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1、管道阴极保护电位现场仪表设计报告2013/12/14一、设计思路用极化探头 KR2 测量管道的阴极保护电位，每 5min 采集一次电位信号经过MAX187 的 AD 转换将电位信号经过 89C52 单片机进行数据处理后，打开 GPRS 的 电源控制端再经过 RS232 串行传输到 GPRS 发送给远端，远端会回发一个确认信 号。若确认信号正确就关闭GPRS的电源控制节省能源。同时，为了保证时间的 准确以及低功耗，故使用DS1307时间芯片，当计时时间到5min,再唤醒单片机, 其余时间单片机工作与睡眠模式。系统工作流程图：极化探头连接原理图：黒绘蓝绕黄线,二、选型依据1LM2596 开关电压调
2、节器：LM2596 开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有 3.3V、5V、12V， 可调版本可以输出小于 37V 的各种 电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHZ，与低频 开关调节器相比较，可以使用更小 规格的滤波元件。在特定的输入电压和输出负 载的条件下，输出电压的误差可以保证在4%的范围 内，振荡频率误差在15% 的范围内；可以用仅80 A的待机电流，实现外部断电；具有自我保护电路。如图将12V固定直流输入转化为5V输出电压，符合后续芯片输入电压要求。2. DS1307 串行实时时钟：DS1307是一款低功耗，
3、具有56字节非失性RAM的BCD码时钟日历实时时钟芯片地 址和数据通过两线双向的串行总线传输.芯片可提供秒,分,小时,天数,日期,月份,年份 等信息每一个月的天数能自动调整，并具有闰年补偿功能.AM/PM标志位决定时钟 工作于24小时或12小时模式.芯片有一个内置的电源感应电路，具有掉电检测和电池 切换功能，同时能够输出方波以便通过单片机的外部中断唤醒单片机。SDA和SQW 需要外加上拉电阻。GNDGND3斗DS13D71DKINTflPl.210KGND3. AT89C52单片机：AT89C52 ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机.片内含8K byTES的可反复擦写的只读
4、程序存储器（PEROM）和256 byTES。的随机 存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技 术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器(CPU )和FLASH由存储单元，功能强大AT89C52单片适用于 许多较为复杂控制应用场合。Pl.l2Pl .23斗Pl .45Pl.56Pl.67Pl.7SRST9RXD10TXD11INTO121131415nXTAL2XT-4L1P1.0VCCP1.1PO.&JADO)P1.2PO.1(AD1)P1.3P0.2AD2)P1.斗P0.j(AD3)P1.5P1.6M.5(AD5)P
5、1.7PgADS)RSTPO.7(AD7)P3.0(RXD)EA(VPP)Pj.lfTXD)-4LE(PROG)P3.20NTO)PSENP 阳(INTI)P2.7(A15)P3.4T0)P2.6(A14)P3.5(T1)P2.5(A13)PS.CfWR)P2.4(A12)P3.7(EtO)P2.3(A11)XTAL2P2.2(A10)XTAL1P2.1(A5)GNDP2.0(A8)372021403?10KVCC宁35C51GND4. HK4100继电器：HK4100F继电器，三极管T5的基极B接到单片机的P3.6,三极管的发射极E接到继电 器线圈的一端，线圈的另一端接到+5V电源VCC上
6、；继电器线圈两端并接一个二极 管IN4148,用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止反向电势击穿 三极管T5及干扰其他电路；R3和发光二极管LED9组成一个继电器状态指示电路， 当继电器吸合的时候，LED9点亮，直观的看到继电器状态。5. MAX232单电源电平转换芯片：MAX232是美信(MAXIM)公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，符 合所有的RS-232C技术标准；只需要单一 +5V电源供电；片载电荷泵具有升压、电 压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-功耗低，典型供电电流5mA； 内部集成2个RS-232C驱动器；高集成度，片外最低只需
