煤矿水文监测中传输控制单元的研究与开发

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-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。