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2021年09月14日 | 43-基于51单片机超声波液位控制器设计
2021-09-14 来源：eefocus
具体实现功能
系统由AT89C52单片机+HC-SR04超声波测距模块+LCD1602液晶屏+继电器+LED灯指示及蜂鸣器报警模块+按键模块+电源构成。
具体功能：
1、由HC-SR04超声波测距模块测量并用LCD1602显示液位；
2、可以通过按键设置液位范围；
3、当水位高于水位上限的时候，水位高报警，继电器控制水泵停止加水；
4、当水位低于水位下限的时候，水位低报警，单片机控制水泵开始加水。
液晶显示有4个字母：
H------容器的最高水位设定值
L------容器的最低水位设定值
D-----容器实际高度（可以设置）
C-----容器内液体的高度
按键：设置键、增加键、减小键、复位键
指示灯：红色----超过设定的最高水位H
黄色-----低于设定的最低水位L
绿色----最高H和最低L中间
设计背景
大型水箱是很多公司生产过程中必不可少的部件，它的性能和工作质量的优良不仅仅对生产有着巨大的影响，而且也关系着生产的安全。在过去，大量的对水箱操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控水箱的环境，夜间的监控等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监测器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。所以，对水箱控制，如果能够使用精密的而且完全会严格按照生产规定运行的自动化系统，可以最大限度的避免事故的几率，同时也能节省资源并能有效提高生产的效率。
从水资源节约方面考虑，以往的人工控制在很多情况下，造成资源不必要的浪费，大部分原因是水箱内部水位没有及时的反馈信息到操作员，从而使控制上有一定的延迟，从而造成了水量过多或者没能及时补水而导致资源的浪费或生产出现异常。而对水箱水位的监控以及自动化的引入可以很好的改善补水过多和及时补水的情况，可以很好的节约资源有效的降低成本。
单片机，一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分，它的诞生使众多自动化控制系统得以实现。80C51以它功能强大，设计简单，制造廉价，支持指令集较多。所以应用到众多嵌入式系统开发中。
综上所述，可以看出对本课题水箱液位检测系统设计的研究有着重要的意义。
硬件设计
超声波水位传感器是利用空气声学回声测距原理来进行水位变化测量的新型水位测量仪器。由收发共用换能器发射一声脉冲、经声管传声遇水界面产生反射，回波经由同一换能器接收。测得声波在空气中的传播时间及现场声速，算出换能器发射面至水面的距离，依据换能器安装基准面及水位零点得到水位值。特点是非接触测量，无需建造水位测井，安装方便，自动测量；具有声速补偿；RS-485数据输出。
软件设计
主程序主要完成初始化和协调子程序调用的工作。首先要完成单片机存储系统的初始化，然后开始发射超声波并启动计时器，等接收电路接收到超声波信号后，引发单片机内部中断。计时完毕后主程序开始处理数据，最后做出相应的动作。
原理图
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。
程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。
仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
史海拾趣
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