基于MCS-51單片機的實時在線環境監測系統

　　1 引言

　　基于GPRS和MCS-51單片機的數據采集器是一種實時在線環境監測系統，它采用分組無線業務GPRS將實時在線檢測到的環境狀況通過Internet傳到環保部門監測信息處理中心，監測信息實時處理軟件通過對采集來的數據進行整理分析，使環保機關足不出戶即能掌握轄區監測點和污染源的監測指標信息，從而使環保機關的管理在機制上實現從人工化向信息化的轉變，克服了過去對各項環境指標的檢測主要靠環保人員到現場手工取樣，帶回實驗室分析后再作出結論的周期長、效率低的問題;還可以提高對環境的監測頻次，克服過去由于監測頻次低，總結出來的環境質量和污染源監測信息可信度較低的問題。

　　2 監測系統的工作過程

　　整個系統的具體工作過程見圖1。數據采集器單元將流量計、PH計、COD計等各個現場測量儀器輸出的標準4~20mA的電流信號轉變成數字信號，并對采集數據進行內部保存，然后通過GPRS模塊采用無線傳輸方式發送給監控中心，由運行在監控中心計算機中的“監測信息實時處理系統”軟件進行監測數據的集中處理和分析，監控中心人員就可以根據處理和分析后的數據了解采集點出的環境質量狀況。

　　3 數據采集器硬件結構

　　采集器采用雙CPU結構，主CPU專門負責與監測軟件之間的數據通訊傳輸和量程設置及參數顯示;從CPU專門負責各自通道的數據采集、轉換及存儲，這樣可以避免各通道切換帶來數據信號的干擾，保證數據測量的精確可靠。從CPU用兩種方式(RS-485串行通訊方式及4～20mA電流環方式)來接收或轉換各個在線監測儀器的數據(見圖2)。從功能上，采集器電路劃分為以下幾個組成部分：

　　(1)單片機控制單元電路

　　單片機控制單元電路包括兩片單片機AT89S52(分別用主CPU和從CPU表示)、高速1K雙口靜態RAMIDT7130、E2PROMAT24C512等器件。MASTERCPU主要用來控制、通訊(與上位機遠程通訊，與SLAVECPU進行數據的接受和發送命令等通訊操作);SLAVECPU主要用來對采集來的數據進行數據轉換，并與MASTERCPU進行數據傳遞。AT89S52內含8K的FLASH作為程序存儲器。高速1K雙口靜態RAMIDT7130作為MASTERCPU和SLAVECPU通訊的共享RAM。

　　參數數據存儲采用外部擴展一片64K的E2PROM(AT24C512)，用于數據存儲，并根據需要將數據送去顯示或上傳。