基于单片机的智能水灾报警系统的设计

摘要我国地处季风气候区，暴雨洪水频发。受季风气候影响，我国大部分地区夏季湿热多雨、雨热同期，不仅短历时、高强度的局地暴雨频繁发生，而且长历时、大范围的全流域降雨也时有发生，几乎每年都会发生不同程度的洪涝灾害。因此，完善的水情监测有助于中心站实时监测各地水情，并对各种突发状况做出及时、合理的措施来防止灾害的发生和降低灾害所造成的破坏。本次设计以AT89C51芯片为核心，辅以相关的外围电路，设计了以单片机为核心的水情监测系统。系统由12V直流电源供电。在硬件方面，除了单片机外，采用SDI-12总线来连接多个传感器，通过TDC40(SDI-12toRS232转换器)将传感器采集到的水情数据发送到单片机PO口，单片机通过FLASH存储实时数据，亦可通过PSTN,GSM、北斗卫星、海事卫星等通信信道将采集到的水情数据传输到中心站。在软件方面，采用C语言编程。通过对单片机程序设计实现对水情监测系统的整个水情数据的采集、存储和传输程序进行监测、判断和控制以及人机交换。关键词:单片机SDI-12数据采集水情监测AbstractChinaislocatedinthemonsoonclimatezoneandtorrentialrainandfloodoftenhappens.Affectedbythismonsoonclimate,mostofourregionishotwetandmoreraininsummer.Notonlyforshortduration,highstrengthlocalrainstormoftenhappens,butalsoraininwiderangeofthevalleywithlongdurationoftenhappens.Annually,floodsdisasterhappensinlargerangeofournationwithvaryingdegrees.Therefore,Perfecthydrologicalmonitoringcanhelpreal-timemonitoringhydrologicalinallregionswiththecentralstationandMaketimelyandreasonablemeasuresforavarietyofunexpectedsituationstopreventdisastersandreducethedamagecausedbydisasters.ThedesignusetheAT89C51chipasthecore,combinedwiththenecessaryperipheralcircuits.Wedesignthehydrologicalmonitoringsystemwith51MCUasacore.Itconsistsof12VDCpowersupply.Onthehardwareside,inadditiontoMCU,ItusesSDI-12bustoconnectmultiplesensors.CollectedbyTDC40(SDI-12toRS232converter)thewaterlevelsensordataissenttotheMCUportsPO.TheMCUuseFLASHtostorereal-timedataandtransportthecollectedwaterleveldatatothecentralstationthroughcommunicationchannel,suchasthePSTN,GSM,COMPASSsatellite,maritimesatelliteandsoon.Onthesoftwareside,weuseClanguageforprogramming.ByprogrammingontheMCU,werealizehydrologicalmonitoringsystemfortheentirehydrologicaldatacollection,storageandtransportproceduresformonitoring,todetermineandcontrolandhumanexchange.Keyword:MCUSDI-12dataacquisitionwaterlevelmonitoring目录第一章绪言.......................................................................................................................1第二章单片机89C51简介.................................................................................................2第一节单片机的特点..................................................................................................2第二节单片机89C51介绍..........................................................................................2第三章基于单片机的水灾监测技术.................................................................................4第一节AT89C51内部结构...........................................................................................4第二节AT89C51引脚及功能.....................................................................................5第三节时钟震荡电路设计..........................................................................................7第四节电源电路设计................................................................................................7第四章A/D转换器TLC2543...........................................................................................12第一节TLC2543的编程要点......................................................................................12第二节TLC2543与51系列单片机接口...................................................................13第三节数据采集程序设计........................................................................................14第五章系统设计...............................................................................................................16第一节系统设计思路................................................................................................16第二节系统设计框图................................................................................................16第三节系统硬件设计................................................................................................17第四节系统软件设计................................................................................................17结论.....................................................................................................................................19致谢...................................................................................................................................20参考文献.............................................................................................................................211第一章绪言目前，国内许多水文站监测水位和降雨量仍采用人工方法。该方法不但存在测量的人身安全问题，而且还存在数据测量难准确、监测实时性不强等问题，这会严重影响正常的工作效力。为此需要对水位进行自动显示、监测和报警。传统的水位检测系统一般通过有线方式与监控中心取得接洽，这种方式不但保护起来艰难，而且在很大水平上限制了其在时空上的拓展性。采取GSM模块与单片机构成的系统则能够解决以上的问题。通过单片机的并行I／0口可以很方便的实现水位的显示功效。现有的GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游，具有网络才气强的特色，用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节俭了昂贵的建网费用和保护费用。当采取GSM模块时，就可以通过一种无线通讯的方式以实现远程终端监控和报警的功效。本文的章节内容安排如下：第二章介绍了于单片机的特点以及功能，并进行了详细分析。第三章给出了基于单片机的水灾监测技术系统方案。第四章着重研究了A/D转换芯片、储存器等核心器件的选择、特点、工作原理以及具体设计。第五章给出了水灾监测系统的软件设计，设计了具体软件流程。2第二章单片机89C51简介第一节单片机的特点（1）片内存储容量较小原因是受集成度的限制。ROM一般小于8KB，RAM一般小于256B，但可以在外部扩展。通常ROM，RAM可分别扩展至64KB。（2）可靠性高因为芯片是按工业测控环境要求设计的,故抗干扰的能力优于PC机。系统软件（如：程序指令，常数，表格）固化在ROM中，不易受病毒破坏。许多信号的通道均在一个芯片内，故运作时系统稳定可靠。（3）便于扩展:计算机正常运行所必需的部件，片外有很多供扩展用的（总线，并行和串行的输入/出)管脚，很容易组成一定规模的计算机应用系统。（4）控制功能强的控制指令如：条件分支转移指令，I/O口的逻辑操作指令，位处理指令，（5）实用性好体积小，功耗低，价格便宜，易于产品化。第二节单片机89C51介绍一、特性（1）80C51核心处理单元4k字节FLASH89C51X2；8k字节FLASH89C52X2；1