基于S3C2440的灌区数据采集单元设计

发布时间：2020-09-22 15:31

　　水资源作为人类生产和生活中必不可少的一种自然资源，是保持区域不断发展的必要条件。我国作为一个以农业生产为经济基础的农业大国会在灌溉方面消耗很多的淡水资源，而我国的国情是淡水资源缺乏。灌区合理地调水用水不仅能够合理地处理我国淡水资源缺乏与农业灌溉巨大的用水需求之间的冲突，而且还能促进我国农业信息化的进一步建设。本文以灌区的环境为研究对象，针对灌区的降水量（雨量和雪量）、水位、水流量等环境数据进行采集。设计了一种基于S3C2440的灌区数据采集单元，实现了对灌区环境数据的实时监测。主控芯片采用了三星公司以ARM9为内核的S3C2440处理器。模拟量采集电路选用了TI公司生产的TLC2543串行12位的A/D转换器，能够组成2路模拟信号的采集通道。可以将水位传感器接在其中的1路模拟信号采集通道上。翻斗式雨量传感器直接连到了CPU的计数器上，雨量信息就是通过计算收到的脉冲个数得到的。还有1路的流量传感器与CPU通过RS485接口相连。由于这三种采集环境数据的传感器与CPU的连接是通过不同的接口电路，因此它们之间不会互相影响。为了确保采集到的灌区环境数据能够准时准确的传送到远端的数据中心，采用了多种的数据传输手段来对灌区环境数据进行传输。GTM-900C数据传输模块可以在网络信号良好的情况下通过GPRS或GSM短信的形式将采集到的数据传送出去。当网络信号不好或是无网络信号覆盖的区域就采用数传电台的方式将采集到的数据传输出去。在软件设计方面设计了永在线和低功耗这两种工作模式，还增加了程序的远程在线升级功能，有效地降低了数据采集单元的升级和维护成本。本文设计的灌区数据采集单元经测试，能够稳定可靠的运行，满足了设计的技术指标，采集数据的精度在设计要求的范围之内。本文的研究成果对灌区的信息化建设具有一定的意义。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S274.2;TP274.2
【部分图文】：

结构图,结构图,电压转换电路,电压转换

4．通讯接口：3 路 RS232/485 串口通讯，标准 Modbus RTU 通信协议5．供电电压：12VDC（通过电压转换电路将电压转换为需要的 5V3.3V）。6．工作电流：50mA（不含传感器）；休眠电流："f0.5mA。7．功率：1W。8．工作温度：-15℃~ +50℃。根据以上总体的设计要求，RTU 的硬件结构如图 2-2 所示。

系统结构图,太阳能供电,系统结构图

Fig.3-1 Solar power supply system structure太阳能电池板在多数的情况下都会有电压不稳定输出的情况出现，不能阳能电池板和负载直接连接，而控制器会在这个过程中起到枢纽的作用，器性能的好坏将会直接影响到充电的效果和输出负载电压的稳定性。太阳池板对蓄电池的充电控制是控制器通过限制充放电条件来实现的，蓄电池用寿命可以通过防止过度的充电以及深度的放电来得到延长制器的性能参数如表 3-1 所示。表 3-1 充放电控制器性能参数Table 3-1 Charge and discharge controller performance parameters控制器参数值电池电压 12V最大光伏输入电压 40V最大光伏输入功率 120W最大充电电流 10A最大负载电流 10A温度补偿 -4.0mV/℃

分布图,主控,引脚,芯片

灌区数据采集单元在野外工作时，雷雨天气设备受到雷击是不可避免的，为了防止雷击给设备造成不必要的伤害，导致设备工作出现故障，在供电系统中要加入防雷击保护模块，这样可以确保灌区数据采集单元在雷雨天也能正常安全的进行工作。3.2 ARM 主控电路设计主控芯片的引脚分布图及与各芯片的引脚连接图如图 3-2 所示。

【参考文献】