2021年10月14日 | 基于51单片机的超声波液位控制器设计

一.硬件方案

利用超声波传输中距离与时间的关系，采用8051单片机进行控制及数据处理，设计出了能精确测量两点间距离的超声波液位检测系统。并通过液位的高低开，通过控制继电器，选择注水或者放水。

主要由51单片机+HC-SR04超声波传感器+LCD1602液晶+水泵+按键+蜂鸣器+继电器设计而成；如图：

二.设计功能

（1）本设计中液晶显示有4个字母，分别为

H------容器的最高水位设定值（不能高于实际高度）

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（在实际演示中，障碍物离探头越近，液晶C显示越大，因为障碍物好比液面，离探头近了说明水位高了）

（2）如果容器实际高度D你设置为1米，那么C液体的高度最高能测到98cm,因为探头的盲区在2cm左右。如果D设为2米，那么最高能测到1.98m。

（3）按键功能分别为：设置键 增加键 减小键 复位键。

（4）三个指示灯的分别功能为：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。

（5）当液位高于或者低于设置值，蜂鸣器报警；

（6）当液位高于最高水位设定值，排水继电器打开；当液位低于最低水位设定值，注水继电器打开；

三.设计原理图

(1)原理图主要采用AD软件进行设计,如图：

(2)PCB,如图：

四.软件设计

主程序源码

/*********************************************************/

void main(void)

{

initIO();//初始化IO端口

delay500ms(); //启动延时，给器件进入正常工作状态留够时间

initLCD1602(); //LCD初始化

putLineCharsToLCD1602(lineOne, 8, 8, "D:000cm ");//显示distance （总）距离（检测探头到水库底部的距离）D

putThreeCharToLCD1602(lineOne, 8 + 2, uiD);//显示三位数值

putLineCharsToLCD1602(lineOne, 0, 8, "H:000cm ");//显示设定的最高报警水位H

putThreeCharToLCD1602(lineOne, 0 + 2, uiH);//显示三位数值

putLineCharsToLCD1602(lineTow, 0, 8, "L:000cm ");//显示设定的最低报警水位L

putThreeCharToLCD1602(lineTow, 0 + 2, uiL);//显示三位数值

putLineCharsToLCD1602(lineTow, 8, 8, "C:000cm ");//显示当前CURRENT水位C

initTimer0();//初始化定时器0

initTimer1();

//阀门动作：初始先排水

io_Control_Inlet = isio_Control_Inlet_OFF;

io_Control_Outlet = isio_Control_Outlet_ON;

g_flagSwitch = isNo;

while(1)

{

io_US_TX = 1;        //启动超声波模块信号

delay10us();

io_US_TX = 0;

while(io_US_RX == 0);//等待计时开始

TR0 = 1;    //开启定时器0，计时开始

IT1 = 1; //设置外中断INT1输入信号模式(1:Falling only仅下降沿有效 0:Low level低电平有效)

EX1 = 1;                        //使能外中断INT1

while(EX1 == 1 && g_flag == isNo)//等待中断或超时退出

{

uchar ucKeyValue = GetKey();//在等待中检测按键

if(ucKeyValue) execute_key_task(ucKeyValue);//如果有键按下则执行按键任务

}

if(CalculatedWaterLevel() == isNo) continue;//计算水位，如果超出范围返回isNo并重新循环

TR0 = 0;//暂时关闭定时器0

//清零定时器和计数变量以及标志

TL0 = 0;

TH0 = 0;

g_flag = isNo;

ucCount = 0;

g_flag05s = isNo;

TR0 = 1;//打开定时器0

while(g_flag05s == isNo)//延时0.52秒，以防止此期间返回的超声波产生错误信息，并使显示变化放慢，保证视觉效果

{

uchar ucKeyValue = GetKey();

if(ucKeyValue) 

{

if(ucKeyValue == DATA_KEY_DEC)

{

g_flagBeepTimer = isNo;//用减小按键取消报警标志

}

execute_key_task(ucKeyValue);//如果有键按下则执行按键任务

}

}

TR0 = 0;//暂时关闭定时器0

//清零定时器和复位标志

TL0 = 0;

TH0 = 0;

g_flag = isNo;

//-----------------------------------

//水箱清洗提示：

if(g_flagBeepTimer == isYes)

{

buzzerCall();

//用减小按键取消报警标志

}

//-----------------------------------

}

}