作者：王啸

    摘　要：介绍了一种基于atmel89单片机的水文缆道测验系统，本系统保留原有的人工缆道设备的结构和资源条件，实现流量测验、水位监测、流量计算自动化，还能与pc机串行通信打印结果。

    关键词：单片机；水文缆道；控制；自动测验

    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

    进行垂线水深测量时，铅鱼运行到河道断面的指定垂线位置后开始下降，一旦铅鱼接触水面则启动水深计数器开始水深计数，当铅鱼继续下降接触水底时，水底开关闭合停止计数，该计数值即为本条垂线的水深初值。工作过程如下：在铅鱼下降过程中单片机不断地读取adcin1口电压，铅鱼入水前继电器j1，j2处于常闭位置，adc0809输入端in1的电压是由r3，r4分压决定为2．5 v，一旦铅鱼接触水面＋5 v电压通过水下极板→河水→铅鱼→副索1→adc0809使in1端电压上升到3 v以上。单片机根据in1口的电压判断铅鱼已接触水面启动水深计数，同时令p3．4输