用于环境监测的数据采集器设计

　（2）A/D转换电路

　　A/D转换电路采用MAX197,用于将监测仪器送来的4～20mA的模拟信号转换成数字信号送至单片机进行处理。MAX197芯片是美国MAXIM公司近年的新产品，是多量程（±10V,±5V,0～10V,0～5V）、8通道、12位高精度的A/D转换器。它采用逐次逼近工作方式，有标准的微机接口。三态数据I/O口用做8位数据总线，数据总线的时序与绝大多数通用的微处理器兼容。全部逻辑输入和输出与TTL/CMOS电平兼容。新型A/D转换器芯片MAX197与一般A/D转换器芯片相比，具有极好的性能价格比，仅需单一+5V供电，且外围电路简单，可简化电路设计。

　　在此采集器系统选用从CPU与其联接。使AT89C52的P0.0～P0.7与MAX197的D0～D7相连。P2.7作片选信号，MAX197的地址分配为7000H。选择MAX197为软件设置低功耗工作方式，所以置SHDN脚为高电平，本例采用内部基准电压，所以REF、REFDJ均通过电容接地。用P1.7脚用做判读高、低位数据的选择线，直接与HBEN脚相连。MAX197的INT脚与从CPU的P1.6相连，作为转换识别信号。

　　（3）通讯传输单元

　　由于环境监测点地理位置比较分散、偏僻、自然条件较差，采用有线传输需要架设专线，成本太高。无线传输因组网迅速灵活、建设周期短、成本低，特别适合条件差的野外使用环境和跨区域的应用。特别是随着移动通讯技术的发展，采用无线网络方式来传输数据已成为新的发展趋势。这里采用了深圳宏电公司的GPRS无线数据终端单元（DTU）作为监测数据的传输单元，其主要技术特点有：

　　一是透明数据传输。H7100GPRSDTU直接提供RS485或RS232接口，使用简单、方便，为用户的数据设备提供透明的传输通道；二是后台计算机支持经。普通GPRSModem通常需要附着在PC机上虚拟拨号上网，利用PC机的资源进行数据收发和协议转换；而H7100GPRSDTU内置自动网络连接和协议处理模块，无须后台计算机支持；三是点、点对多点、对等、实时数据传输。H7100GPRSDTU可以实现点~点、点~多点、中心~多点的对等数据传输，传输时延一般小于1s;四是永远在线。H7100GPRSDTU一开机就能自动附着在GPRS网络上，并与数据中心建立通讯链路，随时收发用户数据设备的数据。由于H7100GPRSDTU直接提供RS485或RS232接口，因此和主CPU之间的通讯电路采用两种串行通讯方式：即RS-485和RS-232方式。分别采用MAXIM公司的MAX1487和MAX202E通讯芯片来实现，通过内定的通讯协议及GPRS数据传输单元与远程的监测信息处理中心进行数据传输。

　　（4）按键、显示电路

　　本采集器采用比高科技公司的BC7281芯片来实现采集器上的相关参数输入及数据显示。该芯片可驱动8位或16位数码管显示，具有64键键盘接口，内含去抖功能，具有2种键盘工作模式，适应不同应用要求，独具光柱译码方式，可独立控制两条64段光柱显示，段寻址功能便于控制独立的LED,16位均均可独立控制闪烁属性，闪烁速度软件可调，段驱动极性及移位脉冲时序均可控，可配合各种形式的驱动电路，键盘部分具有键值锁存功能，内部显示寄存器和控制寄存器的内容均可读出，且采用2线制的高速串行接口与CPU连接，大大简化了电路设计，编程较为方便。

　　4 采集器控制程序流程

　　（见图3）

　　5 结语

　　本文介绍的数据采集器具备对多路模拟量（4~20mA信号）的自动连续采集、转换、存储及数据传输功能，能自动保存最近6-30天检测数据。由于具备RS-232和RS-485通讯接口，可以方便地外接其他的检测模块。另外该采集器还使用了GPRS无线传输模块。因此该采集器除了用于环境监测数据的传输外，还可广泛应用于地理位置比较分散、偏僻、自然条件较差的环境下的工业控制、自动测试、仪器仪表、远程通讯等领域的数据传输。

　1 引言

　　近年来，国家逐步加大环境监测网络建设以提高环境监测能力，保障国家环保目标的实现。主要措施包括：加强污染物排放总量的监测，加快空气质量监测网络建设，完善主要流域水质自动监测系统，加强近岸海域监测网能力、生态监测能力、监测信息传输能力等方面的建设，环境自动监测能力有了很大的提高。

基于GPRS和MCS-51单片机的数据采集器是一种实时在线环境监测系统，它采用分组无线业务GPRS将实时在线检测到的环境状况通过Internet传到环保部门监测信息处理中心，监测信息实时处理软件通过对采集来的数据进行整理分析，使环保机关足不出户即能掌握辖区监测点和污染源的监测指标信息，从而使环保机关的管理在机制上实现从人工化向信息化的转变，克服了过去对各项环境指标的检测主要靠环保人员到现场手工取样，带回实验室分析后再作出结论的周期长、效率低的问题；还可以提