子卡的硬件电路设计做详细介绍。3.1子卡硬件电路设计数据采集、存储模块核心为一片凌阳SPCE061A单片机。SPCE

6、061A为16位结构的控制器，在2.6V-3.6V工作电压范围内的工作速度范围为:0.32MHz一49.152MHz，较高的工作速度能够满足各种水文采样周期的要求。SPCE061A具有32位可独立编程的1/0端口，能为13位并行水位计提供足够多的端口。存储芯片为一片凌阳SPR4096，该芯片为502KByte的FLASHROM，分为255个扇区.SPR4096串行接口的工作频率可达5MHz，按每分钟记录一次水位、雨量数据，该芯片可以存储半年的数据。子卡电路原理图如图20图2子卡电路原理图282四川大学学报(自然科学版)2004年·增刊图2中，VCC:5V电源

7、;VDD:3V电源。从原理图看出，子卡硬件电路设计并不复杂，子卡与主板之间的接口采用DB25口。子卡在与主板连接时，子卡进人采集、存储程序模块。当子卡通过RS232串口连接PC时，子卡进人与PC的通信程序。硬件电路上，将IOB11口设置为输人口，当读IOBI1口为高电平时，表示与主板相连。反之，为低电平时表示与PC连接，从而使子卡进人相应的程序模块。SPCE061A端口功能如下:IOAO一IOA7:双端RAM输人/输出信号，13位并行口输人信号;IOA8,IOA9:分别提供RS232串口的RXD,TXD指示灯信号;IOA10一IOA12:主板的GAL输人信号

8、，同相高电平输出;IOBO,IOBI:分别为FLAS