7、4个电容即可工作。Tl-OUT14亠JRl-DTT斗GNDVCCCAPCAP 2CAP +CAP RCAP 2-CAP 1-RT-OUT1RT-OUT2T-IN1T-IN2RE.-IN1RB.-IN2R*UT1R4UT2vcciTClO.liiFTXDRM)6. 集成 AD maxl87：max187是一个SPI串行总线的12位A/D,单+5V电源工作 低功耗：关断模式下2uA, 5mA操作电流。最大功耗7.5mW。vccTC34.3uFLIAX1E7O.luFC3GNDVDDDCLKAINCSSHOWDOUTREFGND斗Pl.-5Pl.5Pl.47. LM358 运放：LM358内部包括有
8、两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电 源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下， 电源电流与电源电压无关。R?RsZIK i|vcc8. GPRS 模块：选用华为的GTM900C,9太阳能供电系统：根据以上选型计算系统平均功率为6.588W,假设每5分钟发送一次数据，每 次时长5s,全天24小时大约工作0.4h，得出24小时内消耗6.588*0.4=2.6352wh,假设当地最多8天没有足够光照，则8天电池需输 出21wh的电量，因为市场上没有电压为5V的电池，所以用电压为12V的铅 酸蓄电池,这种电池市场上较为常见,并考虑电源不能完全耗尽,得
9、出大约 需要3AH的电源。太阳辐射能量为1.369W每平方米，假设当地每日平均日 照时间为4h，则一天内每平方米太阳辐射能量约为llwh，要求一天内太阳 能电池板为电路板提供电源外，还要为铅酸蓄电池冲入足够的电量，则太阳 能电池板至少提供(2.63+4*12)/3=12.6W的功率，考虑到能量转换的效率和 市场上太阳能电池板的产品选择功率为 20W， 12V。三、电路原理图vocK.2(AD21 MJ/ADlj M 4Alrf j HJi：AD=.l M.-SrAMj KJTAirj EaATP) AL&PSOGi KE?W.-LSI W.-f(Al4i H.J(AL3l K +；Al2j K
10、U(ALLI K!.2i；ALaiM. i(A9) P2.a(AS.ld：F?t.LPL:SJWDCCTJtrGKDY*vcc:aSTT 0 clo -JJ ovCSO-RA五、 程序设计1. 程序流程图EXO = 1;/开外部中断sleep();/调用 sleep 进入睡眠。 void sleep(void)PCON |= OxO1;void INT0_Rou tine(void) int errup t 0/中断服务程序 int a=0;/应答标志位P1.7=l;/打开继电器while(a=0)a=1;MAX187read();/启动 AD 转换Rs3232send();/发送数据Rs32
11、32res();/等待接收应答信息a=sbuf; /检测应答wr i t e_ 1 3 0 7byt e ( ) ；/ /应答无误，校正1 3 0 7P1.7=0; /关断继电器 main(); /进入睡眠模式 /MAX187串行12位模数转换/ unsignedint MAX187read(void) sbit MAX187_DO二P7;sbit MAX187_CS二P5;sbit MAX187_SK=P1 飞；ucharH,L,i;uint count; /16 位变量MAX187_CS=0; /低电平有效，开始转换MAX187_SK=1;MAX187_SK=0;H=0; /高位变量清零
12、for(i=0;i4;i+) /高 4 位MAX187_SK=1;if(MAX187_DO) H+; /位标量，如为1则H加1,如为0则跳过MAX187_SK=0;if(i!=3)H=1; L=0;for(i=0;i8;i+) /低8位 MAX187_SK=1;if(MAX187_DO) L+; /位标量，如为1则L加1,如为0则跳过MAX187_SK=0;if(i!=7)L=1; MAX187_CS=1; count=H; count=(count8)|L; return count; /向1307 写一个字节/ void write_1307byte(unsigned char date)
13、 sbi tsdio_ out 二Pl;sbi tsclk 二P2;sbitcs 二P3;unsigned char i;sdio_out;CS=1； /片选for(i=0x01;i!=0x00;i=1) if(date&i) sdio_1;elsesdio_0;sclk_1;sclk_0;cs=0;/*读一个字节*/unsigned char read_1307byte()sb it sdio_in 二Pl;sbi tsclk 二P2;sbi tcs 二P3;unsigned char i,date=0; sdio_in;CS=1；for(i=0;i8;i+)if(read_sdio) dat
