用AT89单片机构建的水文缆道测验系统

　　早期的中小河道水文测验一般是采用人工操作的水文缆道测验系统，操作时间长、劳动强度大、主观误差大。为此我们对原有的人工测验系统进行了改造，采用单片机控制替代人工进行自动水文测验。本文介绍了基于ATMEL89单片机的水文缆道自动测验系统，系统的设计是构建在原有设施基础上，而且尽量不改变系统结构并能兼容手动操作方法，自动地完成流量的测验计算和打印，适用于中小河道的悬索和悬杆两种类型的水文缆道。

　　根据水利部颁发的《水文缆道测验规范》及人工控制水文缆道的结构和测验要求，单片机控制系统的主要功能有：自动进行河道断面的面积、平均流速、流量测验和计算打印;河道断面任一垂线上水深、水面偏角、河底偏角、垂线平均流速的自动测验;干绳、湿绳和位移修正;测验期间水位自动监测等。系统的硬件以单片机为核心以及输入/输出接口，存储器系统和打印显示电路等部分组成;软件部分由系统控制、数据采集存储、误差修正、流量计算4个主要软件模块组成。下面介绍本系统的原理和设计要点。

　　1　系统构成

　　系统框图如图1所示。

　　采用AT89S8252单片机。由于河道测验的数据量大且运算比较复杂，而单片机内部的存储器容量有限。故增加外部存储器RAM6116和ROM6264。外部信号的输入采集接口是以多路A/D片ADC0809为核心，将缆道信号和水位信号送到单片机P1口和P3口承担其他输入、输出信号的接口。下面根据水文测验的特点，介绍主要的接口电路和工作过程。

　　1.1　ADC0809接口电路

　　以ADC0809为中心的接口电路如图2所示。

　　他将电传水位计的水位变化信号和缆道送来的流速、偏角、水面水底信号经变换后传送到单片机。该接口具有电路简单、稳定可靠、抗干扰强等特点。

　　1.1.1　水位信号的获取

　　电传水位计是用来监测水位的变化，为了获取水位信号对电传水位计的传感器部分进行了改造。在传感器内部增加了干簧继电器J3，J4，J5，取消内部电池而直接由系统供电。电阻R5～R8组成分压器，分压器输出到ADCIN2口电路如图2所示。当水位变化时浮子随之升降，浮子升降3 cm，传感器内部的磁钢旋转一周，即每变化1 cm有一个干簧继电器会通断一次。J3，J4，J5分别吸合时IN2口的电压分别为1.6 V，2.5 V，3.2 V左右，无继电器吸合时IN2口电压为+5 V。根据ADCIN2口的电压数值可以判断是哪个干簧继电器通断，由IN2端电压变化规律可以知道水位的上升或下降如图3所示，图3中(a)为上升，(b)为下降。

　　1.1.2　水面水底信号的获取