基于51单片机超声波测距测液位及报警设计

**单片机设计介绍， 基于51单片机超声波测距测液位及报警设计

一 概要

  基于51单片机的超声波测距测液位及报警系统是一种用于测量储液罐或水箱中液位高度并进行液位监测和报警的设备，以下是一个基本的设计介绍：

硬件部分：

1. 51单片机：选择适合的51系列单片机，如AT89S52。
2. 超声波传感器：用于测量液面高度，常见的超声波传感器包括：HC-SR04、JSN-SR04T等。
3. 显示屏：LCD液晶显示屏或LED显示屏，用于实时显示液位高度和报警信息。
4. 报警器：如蜂鸣器、灯光等，用于发出报警信号。
5. 其他组件：电源、连接线、继电器等。

软件部分：

1. 程序设计：使用汇编语言或C语言编写嵌入式程序，实现超声波信号的采集、处理和液位高度的计算。
2. LCD显示：将液位高度实时显示在LCD液晶屏上，包括数字显示和图形显示。
3. 报警策略：若液位高度超过设定的阈值范围范围，则通过报警器进行警报。
4. 数据存储：将测量到的液位高度和报警信号等数据保存在单片机的存储器中，以备后续查询和处理。

系统工作流程：

1. 通过超声波传感器采集液位高度的数据。
2. 单片机对采集到的数据进行处理和分析，实现液位高度的计算和显示。
3. 判断液位高度是否超出设定的阈值范围，如果超出设定范围，则通过报警器进行警报。
4. 将液位高度的测量数据和报警信号通过LCD液晶屏实时显示，可以方便用户观察液位变化和报警情况。
5. 进行数据保存，可以用于后续的液位管理和查询。

需要注意的是，液位监测和报警系统的设计应考虑到系统的稳定性、可靠性和安全性，确保液位监测和报警的准确性和及时性。然后对于液位监测精度和液位阈值等参数需要进行实验测试和调整，确保系统能够满足实际应用中的需求。

二、功能设计

本设计由STC89C52单片机电路+LCD1602液晶显示电路+超声波模块HC-SR04检测电路+LED指示灯电路+蜂鸣器报警电路+电源电路组成。

1、1602液晶显示液位。当水位超过50cm，红灯和蜂鸣器报警，当水位低于50cm，绿灯亮蜂鸣器不报警。

2、本设计的单片机核心电路具有上电复位电路、按键复位电路和晶振电路。

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25