| 标题 | 基于单片机的两点投入式汛情预警系统 |
| 范文 | 马光宇 摘要：近年来由于气候的急剧恶化，全球的天气变得极端无常。在国内经常出现洪涝灾害。自20世纪70年代以来，美国首先提出运用现代化的管理手段和非工程性防洪措施尽可能减少灾害引起的损失和危害。水文自动测报系统即为非工程性防洪措施中重要的研究对象之一。基于此，本次设计提出了一款汛情预警装置。 关键词：单片机;2.4GHZ无线;水位传感器;水位检测;汛情预警 1.系统设计方案 本次设计提出了一款简单易用、轻便易携的汛情预警系统。此系统具有以下功能：一、检测端采用两个高精度投入式水位检测传感器实时采集两个点的水位数据;二、后台接收端和检测端分离，能通过无线传输模块进行通讯，实时地将检测端采集的水位数据传回后台检测端并通过智能数显仪显示;三、后台接收端配备有声光报警模块和GSM短信模块，当两个检测点的水位在短时间内快速上升或任一水位达到警戒值时则立刻驱动声光报警模块并发送预警短信。 2.系统硬件的设计 2.1单片机最小系统 单片机STC89C52使用经典的MCS-51内核，集成ROM 4K字节和RAM 256字节，具有EEPROM功能，理论上工作频率为0～40MHz，正常工作频率能达到48MHz，所以最终选择了STC89C52单片机作为接收端的处理器。由于前端的检测部分是需要用到AD采集功能，为了让系统在硬件结构尽量简单的基礎上实现完整的功能，本次设计最终决定选用STC12C5A60S2作为检测端的处理器。 2.2液位传感器 投入式液位传感器，由于自身具有较大质量，投入水中以后比较稳定，不易上下浮动，采用圆柱形外壳设计，消除传统液位传感器外部棱角对介质流动的干扰，防止介质波动对测量产生影响，抗干扰性强。投入式传感器输出信号多样，同时采用高质量集成电路板，具有高精度性、高稳定性，适用多种测量环境，所以投入式液位传感器非常适合用于本设计。 2.3显示屏幕 在实际设计过程中，接收端只有一个单片机，如果采用LED数码管进行静态显示，则面临I/O口不足的问题，而LED数码管的动态显示又存在比较大的编程难度。而LCD1602可以同时显示32个字符，具有更好的易用性。编程使用都比考虑到实际设计的操作性，我决定采取LCD1602作为本设计的显示屏幕。 2.4短信模块 GPRS A6mini是有GPRS数据传输功能的GSM模块，集成GSM通信的主要功能于一块电路板上，支持语音通话、SMS短信、移动和联通2G等功能。尺寸大小为22.8mm×16.8mm×2.2mm;工作电压在3.5V～4.2V之间;协议的串口复用功能支持2个串口，一个下载串口，一个AT命令口;单片机可以通过RS232串口与GPRS模块相连，通过AT指令控制GPRS模块实现各种基于GSM的通信功能。 3.系统软件的设计 检测端给单片机上电后，单片机就在晶振的频率下开始运行，运行程序从main（）函数开始。首先要初始化程序，其中初始化包括了各个端口的初始化、AD转化口的配置和无线模块的初始化。初始化完毕后就进入到循环体，判断AD采集口是否采集成功，如果是则将采集到的水位数据发送给接收端并等待发送完毕，如果不是则进行下一个循环。 同样的接收端在上电后也是进行初始化操作，但是接收端需要在初始化显示器后再在显示器上显示预显示的内容，这样做可以减少主循环中程序的复杂度。程序初始化完毕后进入到主循环，主循环主要进行等待无线模块数据的接收。接收到无线数据时，就将数据解析并显示在显示器上，然后判断两个水位值中是否有任何一个大于上限值或者在短时间内水位值是否快速上升，如果是则驱动蜂鸣器警报和GSM发送预警信息;如果不是则关闭蜂鸣器。 4.系统的制作和综合调试 4.1设计各模块介绍 本设计检测端主要模块有： 1.LM1117-3.3稳压模块;2.AD采集口;3.NRF24L01无线收发模块;4.STC12C5A60S2单片机。 本设计接收端主要模块有： 1.LCD1602液晶显示屏;2.STC89C52单片机;3.NRF24L01无线收发模块;4.LED灯;5.按键模块;6.A6MINI短息模块;7.蜂鸣器。 4.2KEIL调试 KEIL这个软件是在单片机开发中是必然会被使用到的，其具有软件编译功能和调试功能。其最为强大的就是其模拟调试功能，可以在调试过程中调出各个界面，来查看单片机实际运行时各个寄存器内部数据、各个引脚高低电平状态等参数。 5.结束语 本次设计具有小巧灵活、简单易用的特点，可以投入到武警部队抢险救援行动中去。本次设计的两点投入式汛情预警系统的投入使用，不仅可以有效缓解武警部队任务需求巨大和人员编制紧张的矛盾，而且将会大大提高汛情预测的科学性和准确性，从而更好地维护国家社会的稳定，保证人民群众生命财产的安全。因此本设计具有相当好的应用前景。 |
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