1. 研究目的与意义
随着现代化进程脚步的加快,致使全球气候变化异常,突如其来的暴雨、山洪等自然灾害常常让人们手足无措,给我国多处地区人民带来了不可想象的伤害。
为了能够减少由此带来的经济损失,水利工程的建设尤其重要。
水库安全一直是我国防汛抗洪的重难点,而当前大部分水库都缺少必要的库区水雨情安全检测手段。
2. 课题关键问题和重难点
水情遥测RTU最重要的问题是如何构建功能完善、稳定性高、易维护的遥测RTU。
而主要问题有以下几点:水位传感器能否准确测出水位,雨量传感器能否大致预报雨量 2.当遇到降雨量和水位等参数超过上限时,终端机能主动发送数据 3.由于远在户外,单片机采用太阳能电池板供电,单片机的省电问题 4.由于水库的水雨情况需要及时汇报,如何编程使单片机开启定时检测、定时休眠及数据自动上报功能 5.单片机与上位机的连接问题,如何实现连续不中断的数据传输 6.当单片机记录水情数据后,应外拓存储器防止数据丢失 7.人机界面的友好性:如何设计功能丰富,操作简易,安全可靠的人机界面 8.长期户外工作,强雷电损坏设备导致系统局部瘫痪的现象
3. 国内外研究现状(文献综述)
MSP430系列单片机是TI公司推出的一个超低功耗、特别适合于电池应用场合的单片机,主要具有如下特点:(1)单片机的电源电压为1.8~3.6V,超低功耗低可至:0.1μA RAM(保持模式)0.7μA(实时时钟模式)200μA/MIPS(工作模式),在6μs之内可以快速从待机模式唤醒。
系统运行时采用不同的工作模式,芯片的功耗有着显著的不同。
(2)集成了丰富的片内外设,这些片内外设可以极大节省外围电路,为系统的单片解决方案提供了极大的方便。
4. 研究方案
RTU采用最低功耗、适合于电池应用场合的MSP430F149单片机,通过程序控制,使单片机大部分时间都处于掉电状态,当有外部中断事件发生时,可在6μs内被唤醒,进入全速运行状态,任务完成后,再次进入掉电状态,基本上不消耗电能。
单片机的供电部分则采用太阳能电池板和蓄电池相结合的方式。
单片机下端与水位、雨量传感器连接,水位、雨量传感器将数据发送给接受电路,单片机从接受电路处收到数据后加上时标后通过DTU模块将数据传送到水库控制室,实现实时监控。
5. 工作计划
第1周:基本资料查阅、相关资料阅读学习; 第2周:需求分析,确定设计方案,学习水位、雨量传感器测量方法;资料译文提交; 第3周:学习水雨情数据采集单元的基本功能;开题报告提交; 第4周:完成系统的功能框图和外围接口布置图; 第5周:熟悉CCS或IAR编程环境,进行系统的软件总体设计; 第6周:进行软件的详细设计,完成系统主程序的设计; 第7周:进一步进行软件的详细设计,完成系统基本功能模块的程序设计; 第8周:完成系统与上位机交互的通信程序的设计; 第9周:整个系统程序的完善与联调; 第10~11周:进一步进行系统地测试,资料整理,撰写修改毕业设计论文; 第12周:提交论文,资料整理,准备答辩; 第13-14周:论文评阅,参加答辩。
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