目 录
一 引言 .................................................................................................................................................. 2 二 系统的总体设计 .............................................................................................................................. 3 三 硬件系统的设计 .............................................................................................................................. 4
3.1 传感器的选择 ......................................................................................................................... 4 3.2 单片机的选择 ......................................................................................................................... 5 3.2.3 复位电路 ............................................................................................................................ 7 3.2.4 电源电路 ............................................................................................................................ 7 3.2.5 模拟量采集电路 ................................................................................................................ 8 3.3 远程通信模块的选择 ............................................................................................................. 8 3.4 TC35的介绍 .......................................................................................................................... 12 3.6 单片机的接口设计 ............................................................................................................... 15
4.2.1 首先进行初始化 ........................................................................................................ 23 4.2.2 短信中心地址的设置 ................................................................................................ 24 4.2.3 短消息格式的设置 .................................................................................................... 25 4.2.4 短消息的发送 ............................................................................................................ 25 4.2.5 短信接收 .................................................................................................................... 26 4.2.6 删除短消息 ................................................................................................................ 27 4.3 串口程序 ............................................................................................................................... 28 4.4 主处理程序 ........................................................................................................................... 30 结论 ...................................................................................................................................................... 31 致 谢 .................................................................................................................................................... 32 附 录 .................................................................................................................................................... 34 英文文献 .............................................................................................................................................. 44
唐 山 学 院 毕 业 设 计
一 引言
水位监测属于水利土木安全监测的一个分支，是一项有重大实际意义的研究课题。目前，随着单片机技术和无线通信技术的飞速发展，水利土木安全监测手段也同样得到了快速的发展。从最早的人工观测，到使用电缆传输数据的有线观测方法，再到现在的无线监测系统，可以说新技术层出不穷。国内外己经有大量的文章研究了将单片机技术应用于安全监测领域的课题，也有了很多相关产品的问世。但是水利监测系统有这样的特性，那就是每一个应用，都有区别于其它应用的地方，设计人员不能够简单照搬己有的监测模式，而需要根据实际需求寻找最合适的解决方案。
随着单片机技术的飞速发展，无论是在国内还是国外，单片机技术都己经得到了广泛地应用，其可靠性也得到了广泛地验证。单片机技术应用于水利土木监测领域，为各种安全监测提供了强有力的技术支持。但是国内外这方面的研究成果还是具有一定的差距。主要体现在，国际先进水平的水利土木安全监测系统，己经得到了广泛的应用，形成了一定的市场规模和占有率。国际上处于领先水平的技术相对于国内技术的优势在于: 传感器技术更先进，监测系统的整体设计能力更强，从业公司比较多，市场认知度比较高。国内这方面的研究目前开展的也很多，发展相对来说也很快，市场前景也比较看好。
单片机大多都是发达国家提供的产品，国内在平台设计方面比较落后，但是本课题也能够接触到国际上比较先进的单片机类型，能够为系统构建良好的硬件基础。在无线通信技术方面，也可以接触到国际上比较先进的无线通信技术。就像本课题中采用的GSM技术，是一种远距离低数据率无线技术，适合无线数据采集网络。本文通过使用GSM技术，很好的解决了用户的需求。
2
唐 山 学 院 毕 业 设 计
二 系统的总体设计
本系统采用传感器作为数据采集终端，通过传感器采集水位变化情况，然后用单片机处理数据并且控制水泵启动停止，具体的有A/D转换和数据的接受与发送，远程通信采用短消息的方式，最后由手机接受数据并且远程控制水位的高低。具体的系统方框图如下：
图2-1系统方框图
远程通信模块 GSM网络 水泵启动/停止 传感器采集数据 单片机处理数据 远程通信模块 在本系统中主要分为两大部分，硬件的选择和软件的编程，其中硬件的选择有传感器的选择，单片机的选择，单片机电源的选择，单片机复位芯片的选择。除此之外还要选择远程通讯系统模块，通讯模块的电源芯片，远程通讯系统与上位机的通信电平的转换芯片都需要挑选与搭配。软件部分主要分为单片机的编程和TC35编程。
3
唐 山 学 院 毕 业 设 计
三 硬件系统的设计
3.1 传感器的选择
在本文中采用的是佛山市顺德区昊胜传感仪器有限公司生产的PTH601型传感器，下面具体介绍一下工作标准以及原理。
PTH601采用扩散硅压阻芯体或陶瓷压阻芯体,316全不锈钢结构,主要适用于河流、地
输出信号: 4～20mA(二线制) 供电电压: 24DCV(9～36DCV) 介质温度: 0～85℃ 环境温度: 常温(-20～85℃)
负载电阻: 电流输出型：最大800Ω；电压输出型：大于50KΩ 绝缘电阻: 大于2000MΩ (100VDC) 密封等级: IP68
长期稳定性能: 0.1%FS/年振动影响: 在机械振动频率20Hz～1000Hz内，输出变化小于0.1%FS
电气接口(信号接口): 紧线防水螺母与五芯通气电缆连接。 机械连接(螺纹接口): 投入式
量 程:10mmH2O～100mH2O (水位高/深度) 综合精度: 0.2%FS、0.5%FS、1.0%FS
图3-1 传感器外形尺寸
图3-2 传感器形状
4
唐 山 学 院 毕 业 设 计
具体介绍一下扩散硅压阻芯体或陶瓷压阻芯体传感器的原理，本传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻值变化的传感器，属于应变传感器。
它的基本结构是应变式传感器由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化。
当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，引起应变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。
3.2 单片机的选择
MSP430f1XX系列单片机是一种超低功耗的混合信号控制器，它根据不同的应用提供不同的具体型号的单片机，以满足不同用户的需求。
3.2.1 MSP430F149具有以下特点介绍：
1）超低的工作电压1.8-3.6V，1MHz的时钟频率下运行，耗电量在0.1μA-400μA之间。
2）强大的处理能力。MSP430F1XX系列单片机为16位的RSIC结构，具有丰富的寻址方式，简洁的指令，大量的寄存器以及片内的数据存储器都可以参加多种运算。8MHz晶体下运算能力达到1MIPS（每秒运算100万条指令），是传统的51单片机远远达不到的。这些特点是该单片机采用C语言开发时候仍能有很高的工作效率，从而可以提高开发的周期，也可以实现程序的可移植性。 3）系统工作稳定。MSP430F1XX系列单片机在上电复位后，首先由DCOCLK启动CPU，保证系统从正确的位置开始执行，同时也保证晶体震荡器有足够的起振及稳定时间。在CPU运行中，软件可以设置特定的寄存器控制位来确定最后的系统工作时钟频率。如果MCLK发生故障，DCO会自动启动，以保证系统正常工作，如果程序出错，可以通过看门狗来解决。
4）片内有12位的A/D转换器，片内提供参考电压。A/D转换器具有采样保持电路和自动扫描特点。
5）具有灵活的时钟设置。主要有32K的晶体方式，高频率晶体方式，谐振器方式和外部时钟方式。这样可以根据功耗和速度要求进行灵活的时钟设置。 6）串口通信模块：USART0，USART1。两个串口都可以通过软件设置成UART方式或者SPI方式，由于该系列单片机提供了两个串口，因此能为用户进行多机通信设计提供方便。
7）片内提供较多的存储器，MSP430F149提供片内的FLASH为60K，同时片内还
5