基于A(yíng)Tmega128L單片機的水文自動(dòng)化測流遙控系統設計

　　摘要：美國Atmel公司推出的ATmega128L芯片是采用AVR RISC架構的8位高性能、低功耗單片機，基于此芯片我們選用CC1000為無(wú)線(xiàn)通訊器件、LCD點(diǎn)陣液晶為顯示器，結合水文測站實(shí)際需要設計了水文自動(dòng)化測流遙控系統，并開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品應用到多個(gè)水文站，滿(mǎn)足了水文測驗需求，產(chǎn)品符合水文測驗規范標準要求。水文站應用該系統后，測驗人員可以在離開(kāi)測量控制臺一定范圍內操作測流設備進(jìn)行水文測驗，既提高流量測驗的時(shí)效性，又可保證測驗數據的準確性。本文介紹了系統的功能與工作原理，給出了儀器的硬件及軟件設計方法，并簡(jiǎn)單介紹了應用情況，對設計研制同類(lèi)產(chǎn)品具有指導意義。

　　引言

　　近幾年全國水文測站都進(jìn)行了現代化測報升級的改造，大部分水文站實(shí)現了纜道、測船等自動(dòng)化流量測驗的電氣控制，即安裝自動(dòng)化測量控制臺，實(shí)現人工控制交流電動(dòng)機的變頻調速轉動(dòng)，帶動(dòng)鉛魚(yú)、或吊箱等過(guò)河設備運行至要測量位置，鉛魚(yú)、或吊箱上所安裝測量?jì)x器即可在測驗人員控制下進(jìn)行河流水文測量作業(yè)。通過(guò)應用后有部分水文站要求測量操作人員能在離開(kāi)控制臺一定范圍內去操作、控制設備、儀器的運行而進(jìn)行水文測量，這部分水文站有因操作人員距測點(diǎn)太遠、視線(xiàn)不好，或一些改造站控制臺安裝位置造成操作人員的視角盲區等影響測量工作。隨著(zhù)電子科技、計算機、通信技術(shù)的發(fā)展以及測站應用的需求提高，我們?yōu)榇嗽O計研制了水文自動(dòng)化測流遙控系統，實(shí)現了測驗人員能在離開(kāi)控制臺一定范圍內去遙控操作測量設備來(lái)進(jìn)行水文測驗的工作。

　　儀器功能與工作原理

　　儀器功能

　　水文自動(dòng)化測流遙控系統主要功能為：能在距測量控制臺200米(空曠500米)范圍內遙控水文測量設備運行并進(jìn)行測流工作;系統能存儲一次完整的全斷面法流量測驗資料;在手持遙控儀上可設置有關(guān)的測量參數并保存;所測量的起點(diǎn)距、水深、流速信號數等數據信息能清晰顯示(即白天日光下及夜晚都可在遙控儀的LCD顯示器上清晰顯示);遙控儀設計有USB接口，可與計算機進(jìn)行連接通訊，上傳測流數據;當用遙控儀控制測量設備運行測流時(shí)，在遙控儀電源失電及異常的情況下，測量控制臺能自行控制測量設備停止運行(保證設備安全設計);遙控儀采用四節標準5號AA/1.2V/2500mAh充電電池，充滿(mǎn)電后可連續工作40小時(shí)以上(遙控儀：平均ICL≤30mA，功耗：<200mW，按每周測流4次，每次測流時(shí)間為1小時(shí)，充電一次可用一月以上，已考慮電池的自放電等因素)，也可采用標準5號電池應急使用。

　　系統組成

　　水文自動(dòng)化測流遙控系統由手持遙控儀與自動(dòng)化測量控制臺(含室內無(wú)線(xiàn)通訊模塊)組成，手持遙控儀與自動(dòng)化測量控制臺是通過(guò)實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)聯(lián)絡(luò )來(lái)完成測量控制工作的。所以本系統的設計、研制工作分為手持遙控儀與控制臺內的接收發(fā)射端機兩部分內容;為了使存儲于遙控儀內的測量數據能上傳至計算機并在計算機上顯示、存儲、處理，本系統設計、研制工作還包含有計算機的應用程序設計。

　　儀器工作原理

　　水文自動(dòng)化測流系統手持遙控儀的原理框圖見(jiàn)圖1，由單片機、顯示器、數據存儲、USB通信接口、數據調制解調及無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收、按鍵輸入、電源等部分組成?！　?/p>