基于AT89S52的水情遥测终端设计与实现

随着水文现代化进程的不断推进，水情测报作为水文工作的重要手段也在迅速发展。水情测报应用遥测、计算机、控制和通信等先进科技对水文信息进行实时遥测、传送和处理，其系统主要由遥测站、中继站和中心站3部分组成。遥测站利用水情遥测终端(RTU)完成各种水文传感器数据的采集和处理，最终与中心站进行双向通信，实现水情的预报或调度决策。遥测终端是整个测报系统的信息和决策依据来源，因此如何构建功能完善、可靠性高、通用灵活、易维护的遥测终端成为设计的关键。
目前，水情遥测终端的设计基本采用MCS51、MSP430及ARM等系列单片机作为控制芯片，配置各种外围电路实现系统功能。本文设计了一种基于AT89S52单片机的低功耗水情遥测终端，其功能完善、性能稳定，能为控制中心提供准确、综合全面的水情信息。

1 系统总体设计
系统采用模块化设计，根据功能，整个遥测终端可分为单片机模块、数据采集模块、数据通信模块、人机交互模块和电源供电模块等部分，该系统结构如图1所示。

系统工作流程：单片机读取雨量、水位、闸位等参数，进行处理、存储和编码，在自报或召报方式下，经调制解调器后通过无线数传电台发送至中继站或中心站。该系统具有良好的人机交互功能，可通过键盘操作实现参数的设置和数据实时动态显示。

2 系统硬件电路设计
从遥测终端的功能需求、成本、接口电路及程序复杂度等方面综合考虑，选用ATMEL公司的AT89S52单片机为控制核心，它带有8 kB的Flash存储器和256字节RAM，支持全静态操作及空闲、掉电两种可选节电模式。整个系统在硬件逻辑结构上由数据采集接口电路、通信接口电路、人机接口电路、实时时钟电路、存储扩展电路及电源电路组成。
2．1 数据采集接口电路设计
本文仅以雨量、水位的数据采集为例。
雨量采集采用翻斗式雨量计，当降雨量达到1 mm，雨量计翻动1次发出1个脉冲信号触发中断0，唤醒处于低功耗状态的单片机，对雨量进行累加、存储和即时发送。由于雨量计的干簧管开关吸合会出现抖动现象，为了确保雨量记录的准确无误，雨量计输出脉冲信号须经过脉冲整形方能送入后继单元进行处理。整形电路如图2所示，MC14538是可重复触发和复位的单稳态触发器件，R2、R3为保护电阻。在非跳变期间，脉冲的不规则变化保持在一定范围，VD1、VD2的比较结果相同，触发器不工作，使输出脉冲保持稳定。