基于单片机的超声波测水位报警系统--毕业论文

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1、基于单片机的超声波测水位报警系统系别：机电工程系专业班级：机械电子工程姓名：指导教师：时间：01目录摘要11绪论21.1项目研究背景及意义22总体设计方案及论证22.1总体方案设计23硬件实现及单元电路设计33.1主控制模块33.2电源设计43.3超声波测试模块43.3.1超声波的特性53.3.2超声波换能器63.4超声波传感器原理83.5测距分析123.6时钟电路的设计133.7复位电路的设计133.8声音报警电路的设计143.9显示模块144软件设计154.1主程序工作流程图155总结176参考文献17附录18

2、附件1：原理图18附件2：程序19附件3：元件清单29附件4：实物图3011摘要STC89C52是STC系列单片机里应用比较广泛的一款，在自动控制领域里享有很高的价值，以其易用性和多功能性受到了广大电子设计爱好者的好评。本次设计主要是利用STC89C52单片机、超声波传感器完成测距报警系统的制作，以STC89C52为主控芯片，利用超声波对距离的检测，将前方物体的距离探测出来，然后单片机处理运算，与设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，STC89C52发出指令控制蜂鸣器报警。关键词：超声波传感器STC

3、89C522911绪论1.1项目研究背景及意义由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因

4、此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。2总体设计方案及论证2.1总体方案设计本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、按键控制、四位数码管

5、显示、报警等子模块。电路结构可划分为：超声波传感器、蜂鸣器、单片机控制电路。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。系统采用STC89C52单片机作为核心控制单元,当测得的距离小于设定距离时，主控芯片将测得的数值与设定值进行比较处理。然后控制蜂鸣器报警。系统总体的设计方框图如图

6、1所示。291电源STC89C52主控制器模块超声波传感器模块按键控制4位数码管显示模块蜂鸣器报警模块图1系统方框图3硬件实现及单元电路设计3.1主控制模块主控制最小系统电路如图2所示。图2最小系统硬件电路总设计见图3，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件：STC89C52、超声波传感器、按键、四位数码管、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路。其中D1为电源工作指示灯。电路中用到3个按键，一个是设定键,291一个加键，一个减键。图3总设计电路图3.2电源设计电源部分的设计采用+5V电源供电。3.3超声波测试模块超声波

7、模块采用现成的ＨＣ－ＳＲ０４超声波模块，该模块可提供2cm-500cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理：采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号;模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。实物如下图4。其中VCC供5V电源，GND为地线，TRIG触发控制信号输入，ECHO回响信

8、号输出等四支线。291图4超声波模块实物图超声波探测模块HC-SR04的使用方法如下：IO口触发，给Trig口至少10us的高电平，启动测量；模块自动发送8个40Khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口Echo输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间，测试距离=（高电平时间*340）/2，单位为m。程序中测试功能主要由