摘 要：介紹一種利用單片機(jī)及GsM無線收發(fā)模塊構(gòu)成的水位顯示及遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，設(shè)計一種簡易的水位檢測方法以測得水位的狀況，通過單片機(jī)顯示系統(tǒng)在水位現(xiàn)場以LED的方式顯示出來，并通過與之相連的GSM模塊將水位信息以一種無線的方式發(fā)送給遠(yuǎn)程終端，起到檢測的作用。

引 言
供水系統(tǒng)中的水塔和高位水池等設(shè)備由于所處地勢高，上下極為不便，有時水即將用完也不知道，造成需用水時卻無水可用的情況。此外，在向池中注入水的過程中，由于不知道水位的情況，也就無法控制注水量的多少，這會嚴(yán)重影響正常的工作效率。為此需要對水位進(jìn)行自動顯示、監(jiān)測和報警。傳統(tǒng)的水位檢測系統(tǒng)一般通過有線方式與監(jiān)控中心取得聯(lián)系，這種方式不但維護(hù)起來困難，而且在很大程度上限制了其在時空上的拓展性。采用GSM模塊與單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)則能夠解決以上的問題。通過單片機(jī)的并行I／0口可以很方便的實現(xiàn)水位的顯示功能�，F(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)的特點，用戶無需另外組網(wǎng)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時為客戶節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)費用和維護(hù)費用。當(dāng)采用GSM模塊時，就可以通過一種無線通信的方式以實現(xiàn)遠(yuǎn)程終端監(jiān)控和報警的功能。

1 水位的測試及顯示系統(tǒng)
水位的測試通常有兩種方法；超聲波水位探測儀和干簧管式水位顯示儀。這兩種方法雖然可行但不切實際，本文設(shè)計了一種簡易的水位檢測方法。該水位檢測部分由絕緣支架、電極、導(dǎo)管和浮球幾部分構(gòu)成，如圖1所示。浮子由1個直徑15 cm的不銹鋼球與1根長105 cm、外徑15 mm的不銹鋼管焊接而成。導(dǎo)管是一根外徑20 mm、內(nèi)徑17 mm的PVC塑料管。支架由長80 cm的電工導(dǎo)軌制作而成。其余部分安裝在1個長25 cm、寬20 cm、厚5 cm的塑料盒內(nèi)。

水位測試系統(tǒng)與單片機(jī)的并行I／0口、電阻、電源及LED發(fā)光二極管共同組成水位檢測顯示系統(tǒng)，如圖2所示。

電極K1、K2和K3的另一端分別與單片機(jī)的并行I／C口P1．1、P1．2和P1．3相連，而對應(yīng)的l／O口則通過電阻串LED接電源的正極。當(dāng)水位達(dá)到水滿位置時，此時通過水的導(dǎo)電，電極開關(guān)K1、K2和K3都導(dǎo)通，相應(yīng)Pl口接地置低，3個發(fā)光二極管都點亮；當(dāng)水位達(dá)到正常水位時，K2和K3導(dǎo)通，而K1斷開，相應(yīng)P1．2和P1．3置低，2個二極管點亮;當(dāng)水位達(dá)到缺水位置時，此時只有K3導(dǎo)通，對應(yīng)只有IJFD3被點亮。通過二極管燈點亮個數(shù)的顯示，在現(xiàn)場給水池注水時，就能很清楚的知道水位的狀況，這樣就能夠正確的注水了。

2 水位遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)硬件組成
水位遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)實際是一個無線數(shù)據(jù)的收發(fā)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是通過現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的傳送。它主要由兩部分組成，即微控制器芯片89C2051和GSM無線短信芯片G100A。

2．1 微控制器
微控制器采用Atrnel公司推出的一種小型單片機(jī)89C2051，其片內(nèi)含有2 KB的Flash程序存儲器和128 B的片內(nèi)RAM。89C2051共20引腳，其中P1口8腳，可以作為一般的準(zhǔn)雙向端口，在引腳的驅(qū)動能力上，具有很強(qiáng)的下拉能力，工作電壓為2．7～6 V。當(dāng)工作電壓在3 V時，電流相當(dāng)于6 V工作時的1／4,空閑時為1 mA，掉電時僅為20 nA。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。主要特點為采用Flash存儲器技術(shù)，其軟件、硬件與MCS-51完全兼容，程序的電可擦寫特性，使得開發(fā)與試驗比較容易。

2．2 GSM無線短信芯片
GSM無線短信模塊G100A是由北京捷麥公司推出的，該模塊采用全SMT組裝，工藝先進(jìn)、可靠性高，工作電壓范圍為5～15 v。其內(nèi)置的德國西門子公司GSM模塊Tc35使得模塊操作簡單，無須學(xué)習(xí)復(fù)雜的GSM模塊AT指令集。G100A的串口具有TTL、RS232和RS485半雙工三種形式，標(biāo)準(zhǔn)配置為RS232。

2.3 系統(tǒng)硬件接口連接
整個水位遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)構(gòu)成，其中上位機(jī)主要是指移動終端即手機(jī)，而下位機(jī)是由GSM無線收發(fā)模塊及與其相連的單片機(jī)構(gòu)成，其電路連接原理圖如圖3所示。

下位機(jī)安裝在水池附近，而微控制器C2051與G100A之間是通過串口RS232相連的，即TX、RX和GND三條線，圖3中以網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號相連。由于各自的工作電壓不太一樣，在這里采用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3232以實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。單片機(jī)的并行I／O口通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號P1．1、P1．2和P1．3分別與水位測試系統(tǒng)中的電極按鍵K1、K2和K3的一端相連。當(dāng)水位在不同狀態(tài)時，由于按鍵的作用使得對應(yīng)的P1．1、Pl_2和P1．3電平的狀