【正文】 介質(zhì) ,包括固體 ，因此能實現(xiàn)完全非接觸測。激光式液位檢測儀由激光發(fā)射器、接收器及測量控制電路組成 。 因此 本課題測量部分 選擇方案（ 3） 。 本系統(tǒng)的無線遠程通信功能是通過用 SIM 900A模 塊來實現(xiàn)的，當單片機接收到超聲波所檢測道德數(shù)據(jù)之后并將其 轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號后通過串口送給 SIM 900A 模塊，然后 SIM 900A 模塊將這個信息發(fā)送 給已經(jīng)設置好的手機號碼，接收號碼將通過短信的形式讀取報警內(nèi)容。本課題 所 用到 的是 宏 晶 公司 生產(chǎn)的 AT 系 列單片機。 超聲波 電路 超聲波測距原理： 超聲波是一種頻率超過 20KHz的機械波。 ② 模塊自動發(fā)射 8個 40khz 的方波，并檢測信號是否有返回。該單片機的工作電壓范圍為 ,工作溫度范圍為 07 攝氏度，工作頻率范圍為 08MHz[4]。 第 2 引腳： VDD 接 5V正電源。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 11 頁 共 61 頁 第 16 引腳：背光源負極。 表 DB9 管腳說明 引腳號 引腳名 說明 1 DCD 數(shù)據(jù)監(jiān)測信號線，用來表示 DXE 已接通通信鏈路，告知 DTE 準備接收數(shù)據(jù) 。 本系統(tǒng)的無線遠程通信功能是 通過用 SIM 900A 模 塊來實現(xiàn)的，當單片機接收到超聲波所檢測道德數(shù)據(jù)之后并將其 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后 通過串口 送給 SIM 900A 模塊， 然后 SIM 900A模塊 將這個 息通過 AT 指令 發(fā)送 給已經(jīng)設置好的手機號碼，接收號碼將通過短信的形式讀取報警內(nèi)容。 如果需要 VBAT去電后保持實時時鐘，請外接備份電池或電容； 如果不需要保存實時時鐘，請外接 uf級電容，推薦 。 SFR 和 SBIT 兩個關(guān)鍵字對 SFR 進行存取。通過單片機的 A/D 轉(zhuǎn)換計算出超聲波從發(fā)射至接收所用的時間 。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 18 頁 共 61 頁 主 程 序 入 口 地 址T 1 中 斷 入 口 地 址T 0 中 斷 入 口 地 址外 中 斷 0 入 口 地 址等 待接 收 到 回 波關(guān) 閉 計 數(shù) 器 ， 清 中 斷將 數(shù) 值 移 入 處 理 單 元接 收 成 功 標 志 1 圖 程序初始化流程圖 圖 外中斷 0流程圖 T1 中斷，用于發(fā)射超聲波用，超聲波發(fā)生子程序的作用是通過 端口發(fā)送 8 個左右的超聲波信號頻率約 40KHz 的方波，脈沖寬度為 12us 左右，同時把計數(shù)器 T0打開進行計時。 } TX=0。此時單片機開啟測距計數(shù)器處于等待狀態(tài)，當測到有反射波時，計數(shù)器開始計數(shù)，到最后一個脈沖到達時，單片機發(fā)射信號使系統(tǒng)自動關(guān)閉測距計數(shù)器，然后在 單片機內(nèi)部進行計算，最后通過 LCD 顯示所測的距離，如果沒有反射波返回，模塊內(nèi)部繼續(xù)發(fā)射脈沖，直到檢測到有反射波返回 [8]。 主程序模塊如 圖 所示 。 由于 單片機系統(tǒng) 己被完全集成到 uVision4 的集成開發(fā)環(huán)境中，使得該集成開發(fā)環(huán)境包含： C 編譯器、匯編器、實 時操作系統(tǒng)、庫管理器和仿真調(diào)試器等工具而讓在線編程更加容易。 SIM部分設計注意如下： SIM_VDD：需要并 100或 220nF電容，以穩(wěn)定電源輸出，減小紋波； SIM_DATA：建議并 pF級電容， 防止高頻干擾； SIM_RST: 建議并 nF級電容，防止高頻干擾； PCB布局、 Layout時，注意 SIM卡卡座盡量靠近模塊，不要擺放過遠，走線過長，導致無法識別 SIM卡。 8 CTS 允許發(fā)送信號線，用來表示 DCE 準備接收 DTE 的數(shù)據(jù)，是對 RTS 的響應。 A Bb e e p R 6 1 K B CE12132V 18 5 5 0 + 5 V 圖 蜂鳴器報警電路 串行與無線通信電路 超聲波模塊內(nèi)部由芯片 MXA232 來進行電壓轉(zhuǎn)換， MAX232 是一種雙組驅(qū)動器 /接收器，片內(nèi)含有一個電容性電壓發(fā)生器以便在單 5V電源供電時提供 電源， 這就是說，如果你想用單片機和 PC 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 13 頁 共 61 頁 機通過串口進行通信，盡管單片機有串行通信的功能，但單片機提供的信號電平和 RS232 的標準不一樣，因此要通過 MXA232 這種類似的芯片進行電平轉(zhuǎn)換。 第 7～ 14 引腳： D0～ D7 是與單片機 相接的 8位雙向數(shù)據(jù)線。目前字符型液晶顯示模塊已然是單片機硬件設計中最常用的 顯示器件了， LCD1602 顯示字母和數(shù)字比較方便，不僅 控制簡單，較低成本，而且開發(fā)起來也比較容易 ， 它能使整體電路更加的簡化，操作更加的方便 。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算得到公式， S=高電平時間 *聲速 /2。測 量精度可達到 3mm（本作品因測量工具限制，測量精度在 10mm）。 其 最小系統(tǒng) 如圖 所示： 圖 STC89C52 最小系統(tǒng) 該芯片為 52 內(nèi)核 8 位單片機，兼容 Intel 等 52 內(nèi)核單片機，支持 ISP 下載，適用于常用檢測控制電路。 經(jīng) 過這多年 的開 發(fā)與 完善 ，使它 具有了 體積 小、質(zhì)量 輕、價 格便 宜 、 有利于 學習和 開發(fā) 的各 個優(yōu) 點 。 3 通訊控制模塊 的選擇 測量站和監(jiān)測站之間使用無線通訊模塊來實現(xiàn)連接。一般來說 ,超聲波位移測量無須有運動的部件 ,所以在安裝和維護上占有很大的優(yōu)越性。