【導(dǎo)讀】鐘、測繩等半自動(dòng)測量工具。這些測量方法不僅會(huì)耗費(fèi)許多人力和物力資源，而且很容易造成很大。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著對社會(huì)勞動(dòng)成本的不斷增長，傳統(tǒng)的測量方法在許多。3000字的外文翻譯；步，傳統(tǒng)的河道水位測量方法在許多領(lǐng)域已經(jīng)不能滿足人們的要求。結(jié)合世界上應(yīng)用廣泛的全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)即。STC89C52RC單片機(jī)和GSMMODEM組成，通過超聲波對水位的監(jiān)控，借助最可靠、最成熟的GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以最直觀。的英文短消息，直接把報(bào)警距離的情況反映到用戶的手機(jī)屏幕上，一改傳統(tǒng)的有線方式，使整個(gè)水位監(jiān)測系統(tǒng)更加。設(shè)計(jì)中介紹了單片機(jī)、GSM、超聲波的基礎(chǔ)知識，同時(shí)設(shè)計(jì)出了相關(guān)的各部分電路原理圖以及

　　

【正文】 R 41 0 K + 5 V G N D 圖 LCD 與單片機(jī)接口電路 其中 LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的控制指令如 表 : 表 LCD1602 控制指令 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符存儲(chǔ)器地址 0 0 0 1 字符發(fā)射存儲(chǔ)器地址 8 置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 該顯示模塊的電路圖如圖 ： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 61 頁 V D DV 0R SR WED 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7AKV S S V C C V C C R 1 圖 3. 7 LCD1602 顯示模 塊電路圖 報(bào)警電路 蜂鳴器報(bào)警電路 圖 如圖 所示 。 本次 電路設(shè)計(jì)為低電平輸出時(shí)蜂鳴器響，高電平 時(shí)關(guān)閉（因?yàn)?單片機(jī)管腳的灌電流比拉電流容量大， 拉電流是數(shù)字電路給負(fù)載提供的電流，灌電流為負(fù)載反饋給數(shù)字電路的電流。）。 當(dāng) 腳輸出低電平時(shí)， PNP 型三極管 8550 導(dǎo)通，有集電極電流通過，蜂鳴器鳴響。當(dāng) ，三極管截止，蜂鳴器關(guān)閉 [5]。 A Bb e e p R 6 1 K B CE12132V 18 5 5 0 + 5 V 圖 蜂鳴器報(bào)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(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換， MAX232 是一種雙組驅(qū)動(dòng)器 /接收器，片內(nèi)含有一個(gè)電容性電壓發(fā)生器以便在單 5V電源供電時(shí)提供 電源， 這就是說，如果你想用單片機(jī)和 PC 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 61 頁 機(jī)通過串口進(jìn)行通信，盡管單片機(jī)有串行通信的功能，但單片機(jī)提供的信號電平和 RS232 的標(biāo)準(zhǔn)不一樣，因此要通過 MXA232 這種類似的芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 [6]MAX232 管腳圖 如圖 ： C 1 +V +C 1 C 2 +C 2 V T 2 O U T R 2 I NV C CG N DT 1 O U T R 1 I N T 1 I N T 2 I N123456789 R 2 O U T1 01 11 2 R 1 O U T1 31 41 51 6 圖 MAX232 管腳圖 連接 器使用的是 DB9， 其 管腳說明如表 。 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(zhǔn)備接收數(shù)據(jù) 。 2 RXD 接收數(shù)據(jù)信號線，通過 RXD 線， DTE 線接收從 DCE 發(fā)來的串行數(shù)據(jù) 。 3 TXD 發(fā)送數(shù)據(jù)信號線，通過 TXD 線， DTE 將串行數(shù)據(jù)發(fā)送給 DCE。 4 DTR 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)線，信號為有效狀態(tài)時(shí)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。 5 SG 信號地 6 DSR 數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)線，該信號有效狀態(tài)時(shí)，表明 DCE 處于可以工作狀態(tài)。 7 RTS 請求發(fā)送信號線，用來表示 DTE 請求 DCE 發(fā)送數(shù)據(jù)。 8 CTS 允許發(fā)送信號線，用來表示 DCE 準(zhǔn)備接收 DTE 的數(shù)據(jù)，是對 RTS 的響應(yīng)。 9 RL 振鈴提示信號線，當(dāng) DCE 收到交換臺(tái)信號時(shí)，該信號有效，通知發(fā)送短信。 本系統(tǒng)的無線遠(yuǎn)程通信功能是 通過用 SIM 900A 模 塊來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)單片機(jī)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(gè) 息通過 AT 指令 發(fā)送 給已經(jīng)設(shè)置好的手機(jī)號碼，接收號碼將通過短信的形式讀取報(bào)警內(nèi)容。 本 系統(tǒng) 中除 SIM 900A 模塊 是使用 +5V(1A)電源外，其余 部分的模塊 都使用 的是 +5V(3A)電 源 [7]。 模塊支持 。 SIM卡供電，根據(jù) SIM卡的類型自動(dòng)選擇輸出電壓，可以為177。10%或者 177。10%，該引腳最大輸出電流能力約為 10mA。 SIM部分設(shè)計(jì)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(shí)，注意 SIM卡卡座盡量靠近模塊，不要擺放過遠(yuǎn)，走線過長，導(dǎo)致無法識別 SIM卡。 