基于DATA-9201型雨量观测站数据管理系统对雨量检测的远程的灾害报警系统设计
摘要：利用DATA-9201型雨量观测站数据管理系统对雨量等一系列状况进行检测，并实时将雨量等信息通过传输系统传到检测预警模块对信息进行分析，当传输的信息达到危险值时，便会由预警模块发出警报信息。运用的是STC89C51单片机作为设计的主要核心，实现了远程的灾害报警系统的控制，达到对雨季灾害的预知和预防并且发出及时的报警。在这同时也使用了DHT11温湿传感器来搜集空气环境中的温度和湿度的参数，在主控制器对参数进行收集之后，再在LCD1602显示器上显示出来，实现参数的收集显示工作。
关键词：数据管理系统、检测、报警、单片机、显示器
Remote disaster alarm system
Absrtact: the data management system of DATA-9201 rainfall observation station is used to detect a series of conditions such as rainfall and so on, and the information such as rainfall is transmitted to the detection and warning module through the transmission system in real time to analyze the information. When the transmitted information reaches the dangerous value, An alert message is issued by the early warning module. The STC89C51 single chip computer is used as the main core of the design, the remote disaster alarm system is controlled, the prediction and prevention of the rainy season disaster is achieved, and the timely alarm is issued. DHT11 temperature and humidity sensors are also used to collect temperature and humidity parameters in the air environment After the main controller collects the parameters, it is displayed on the LCD1602 display to realize the collection and display of the parameters.
Keywords: data management system, detection, alarm, MCU, monitor
目录
第一章 序言 4
1.1远程的灾害报警系统课题的背景及意义 4
1.2远程的灾害报警系统课题研究的内容 5
第二章 远程的灾害报警系统的工艺设计 5
2.1硬件选择论证 6
2.2系统硬件总框图 9
第三章 远程的灾害报警系统硬件设计 9
3.1核心控制单元AT89C51最小系统设计 9
3.3 PTR2000无线接收模块 14
3.4 LCD1602显示模块 16
第四章 远程灾害预警系统软件设计 19
4.1 液晶显示软件设计 19
4.2 A/D转换软件 19
4.3 PTR2000收发软件 20
第五章 调试 21
5.1 功能实现与调试 21
5.2 数据测量与比较 22
第六章 总结 22
小结与致谢 23
参考文献 24
附录 25
1.原理图 25
第一章 序言
1.1远程的灾害报警系统课题的背景及意义
如今，手机已经成为人们生活中廉价的，必不可少的个人生活、办公用品；而在移动电话的基础上发展出来的短信服务也已经因为可靠的硬件以及稳定的网络而普及、常见。短信的应用不但可以用在与亲朋好友的交流，同时也可以进行关于温度、湿度及一系列的参数采集与传播。
自从古时开始天气的无常变化被人们所畏惧，每当天气发生大的变化时，总会对老百姓产生无可估计的伤害；因为古时候并没有精确的方式来让人们了解、知道天气的变化；每当到达大雨季时，总会有许多的地方产生山洪，洪水的暴发让老百姓无法反应过来以便作出有效的防御便被凶猛的洪水夺去了生命。即使在科技发达的现在，也常常会有许多人被无情的洪水夺去生命，同时也造成了巨大的金钱损失。因此一个能够提前检测出灾害的发生的系统就时非常必要的了。
1.2远程的灾害报警系统课题研究的内容
（1）具有感应功能；
（2）具有测量灾害轻重功能；
（3）具有测量温度、湿度等环境状况的测量，精度±1%；
（4）能进行无线通信。
我所研究的是远程的灾害报警系统。该系统的整个设计的核心是AT89C51微处理器。在现如今单片机技术被人们开发使用，广泛的使用到了各种不同的领域，极大的提高了我国的生产技术水平。单片机具有着各种优点类似于体积小，可靠性高等。该系统主要是采集湿度、雨量、温度等参数；并且要求数据的精度要高达±1%；因此我采用的是16位的A/D转换器ADS1110，A/D转换器与单片机相连，则是满足了设计对于高精度的需求。其中最重要的实际模块就是无线通信模块了，我所使用的用来对数据进行传输及接收的模块是PTR2000模块，这个器件运用的是在抗干扰能力方面较为出众的FSK调制/解调方式，并且它所需要的用来构成电路的元器件也是比较少的，这个器件也更加方便了我们的设计。这个模块拥有很多的高功能，功耗极低，在这同时还有高频接收，能更好的接收数据，这些优点使得PTR200模块模块更加的适用于本次的设计。这个模块能够非常好的接收以及发送经过A/D转换后的数字量。而PTR2000接收到的数字信号由AT89C51处理后，最后由显示器LCD1602显示数据。
