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煤矿水文监测中传输控制单元的研究与开发

黎园  
【摘要】:我国地域辽阔,地理情况较为复杂,随着科技的发展,对水文数据的监测也相应的提高。由于GPRS网络在我国覆盖广泛,应用较多,为水文数据的监测提供了传输途径。为了采集不同深度的水文数据,需要一个控制单元将采集回来的数据进行打包通过485总线传送至GPRS模块,GPRS模块将数据通过网络传输到数据主站中心。本文主要对处理器C8051F040周期性激活、485总线主从式网络、低功耗等方面进行较为详细的论述。根据不同的功能单元分为数据采集和控制单元和数据中心。 控制单元的供电电源采用的是两节锂电池供电,由于野外电源情况复杂,所以要求用的芯片均具有低功耗特性。 控制单元与各个数据采集的变送器形成一个基于485总线主从式的网络结构。以C8051F040为核心处理器芯片的控制单元进行不同地层的水位、温度、供电电压三方面的数据采集。控制单元默认为接8个变送器,每个变送器传回7个byte的数据(包括校验)。当数据采集完毕后,供数据中心设定周期或时间。之后,控制单元进入休眠模式。控制单元连接有GPRS模块,由于GPRS模块耗电量大且具有发射功能,所以对数据正确的传输有较大的影响。解决该问题主要采用具有低功耗达的数字隔离器。数据周期设定和更改主要是由外围低功耗芯片ISL1208控制的,ISL1208一直处于运行状态,当达到相应的周期或时间,唤醒处理器芯片,使其进入正常运行模式。C8051F040得到数据中心传过来的数据后,通过IIC总线向芯片ISL1208写入下一次激活的时间或更改运行时间。 控制单元可以用于电源稀缺的场合:煤矿水文监测。主从式网络通信在仿真软件proteus中仿真通过。数据传输、远程修改控制单元的时间或周期,在开发板和制作的模块(ISL1208和485接口)中调试通过,实验结果满意。设计采用较低的功耗芯片,使电源能够发挥较大的效能。变送器的主要程序在开发板中调试通过。


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