系統的功能分析

（末尾附文件）

具體框圖

原理圖

5V電源電路設計
本系統選擇5V直流電源作為系統總電源，為整個系統供電，電路簡單、穩定。DC為電源的DC插座，可以直接接USB電源線，一端插在DC插座上，另外一端可以插在5V電源上，如電腦USB、充電寶、手機充電器等等。LED為紅色LED燈，作為系統是否有點的指示燈，電阻為1K電阻，起到限流作用，保護LED燈，以防電流過大燒壞LED燈。SW為自鎖開關，開關按下后，紅燈亮，此時系統電源5V直流輸出。開關再次按下后，紅燈滅，此時系統電源無5V電源輸出。

HC-SR04超聲波避障傳感器電路設計
本設計選擇的超聲波模塊為HC-SR04 超聲波模塊，此本模塊性能穩定，測度距離精確。可以提供20-400cm的非接觸式距離感測功能，測量精度科大3mm，模塊包括超聲波發射器、超聲波接收器和控制電路。能和國外的SRF05,SRF02等超聲波測距模塊相媲美。模塊高精度，盲區（2cm）超近,穩定的測距是此產品成功走向市場的有力根據！此模塊完全謙容GH-311防盜模塊。
一、模塊主要技術參數：
（1）使用電壓：DC5V
（2）靜態電流：小于2mA
（3）工作電流：15mA
（4）工作頻率：40KHZ
（5）測量角度：15度
（6）電平輸出：高5V
（7）電平輸出：底0V
（8）探測距離：2cm-450cm
（9）高精度：可達0.3cm
（10）規格尺寸：452015cm
（11）輸入觸發信號：10uS的TTL脈沖
（12）輸出回響信號：輸出TTL電平信號，與射程成正比
二、模塊接線方式：
（1） VCC接5V電源
（2）trig（控制端）接單片機I/O口
（3）echo（接收端）接單片機I/O口
（4）GND接地線
三、注意事項
（1） TRIP引腳是內部上拉10K的電阻，用單片機的IO口拉低TRIP引腳，然后給一個10us以上的脈沖信號。
OUT腳為此模塊作為防盜模塊時的開關量輸出腳，測距模塊不用此腳！
（2）模塊應先插好在電路板上再通電，避免產生高電平的誤動作，如果產生了，重新通電方可解決。
四、超聲波模塊工作原理：
（1）采用IO觸發測距，給至少10us的高電平信號
（2）模塊自動發送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回
（3）有信號返回，通過IO輸出一高電平，高電平持續的時間就是超聲波從發射到返回的時間。
（4）測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S))/2;
（5）本模塊使用方法簡單,一個控制口發一個10US以上的高電平,就可以在接收口等待高電平輸出.一有輸出就可以開定時器計時,當此口變為低電平時就可以讀定時器的值,此時就為此次測距的時間,方可算出距離.如此不斷的周期測,就可以達到移動測量的值。
試驗證明HC-SR04 超聲波模塊性能優越，靈敏度高，滿足本設計要求。其模塊接口圖如下圖所示。

LCD1602液晶顯示模塊電路設計
LCD顯示器分為字段顯示和字符顯示兩種。其中字段顯示與LED顯示相似，只要送對應的信號到相應的管腳就能顯示。字符顯示是根據需要顯示基本字符。本設計采用的是字符型顯示。系統中采用LCD1602作為顯示器件輸出信息。與傳統的LED數碼管顯示器件相比，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內容豐富等優點，而且不需要外加驅動電路，現在液晶顯示模塊已經是單片機應用設計中最常用的顯示器件了。LCD1602可以顯示2行16個漢字。
一、LCD1602主要技術參數如下：
（1）顯示容量為16×2個字符；
（2）芯片工作電壓為4.5～5.5V；
（3）工作電流為2.0mA（5.0V）；
（4）模塊最佳工作電壓為5.0V；
（5）字符尺寸為2.95×4.35（W×H）mm。
二、LCD1602采用標準的14腳，其接口的引腳說明如下：
（1）第1腳：VSS為地電源。
（2）第2腳：VDD接5V正電源。
（3）第3腳：V0為液晶顯示器對比度調整端。
（4）第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。
（5）第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數據。
（6）第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。
（7）第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。
（8）第15～16腳：空腳

蜂鳴器報警電路（低電平有效）設計
有源蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發聲器件。本系統所采用的報警模塊為5V有源蜂鳴器模塊，電路中采用三極管9012來驅動，只要單片機控制引腳為低電平，蜂鳴器就會鳴叫報警，反之則不鳴叫，可以通過控制單片機引腳方波輸出形式控制蜂鳴器的鳴叫方式。電阻為限流電阻，保護作用。

LED信號指示燈電路設計
LED燈即發光二極管，它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能。發光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。在電路中，電阻的作用是限流，保護LED燈。只要單片機的控制引腳拉低，則LED燈亮，否則，LED燈不亮。其具體電路原理圖如下圖所示。

系統軟件設計

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于51单片机的超声波测距仪测液位及报警方案原理图设计的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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