基于ATmega128L单片机的水文自动化测流遥控系统设计

摘要：美国Atmel公司推出的ATmega128L芯片是采用AVR RISC架构的8位高性能、低功耗单片机，基于此芯片我们选用CC1000为无线通讯器件、LCD点阵液晶为显示器，结合水文测站实际需要设计了水文自动化测流遥控系统，并开发出产品应用到多个水文站，满足了水文测验需求，产品符合水文测验规范标准要求。水文站应用该系统后，测验人员可以在离开测量控制台一定范围内操作测流设备进行水文测验，既提高流量测验的时效性，又可保证测验数据的准确性。本文介绍了系统的功能与工作原理，给出了仪器的硬件及软件设计方法，并简单介绍了应用情况，对设计研制同类产品具有指导意义。

引言

近几年全国水文测站都进行了现代化测报升级的改造，大部分水文站实现了缆道、测船等自动化流量测验的电气控制，即安装自动化测量控制台，实现人工控制交流电动机的变频调速转动，带动铅鱼、或吊箱等过河设备运行至要测量位置，铅鱼、或吊箱上所安装测量仪器即可在测验人员控制下进行河流水文测量作业。通过应用后有部分水文站要求测量操作人员能在离开控制台一定范围内去操作、控制设备、仪器的运行而进行水文测量，这部分水文站有因操作人员距测点太远、视线不好，或一些改造站控制台安装位置造成操作人员的视角盲区等影响测量工作。随着电子科技、计算机、通信技术的发展以及测站应用的需求提高，我们为此设计研制了水文自动化测流遥控系统，实现了测验人员能在离开控制台一定范围内去遥控操作测量设备来进行水文测验的工作。

仪器功能与工作原理

仪器功能

水文自动化测流遥控系统主要功能为：能在距测量控制台200米(空旷500米)范围内遥控水文测量设备运行并进行测流工作;系统能存储一次完整的全断面法流量测验资料;在手持遥控仪上可设置有关的测量参数并保存;所测量的起点距、水深、流速信号数等数据信息能清晰显示(即白天日光下及夜晚都可在遥控仪的LCD显示器上清晰显示);遥控仪设计有USB接口，可与计算机进行连接通讯，上传测流数据;当用遥控仪控制测量设备运行测流时，在遥控仪电源失电及异常的情况下，测量控制台能自行控制测量设备停止运行(保证设备安全设计);遥控仪采用四节标准5号AA/1.2V/2500mAh充电电池，充满电后可连续工作40小时以上(遥控仪：平均ICL≤30mA，功耗：<200mW，按每周测流4次，每次测流时间为1小时，充电一次可用一月以上，已考虑电池的自放电等因素)，也可采用标准5号电池应急使用。

系统组成

水文自动化测流遥控系统由手持遥控仪与自动化测量控制台(含室内无线通讯模块)组成，手持遥控仪与自动化测量控制台是通过实时无线联络来完成测量控制工作的。所以本系统的设计、研制工作分为手持遥控仪与控制台内的接收发射端机两部分内容;为了使存储于遥控仪内的测量数据能上传至计算机并在计算机上显示、存储、处理，本系统设计、研制工作还包含有计算机的应用程序设计。

仪器工作原理

水文自动化测流系统手持遥控仪的原理框图见图1，由单片机、显示器、数据存储、USB通信接口、数据调制解调及无线发射接收、按键输入、电源等部分组成。