其它引腳設(shè)計(jì) : STATUS：用于判斷模塊 是否為開關(guān)機(jī)狀態(tài)，開機(jī) 為高電 平， 關(guān)機(jī)后為低電平； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 61 頁 VRTC：電壓范圍 —，正常供電 3V。 如果需要 VBAT去電后保持實(shí)時(shí)時(shí)鐘，請外接備份電池或電容； 如果不需要保存實(shí)時(shí)時(shí)鐘，請外接 uf級電容，推薦 。 NRESET：硬件上復(fù)位，低電平有效。 推薦外接 100nF電容，這個(gè) 信號僅用于緊急復(fù)位，建議客戶作為預(yù)留使用，當(dāng)模塊無法關(guān)機(jī)時(shí)，最好還是通過 VBAT使能給模塊重新上電。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 61 頁 4軟件設(shè)計(jì) 開發(fā)環(huán)境 與 主程序 設(shè)計(jì) 開發(fā)環(huán)境 軟件設(shè)計(jì)部分采用 與 STC89C52 單片機(jī) 兼容的 的高級開發(fā)語言軟件 Keil uVision4。 它 是德國 Keil Software 公司研發(fā) 的單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)， 與單片機(jī)系統(tǒng)高度。通過類似于 C 語言的語法進(jìn)行 程序 的開發(fā)和設(shè)計(jì)。 由于 單片機(jī)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(shí) 時(shí)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。 Keil uVision4 編譯器在語言上的擴(kuò)展功能為用戶使用軟件資源提供方便，對于 8051 系列資源 C51 編譯器都可以進(jìn)行操作 。 SFR 和 SBIT 兩個(gè)關(guān)鍵字對 SFR 進(jìn)行存取。 Keil uVision4 的編譯器和高性能仿真器 ,支持應(yīng)用程序的調(diào)試。軟件界面如圖 。 圖 主程序 設(shè)計(jì) 將系統(tǒng)電路 通上電，同時(shí)單片 機(jī)手動(dòng)復(fù)位。同時(shí)開 始初始化單片機(jī) 的系統(tǒng)，硬件 連接部分可以 看出 P0口與 ~ 控制系 統(tǒng)的 LCCD 顯示模塊，將其 設(shè)置為 輸出口， LCD 顯示初始化。 然后初始 化第二串口所連 接的 SIM 900A 系統(tǒng)， 開定時(shí)器 中斷同時(shí)發(fā)射超聲波， 等到接收到超聲波 返回信號后響應(yīng) 外部中斷，然后將 計(jì)算過的測量 結(jié)果用 LCD 顯示出來， 單片機(jī)串口將數(shù)據(jù)發(fā)送至無線模塊 SIM 900A， SIM 900A 模塊通過 AT 指令控制將報(bào)警信息 發(fā)送給手機(jī)。 主程序模塊如 圖 所示 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 61 頁 開 始單 片 機(jī)系 統(tǒng) 初 始 化SIM 900A模 塊 初 始 化開 定 時(shí) 中 斷發(fā) 送 超 聲 波關(guān) 中 斷是 否 檢 測 到 水 位計(jì) 算 接 收 數(shù) 據(jù)LCD顯 示 數(shù) 據(jù)與 SIM 900A通 訊手 機(jī) 接 收報(bào) 警 信 息NY結(jié) 束 圖 主 程序流程 測距程序設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)的測量部分采用超聲波測距。通過單片機(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換計(jì)算出超聲波從發(fā)射至接收所用的時(shí)間 。系統(tǒng)定時(shí)發(fā)射超聲波，在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器， T0 中斷用來計(jì)數(shù)器溢出，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波的反射波時(shí)，中斷溢出標(biāo)志為零，讀取時(shí)間差，計(jì)算出距離。 系統(tǒng)軟件部分包括測距主程序、中斷子程序和其他子程序。 測距程序 流程圖如圖 所示。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 61 頁 初 始 化開 啟 測 距 計(jì) 數(shù) 器有 反 射 波 ？接 收 數(shù) 據(jù)關(guān) 閉 測 距計(jì) 數(shù) 器計(jì) 算 距 離顯 示 數(shù) 據(jù)發(fā) 射 數(shù) 據(jù)YN 圖 測距 程序流程圖 首先對程序進(jìn)行初始化，模塊內(nèi)部自動(dòng)發(fā)射 8 個(gè) 40KHz 周期脈沖，并檢測是否有回波。此時(shí)單片機(jī)開啟測距計(jì)數(shù)器處于等待狀態(tài)，當(dāng)測到有反射波時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，到最后一個(gè)脈沖到達(dá)時(shí)，單片機(jī)發(fā)射信號使系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉測距計(jì)數(shù)器，然后在 單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行計(jì)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]。 初始化過程 如 圖 所示 ： 首先 設(shè)置 T0定時(shí)器 的 工作模式為 16 位的定時(shí)計(jì)數(shù)器模式， 然后 置位總中斷允許位 EA，同時(shí)將 顯示端 P2 和 P0 清 0，再 調(diào)用超聲波發(fā)生子程序 ，讓它發(fā) 出一個(gè)超聲波脈沖，為 了 避免 直接波觸發(fā)， 此時(shí)需要 延遲 后， 再 打開 外部 中斷 0 接收返回的超聲波信號。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jì) 數(shù) 器 ， 清 中 斷將 數(shù) 值 移 入 處 理 單 元接 收 成 功 標(biāo) 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(gè)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(shí)把計(jì)數(shù)器 T0打開進(jìn)行計(jì)時(shí)。 外中斷 0流程圖 如圖 所示 。 超聲波模塊啟動(dòng)程序 ： void StartModule() //啟動(dòng)模塊 { TX=1。 for(i=0。i10。i++) //啟動(dòng)一次模塊 { _nop_()。 } TX=0。