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和微處理技術(shù)的迅速發(fā)展 ， 微波檢測技術(shù)從長期停滯不前的原理性、實驗性研究階段 ,迅速進入工程實用和產(chǎn)業(yè)化階段。因此 ， 測液位可通過測量射線在穿過液體時強度的變化量來實現(xiàn) 。 該系統(tǒng)通過對城市河道水位進行實時監(jiān)測，來進行對城市河道水位情況的記錄與分析。 水位數(shù)據(jù)分析和顯示： 測得的數(shù)據(jù)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后傳給單片機，然后單片機對這些數(shù)據(jù) 分析，將 河道實時水位 數(shù)據(jù)傳送到 LCD和報警器， 分別 進行數(shù)據(jù)的顯示和報警。 本課題的遠程監(jiān)測部分用的是 GSM 無線通信模塊。無論從精度還是可靠性方面，超聲波測距都做得比較好?，F(xiàn)在，國內(nèi)超聲波技術(shù)的發(fā)展也在日趨成熟，與國外先進測量技術(shù)相比，目前國內(nèi)的測量精度還有待提高。 近年來超聲波測量技術(shù)已明顯表現(xiàn)出 下列趨向： (1)、由定性的判斷缺陷的有無而發(fā)展為對缺陷的位置、大小、形狀、性質(zhì)進行定量判斷 ,并且利用各種成像技術(shù)直接顯示缺陷的二維、三維圖像； (2)、向在線自動檢測和儀器的智能化發(fā)展 ,其中非接觸超聲測試技術(shù)取得突破進展 。 隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展 ，遠程監(jiān) 測的 技術(shù)也 被廣泛 應用到了 各行各業(yè)，各個 領(lǐng)域。 近些年來 ， 對河道水位進行實時、準確的監(jiān)測越來越受到廣大人民群眾的重視。s phone screen, a change in the traditional wired, so that the whole Water level monitoring system better and more modern. Design introduces the basics of MCU, GSM, and Ultrasonic while the design of the relevant parts of the circuit diagram and software processes, software and hardware bination, detailing the entire system. Key words： MCU, GSM Modules, Ultrasonic. 陜西理工學院畢業(yè)設計 III 目 錄 1緒論 ................................................................................... 1 2系統(tǒng)方案 選擇和論證 ............................................................. 4 3硬件設計及實現(xiàn) .................................................................... 6 單片機最小系統(tǒng) ................................................................................... 6 超聲波電路 ........................................................................................... 6 LCD 顯示電路 .................................................................................... 10 報警電路 ............................................................................................ 12 串行與無線通信電路 ......................................................................... 12 4軟件設計 ............................................................................ 15 開發(fā)環(huán)境 與 主程序 設計 ...................................................................... 15 數(shù)據(jù)處理采集 程序設計 ...................................................................... 19 顯示 程序設計 ...................................................................................... 19 SIM 900A 程序設計 ............................................................................ 20 5系統(tǒng)調(diào)試 ............................................................................ 25 硬件電路調(diào)試 ...................................................................................... 25 軟件仿真調(diào)試 ...................................................................................... 28 總 結(jié) .............................................................................................................. 31 致謝 ...............................................