基于单片机的水位控制系统(4)

2019-04-15 14:37

可以读忙信号,当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

第6脚:E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。 第7~14脚:D0~D7为8位双向数据线。 第15、16脚:BLA背光源正极;BLK背光源负极。 3.3.3 超声波模块简介

超声波测距模块可提供2cm-3.5m的非接触式距离感测功能。我们只需要提供一个周期10us的脉冲触发信号。该模块内部将发出8个40khz周期电平并检测回波。一旦检测到有会波信号则输出回响信号。回响信号是一个脉冲的宽度成正比的距离对象。可通过发射信号到收到回响信号时间间隔可以计算得到超声波模块距离水面的距离。

US-015超声波测距模块 ◆ 概述

US-015是目前市场上分辨率最高,重复测量一致性最好的超声波测距模块;US-015的分辨率高于1mm,可达0.5mm,测距精度高;重复测量一致性好,测距稳定可靠。US-015超声波测距模块可实现2cm~4m的非接触测距功能,供电电压为5V,工作电流为2.2mA,支持GPIO通信模式,工作稳定可靠。 ◆ 主要技术参数

表 3.2

电气参数 工作电压 工作电流 工作温度 输出方式 感应角度 探测距离 探测精度 分辨率 US-015超声波测距模块 DC 5V 2.2mA 0~+70度 GPIO 小于15度 2cm-400cm 0.1cm+1% 高于1mm(可达0.5mm)

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◆ 本模块实物图

◆ 接口说明

图 3.5 US-015接口

从左到右依次编号1,2,3,4。它们的定义如下: (1)1号Pin:接VCC电源(直流5V)。

(2)2号Pin:接外部电路的Trig端,向此管脚输入一个10uS以上的高电平,可触发模块测距。

(3)3号Pin:接外部电路的Echo端,当测距结束时,此管脚会输出一个高电平,电平宽度为超声波往返时间之和。 (4)4号Pin:接外部电路的地。 ◆ 测距工作原理

模块测距的时序如图3.6所示:

图3.6 US-015测距时序图

图3.6 表明:只需要在Trig管脚输入一个10US以上的高电平,系统便可发出8个40KHZ的超声波脉冲,然后检测回波信号。当检测到回波信后,通过Echo管脚

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输出。根据Echo管脚输出高电平的持续时间可以计算距离值。即距离值为:(高电平时间*340m/s)/2。

◆ 超过测量范围时返回值及测量周期

当测量距离超过US-015的测量范围时,US-015仍会通过Echo管脚输出高电平的信号,高电平的宽度约为80ms。如图3.7所示:

图3.7 超出测量范围返回值

测量周期:当接收到US-015通过Echo管脚输出的高电平脉冲后,便可进行下一次测量,所以测量周期取决于测量距离,当US-015距离被测物体很近时,Echo返回的脉冲宽度较窄,测量周期就很短;当US-015距离被测物体比较远时,Echo返回的脉冲宽度较宽,测量周期也就相应的变长。

最坏情况下,被测物体超出US-015的测量范围,此时返回的脉冲宽度最长,约为80ms,所以最坏情况下的测量周期稍大于80ms即可(取85ms足够)

4.硬件电路设计

图 4.1 系统硬件框图

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4.1 单片机最小硬件系统电路

图4.2 最小系统电路图

上图是单片机运行工作起来所必需的最基本电路组成。由电源电路和复位电路组成。电源电路向单片机供电,通常给单片机外接5V直流电源。复位电路产生复位信号,使单片机从固定的起始状态开始工作,完成单片机的启动过程。 4.2水位显示电路

液晶显示模块已作为很多电子产品的通用器件,如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到,显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中,一般的输出方式有以下几种:发光管、LED数码管、液晶显示器,如下图4.3:

图4.3 LCD水位显示电路

单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点:

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◆ 显示质量高

由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度,恒定发光, 而不像阴极射线管显示器(CRT)那样需要不断刷新新亮点。因此,液晶显示器画质高且不会闪烁。 ◆ 数字式接口

液晶显示器都是数字式的,和单片机系统的接口更加简单可靠,操作更加方便。 ◆ 体积小、重量轻

液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的,在重量比相同显示面积的传统显示器要轻得多。 ◆ 功耗低

相对而言,液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上,因而耗电比其它显示器要少得多。

液晶显示的原理是利用液晶的物理特性, 通过电压对其显示区域进行控制,有 电就有显示,这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点,目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域[6]。 4.3 水位调整及其报警电路

图4.4 水位调整及其报警电路图

图中BUZ1代表水泵,水位调整部分是为了让水位稳定在某一范围的,当超声波模块计算出到水面距离超出设定的最大值(水位最低)时,自动启动水位调整电路,通过软件程序控制水泵开关,以达到调整水位的功能。

当水位超出设定范围的最高值或最低值时,利用三极管驱动蜂鸣器报警并且Led

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