申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2020-01-15

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN111142450B

主分类号：G05B19/042

分类号：G05B19/042

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.14#授权;2020.08.04#实质审查的生效;2020.05.12#公开

摘要：一种基于双单片机的水质数据采集存储系统及方法，该方法基于水质数据采集存储系统实现，所述的水质数据采集存储系统主要包括共同控制整个系统的STC12C5A60S2双单片机，G5V继电器，MAX3232双收发器，RS232接口，RS232RS485转换器，CH376S文件管理控制芯片，TF卡等。本发明采用“主机‑从机”的设计方案，在配置MAX3232收发器的基础上，使用带多串口的STC12C5A60S2双单片机进行水质传感器数据采集，且通过使用RS232RS485转换器增强系统工作稳定性，同时利用CH376S文件管理控制芯片进行水质数据信息存储。此外，通过采用“采样前供电‑采样后断电”的设计方案，在保证正常向传感器供电的基础上有效地节省了电力。本发明可实现水源地水质数据的连续采集、自动存储，提高数据采集的稳定性，并保证了数据的准确性。

主权项：1.一种基于双单片机的水质数据采集存储系统实现的水质数据采集存储方法，其特征在于，该方法基于水质数据采集存储系统实现，在水源地特殊环境中，能够连续采样、自动存储水质传感器数据信息；所述的水质数据采集存储系统主要包括共同控制整个系统的STC12C5A60S2双单片机、G5V继电器S1、MAX3232双收发器、RS232接口S4、RS232RS485转换器S5、CH376S文件管理控制芯片S8、TF卡S9；所述的STC12C5A60S2双单片机中的STC12C5A60S2单片机主机S2作为主控单片机，具有双串口，主要完成传感器数据的采集，同时控制继电器启闭；所述STC12C5A60S2双单片机中的STC12C5A60S2单片机从机S7作为辅助单片机，具有双串口，主要完成传感器数据的存储工作；所述的G5V继电器S1，其工作状态由STC12C5A60S2单片机主机S2控制，以控制传感器的供电状态；当所述的STC12C5A60S2单片机主机S2的引脚P1.4为低电位时，G5V继电器S1保持断开状态，此时传感器不通电；为高电位时，G5V继电器S1保持闭合状态，此时传感器通电；STC12C5A60S2单片机主机S2判断供电时间是否到达，若是，则G5V继电器S1闭合，并开始向传感器供电；若否，则继续等待供电时间到达；所述MAX3232双收发器中的MAX3232主机收发器S3，连接于STC12C5A60S2单片机主机S2，用于降低系统功耗，且内置静电保护电路，保护电气元件不受人体静电损害；所述MAX3232双收发器中的MAX3232从机收发器S6，连接于STC12C5A60S2单片机从机S7，用于降低系统功耗，且内置静电保护电路，保护电气元件不受人体静电损害；所述RS232接口S4，连接于MAX3232主机收发器S3，用于在传感器数据采集过程中进行串行通信；所述的STC12C5A60S2单片机主机S2分别与G5V继电器S1、MAX3232主机收发器S3连接，MAX3232主机收发器S3分别与RS232接口S4、MAX3232从机收发器S6连接，RS232接口S4与RS232RS485转换器S5连接，MAX3232从机收发器S6依次与STC12C5A60S2单片机从机S7、CH376S文件管理控制芯片S8、TF卡S9连接；所述的RS232RS485转换器S5连接于RS232接口S4，用于RS232和RS485之间的串口通信信号转换，RS232RS485转换器S5的A和B接口将传感器返回的数据依次通过RS232接口S4的引脚3、MAX3232主机收发器S3发送到STC12C5A60S2单片机主机S2的引脚P4.6后进行数据融合；所述CH376S文件管理控制芯片S8，连接于STC12C5A60S2单片机从机S7，用于将传感器数据写入TF卡S9中，可自动识别TF卡S9的连接和断开，读写速度快，支持低功耗模式；所述TF卡S9，连接于CH376S文件管理控制芯片S8，用于实时存储传感器数据；所述的水质数据采集存储方法具体包括以下步骤：步骤1：启动水质采集存储系统的数据采集程序后进行参数初始化，具体包括时间初始化，即将时间设定为当前北京标准时间；同时，将STC12C5A60S2单片机主机S2的引脚P1.4设定为低电位，此时G5V继电器S1为断开状态，传感器未通电；步骤2：建立工作模式，以轮询的方式进入主循环程序；步骤3：STC12C5A60S2单片机主机S2判断是否达到供电时间，若是，G5V继电器S1闭合，开始向传感器供电；若否，继续等待供电时间；所述供电时间相对于采样时间提前至少一分钟；步骤4：STC12C5A60S2单片机主机S2判断是否达到采样时间，若是，STC12C5A60S2单片机主机S2的引脚P3.1通过MAX3232主机收发器S3向RS232接口S4的引脚2发送传感器指令，然后通过RS232RS485转换器S5的A和B接口将传感器指令发送到传感器，等待传感器返回数据；若否，继续等待采样时间；步骤5：传感器返回的数据通过RS232RS485转换器S5的A和B接口发送到RS232接口S4的引脚3，然后通过MAX3232主机收发器S3发送到STC12C5A60S2单片机主机S2的引脚P4.6；步骤6：STC12C5A60S2单片机主机S2判断数据格式是否正确，若是，提取所接收传感器数据中的有效数据位，并融合当前时间信息和有效数据位，即融合后的数据是包括当前时间信息和有效数据位的数据信息；若否，融合当前时间信息和错误标志位F，即融合后的数据是包括当前时间信息和错误标志位F的数据信息；所述的错误标志位F用于提示用户所采集的数据信息有误，需要及时进行解决和处理；步骤7：STC12C5A60S2单片机主机S2的引脚P1.3将融合后的数据信息依次通过MAX3232主机收发器S3、MAX3232从机收发器S6发送到STC12C5A60S2单片机从机S7的引脚P4.6，然后通过STC12C5A60S2单片机从机S7的引脚P0.6发送到CH376S文件管理控制芯片S8的引脚SDID2，接着通过CH376S文件管理控制芯片S8的引脚SD_DI发送到TF卡S9的引脚Data0DO，以TXT文件的形式进行数据信息存储；步骤8：G5V继电器S1恢复断开状态，停止向传感器供电；步骤9：在下一个循环内，重复步骤3-步骤8，操作人员可通过读取TF卡中的文件内容以获取所采集的传感器数据信息。

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