引言

您的家庭是否遇到：自來水中出現(xiàn)鐵銹、泥沙等物質(zhì)?自來水燒開后形成頑固的水垢? 自來水有一股異味?原來清澈的自來水現(xiàn)在變得越來越混濁了? 隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，飲用水的污染尤為突出，水中含有多種成分，如：硫、硫酸等污染物，如能及時(shí)掌握，對(duì)環(huán)境保護(hù)非常重要，到目前為止，我國(guó)的自來水檢測(cè)方法依然人工采樣、試驗(yàn)分析，這種方法頻率比較低，不能準(zhǔn)確反映實(shí)際水質(zhì)情況，且不易形成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理。目前，網(wǎng)絡(luò)通訊迅速發(fā)展，組網(wǎng)技術(shù)已多樣化，成熟化，但同時(shí)考慮監(jiān)控系統(tǒng)分布點(diǎn)多，并且傳輸數(shù)據(jù)量不大以及性價(jià)比要求高等特點(diǎn)，我們開發(fā)了一種基于電話網(wǎng)絡(luò)的自來水成分自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。

1、系統(tǒng)組成及功能

本系統(tǒng)主要有三部分組成：現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、通訊網(wǎng)絡(luò)(電話網(wǎng))、中央測(cè)控單元。下圖1是系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模塊安放在各個(gè)需要檢測(cè)的地方，他由各種傳感器和微處理器組成，用來采集水的各項(xiàng)指標(biāo)，如色度、PH值、混濁度、總硬度、硫含量等，采集后的各種數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理分別存在相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，并以定時(shí)方式通過電話網(wǎng)絡(luò)向中央測(cè)控單元傳送，也可以依中央測(cè)控單元傳送指令進(jìn)行適時(shí)傳送。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模塊和中央測(cè)控單元之間的通訊借助于普通存在的電話網(wǎng)來完成，電話線路中數(shù)據(jù)以DTMF信號(hào)方式傳輸，現(xiàn)有按健電話多使用DTMF撥號(hào)方式，DTMF選號(hào)方式選用8個(gè)頻段，其中低音頻組有4個(gè)頻率：679HZ、770HZ、852HZ、941HZ，高音頻組也有4個(gè)頻率：1209HZ、1336HZ、1477HZ、1633HZ。每個(gè)鍵號(hào)對(duì)應(yīng)于一種低音頻和一種高音頻正弦波之和。

中央測(cè)控單元的主要作用是：第一，管理各地信息，以及傳感器的類型。第二，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模塊的一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如傳感器的采樣頻率，數(shù)據(jù)上傳方式。第三，完成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模塊上傳數(shù)據(jù)的分析，存儲(chǔ)、顯示報(bào)表的生成、打印、輸出等功能。

2、系統(tǒng)的硬件及軟件實(shí)現(xiàn)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模塊的硬件實(shí)現(xiàn)

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模塊的主要組成部分是多路傳感器，DTMF信號(hào)收發(fā)器以及以89S51為核心的微處理器，如圖2

圖2 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模塊硬件原理圖

多路傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)水指標(biāo)的采集,傳感器的類型用代號(hào)01,02,03 表示,如01代表色度,02代表PH值、03代表總硬度等。為適應(yīng)地區(qū)可以采用不同的傳感器類型。

傳感器采集到的電壓信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路，多路開關(guān)，并經(jīng)過A / D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)CPU處理存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器AT45DB011中，AT45DB011是ATMEL公司生產(chǎn)的串行FLASH存儲(chǔ)器，它具有1M的存儲(chǔ)空間。傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)存放便于CPU讀取。

微處理器選用AT89C51。它是ATMEL公司生產(chǎn)的一種低功耗高性能的處理芯片，片內(nèi)帶有4K的存儲(chǔ)器。工作頻率范圍寬。

2.2 中央測(cè)控單元的硬件實(shí)現(xiàn)

中央測(cè)控單元由DTMF信號(hào)收發(fā)器、AT89C51、上位機(jī)組成，如圖3所示：

圖3 中央測(cè)控單元硬件原理圖

AT89C51與上位機(jī)的通訊采用RS-232接口，它的主要任務(wù)是接受并分析現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模塊上傳的數(shù)據(jù)并以可視化界面的方式顯示，對(duì)傳感器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

2.3 DTMF信號(hào)的傳輸及軟硬件實(shí)現(xiàn)

利用MITEL公司生產(chǎn)的MT8880可實(shí)現(xiàn)DTMF數(shù)據(jù)收發(fā)、信號(hào)音的判斷，它具有如下基本功能：

1、提供完整的DTMF發(fā)送或接受功能。

2、具有接受信號(hào)音和帶通濾波的功能。

3、能與微處理器直接接口。

CPU采用AT89C51芯片，它可以對(duì)MT8880的發(fā)送、接受及工作模式進(jìn)行控制。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)模塊以DTMF方式向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的格式如表1所示。

例如:“#05101809080212*”代表：05年10月18日9時(shí)8分傳感器02采集到某一地區(qū)降雨量為12毫米。

中央測(cè)控單元以DTMF方式向現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送控制指令的格式如表2所示。

不同的指令代碼代表上位機(jī)向現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送不同的控制指令，不同的控制指令具有不同的指令值格式。

MT8880發(fā)送子程序：

SEND：MOV DPTR，#2100H

SETB P1.0

MOV A ,#0CH

MOVX @DPTR,A

MOV A,#00H

MOVX A,R0

MOV DPTR,#2000H

MOVX @DPTR,A

CLR P1.0

S1:MOV DPTR,#2100H

MOVX A,@DPTR

JB ACC.1,W_1

RET

RECEIVE:MOV DPTR,#2100H

SETB P1.0

MOV A,#0CH

MOVX @DPTR,A

MOV A,#00H

MOVX @DPTR,A

MOVX DPTR,#2100H

CLR P1.0

R_1: MOVX A,#

64;DPTR

JNB ACC.2,R_1

SETB P1.0

MOV DPTR,#2000H

MOVX A,@DPTR

ANL A,#0CH

MOV R0,A

RET

3 總結(jié)

通過上述方案，利用電話網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)分布的各地水成分的適時(shí)、在線監(jiān)測(cè)。本系統(tǒng)具有組網(wǎng)方便、安全、性價(jià)比高等特點(diǎn)。使環(huán)境工作者及時(shí)、準(zhǔn)確地了解各地水的情況，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

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