第二章远程的灾害报警系统的工艺设计
2.1硬件选择论证
2.1.1 CPU的选择
选择一：AT89C51，这是一种由美国公司自主研发设计生产的8位单片机，并且在我们的学校学习生涯中就有过对它的学习了解。它是最基础的单片机，其具有低功耗、廉价、功能稳定、结构简单等优点。AT89C51单片机为诸多的嵌入式控制系统提供了一种具有更高的灵活性能和更加便宜的方案。而且由于8位单片机在速度和功能上可以挑战16位单片机，非常适合本次设计。
选择二：MSP430，其在51单片机的基础上具有更加强大的功能，其具有超低的功耗，拥有更多的接口，而且功能性更加的强大，处理速度也是非常的快等，各种优良特点的混合信号处理器。因此它的性能极为强大。但其价格较高，而我们对它的了解非常少，需要重投开始学习，不过它的结构很复杂，学习起来较慢，而且其强大的功能在这里使用有很大浪费。
综上所述：MSP430单片机的综合性能比之51单片机是略有不如的，所以我选择使用的是51单片机。
2.1.2无线通信模块的选择。
选择一：基于PTR2000的模块
其是收发一体的模块，它的工作频率为国际通用的433MHZ,它的工作电压是2.7V，待机状态时电流仅为8uA，这使它的功率很小。采用的是DDS+PLL频率合成技术，因此它的频率的稳定性非常的强；采用了低发射的输出方式，让它的传输距离非常的远、这个器件采用的是FSK调制/解调的方式，让它拥有比较强大的抗干扰能力；并且它一共有两个频道，非常适合像本次实验设计的需要多信道工作的场合。具有这些优点的PTR200非常适合于本次远程灾害预警系统的产品的设计。
选择二：基于cc2540的模块
它是美国德州仪器生产的一款高性能的物联网无限收发器，具有 USB 的蓝牙智能无线 MCU。它拥有着超低的功耗，体积也比较的小巧，抗干扰能力也强，传出距离远等特点。还有完整的无线射频功能，而且是领先的无线射频效能，最高达+97dB，使其传输距离在100m以内，工作频率是2.4G。但是此模块较为适用于消费类电子产品。
综上所述：因为在本次设计中采用cc2540模块有些大材小用，所以我选择使用PTR2000的模块。
2.1.3 A/D 转换模块的选择
选择一：ADS1110
ADS1110它是美国TI生产的芯片。它是一种高达16位的分辨率的高精密串行A／D转换器、它可以连续自校准，电源的电压为2.7V到5.5V之间，超低功耗，240μA是它工作时的电流大小。它的最大量程为2.048V，满足设计要求，它编程的转换速度很快，最慢是每秒15次，最快是每秒240次。它有8个有效地址，在I2C接口上。
选择二：TLC2543
它也是由美国TI公司生产的AD模数转换器。51单片机的I/O资源是较为紧张的，而它是串行输入数据，这也和ADS1110一样，节省资源。它是12位的分辨率，精度也是不低的。
它的数据转换时间是10μs，速度可以。而且在价格方面，价格适中。
综上所述：因为在精度这方面，ADS1110比TLC2543高，功耗方面，ADS1110又比TLC2543低。所以我选用ADS1110的模块。
2.1.4 显示模块的选择
选择一：LCD1602
它在液晶显示元器件中体积小，且其具有低电压微功耗的特点。它采用8位并行数据传输，它可以显示数字、符号和字母，并且能够同时显示16x02即32个字符，有较大的显示信息。它是被动显示信息，不仅低功耗，而且亮度小，因此不会对人的眼睛产生太大的伤害。与其他的电子元器件一样它也拥有长时间的寿命，但是它还有一点不足的地方，便是无法显示汉子。
选择二：LCD12864模块
12864具有1602一样的特点，不仅如此，它还可显示汉字。它在体积比1602大。
它的工作电压在4.5V到5.5V之间。它内部设置了8192个汉字库，这个使它可以显示足量的汉字。它有8位并行和串行二种连接方式，使它更具有灵活性。但是，它的价格有些高，而对于本次设计，则不需要太高的费用，并且在本次设计中，LCD1602已经足够使用了。
综上所述：我选择LCD1602模块。
2.1.5液位传感器的选择
浮球式的液位传感器：是由测量单元、信号单元、电子单元等其它的不同单元以及安装件组成在一般的情况之下浮球的比重是要小于0.5的，可以漂浮在液面上并且沿着测量用的导管上下移动。而它的测量元件则是安装在导管中，它可以将测量出来的液位信号转变为和液位变化成正比的电阻信号，接以转换输出。
浮筒式液位传感器：与浮球式的差距并没有多少，但是对于浮筒的获得比此磁性浮球要容易得多。
综上所述：由于浮筒式液位传感器所运用的金属膜应变传感器技术更加的适合本次设计的学习，所以我选用浮筒式液位传感器。
2.1.6温湿度传感器的选择
暖通型温湿度传感器：它可以精确的测量空气中的温度以及湿度的参数，并且能够节约大量的能源，不过它被广泛运用于机房、宾馆、商场等大面积环境中，对于本次的设计有些大材小用。
露点温湿度传感器：它可以将温湿度测量参数转换成电流输出，并且这个设备的性能稳定，精密度高，使用的范围适合于小面积的测试，较暖通型的传感器更加的适合于本次的设计。
综上所述：由于范围的限制，我选择使用露点型传感器。
参考文献
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