水泵控制器的设计与实现
本文以水泵控制器为研究对象，以实现水泵控制器的各项功能为目的，进行设计与制作。在现代高速度的生活节奏中，大多数水泵控制器依旧 需要人工看守，十分浪费时间。设计一款能自动控制抽水和停止抽水的水泵控制器十分有必要。本次设计中，我们通过51单片机来收集光电传感器，超声波传感器所采集到的信息，进行分析后反馈信号给水泵，实现自动抽水的功能。此外，本次设计的水泵控制器，还能实时显示传感器数据，实时设定传感器的触发数值。完成硬件电路设计和软件程序编写后，完成实物制作。对实物进行功能检测后，水泵控制器实现了预定的自动抽水，实时数据显示，实时数据调节等功能，达到了预期的目标。
目录
引言 1
（一）研究背景 1
（二） 研究的主要内容 1
（三） 应解决的关键问题 1
一． 总体设计方案 1
（一）电路设计方案 1
（二） 功能设计 2
（三）制作流程规划 2
二．硬件模块概述 2
(一）STC89C51单片机 2
（二） 超声波传感器 3
（三）红外传感器 3
（四） 轻触按键 4
（五） 液晶显示模块 4
三．系统硬件电路设计 5
（一）单片机最小系统 6
（二） DC电源 7
（三） 1602LCD液晶显示屏模块 7
（四） HCRS04超声波测距模块 8
（五） 光电传感器模块 8
（六） 水泵模块 9
（七） 按键模块 9
四．系统程序的设计 10
（一） 主程序 10
（二） 显示数据子程序 12
（三） 按键扫描子程序 12
五．整体焊接流程 13
（一）底座及不易损坏元器件焊接 13
（二）飞线 14
（三） 安装元器件模块 14
（四） 加固连接 15
六．功能测试 15
（一） 液晶显示模块 16
（二） 光点传感器模块和水泵模块 16
（三） 超声波测距模块 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
（四） 按键输入模块 16
总结 17
致谢 18
参考文献 19
附 录 A 原理图 20
附 录 B 单片机C源程序 21
附 录 C 实物图 27
附 录 D 元器件清单 28
引言
（一）研究背景
随着时代的发展，高效成为了人们生活的关键。传统水泵工具效率低下，需要专人看管等缺点严重拖累了人们的生活节奏。
单片机在如今高速发展社会中的地位是举足轻重的，它既能稳定高效地完成系统设定的各项任务，它的功耗比起其他设备又比较有优势，所以在如今社会中四处可以看见它的身影。比如洗衣机，空调，车载电子设备等。单片机它虽然体积小，但其扩展能力却十分的强。其数据处理能力在处理一些较为简单的命令时绰绰有余。这些特点，让单片机在工业应用中，对提升设备的自动化，智能化起到了重要的作用。
同时，此次设计选用的与其搭配的超声波测距和光电传感器虽然也是较为常见的传感器，但其应用范围广，能耗低，抗干扰能力强，价格低廉等特点使其在各个领域都有出色的发挥。比如专业领域的测绘地形图，建造各式建筑、修建道路、勘探发掘矿藏山脉、油井等，又或者在生活领域如倒车雷达、厕所水池出水口等方面都被普遍应用。
在未来的生活中，生活节奏越来越快，人们对于自动化设备的需求越来越高，发展也会越来越好。
研究的主要内容
本课题《水泵控制器的设计与实现》的具体设计方案是由51单片机系统模块，超声波测距模块，红外检测模块，水泵驱动模块,液晶显示模块，DC电源模块等组成。利用红外检测模块检测是否又物体存在，再超声波测距模块HCSR04测量距离，通过Lcd1602液晶屏显示,同时，电源部分采用DC电源供电。
应解决的关键问题
在制作实物硬件电路时所存在的问题：在多次变换具体参数时，单片机系统能否及时做出反应。
对于软件编程的仿真性测试，验真其可行性。
总体设计方案
本课题总体设计方案包括了本课题设计应该具有的具体功能，具体的设计流程和方案。研究设计的可行性。
（一）电路设计方案
本课题的电路总体框图如图11所示，其中包括了51单片机最小系统，HCSR04超声波测距模块，红外检测模块，1602 LCD显示电路，按键电路，DC电路，水泵驱动电路。
/
图11电路总体框图
功能设计
此次课题设计的水泵控制器，主要是利用对物体存在与否的检测和物体之间具体距离的检测为基础而设计的。具体功能如下：
1.液晶屏幕显示；
2.自动停止抽水；
3.自动开始抽水；
4.按键数据输入；
（三）制作流程规划
为了实现水泵控制器的各项预定功能，本次课题按照以下顺序进行设计：
确定水泵控制器的具体功能；
确定水泵控制器所需要的元器件并查找其相关资料；
学习电路绘制软件使用软件绘制电路原理图；
编写C语言程序；
使用软件进行仿真测试；
焊接电路板；
烧录程序并安装各元器件；
水泵的具体功能测试；
二．硬件模块概述
(一）STC89C51单片机
考虑到本设计需要的处理器计算量，以及各处理器之间价格和性能的平衡，最终，我们选用了平衡这两点的STC89C51RC。STC89C51RC是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，STC89C51单片机有一块4k字节大小的用来储存编程代码的FLASH模块，一块256字节大小的用作暂存C语言程序中变量数据的RAM模块，两个具有十六位定时长度的定时器T0和T1，两个完全相同的外部中断管脚EX0和EX1。
图21为单片机外观图。
/
图21单片机外观图
超声波传感器
我们经常把超声波传感器用于测量物体间的距离因为它具有指向性强的优点的同时，它的能量消耗比较缓慢。再日常的生活中我们主要从倒车雷达，建筑工地等地方看到超声波传感器的身影。同时，超声波还迅速，精度高，易于计算，可实时控制等其他器件少有的优良特性，因此在监控系统等专业领域上也得到了广泛的应用。
在对比了市面上各式各类的超声波传感器以后，在权衡各传感器的性能和价格以后，最终选用了hcsr04超声波模块，此模块的测量范围为2400CM，由于超声波的速度会被空气的密度和温度所影响，所以一般超声波传感器的误差较大，但是此模块其误差十分的小，只有3MM，符合该设计对超声波传感器精度的较高要求。此模块还具有体积小，反应速度快的特点，易于安装在不同的位置。减少传感器之间的干涉。图22为超声波传感器。
目录
引言 1
（一）研究背景 1
（二） 研究的主要内容 1
（三） 应解决的关键问题 1
一． 总体设计方案 1
（一）电路设计方案 1
（二） 功能设计 2
（三）制作流程规划 2
二．硬件模块概述 2
(一）STC89C51单片机 2
（二） 超声波传感器 3
（三）红外传感器 3
（四） 轻触按键 4
（五） 液晶显示模块 4
三．系统硬件电路设计 5
（一）单片机最小系统 6
（二） DC电源 7
（三） 1602LCD液晶显示屏模块 7
（四） HCRS04超声波测距模块 8
（五） 光电传感器模块 8
（六） 水泵模块 9
（七） 按键模块 9
四．系统程序的设计 10
（一） 主程序 10
（二） 显示数据子程序 12
（三） 按键扫描子程序 12
五．整体焊接流程 13
（一）底座及不易损坏元器件焊接 13
（二）飞线 14
（三） 安装元器件模块 14
（四） 加固连接 15
六．功能测试 15
（一） 液晶显示模块 16
（二） 光点传感器模块和水泵模块 16
（三） 超声波测距模块 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
（四） 按键输入模块 16
总结 17
致谢 18
参考文献 19
附 录 A 原理图 20
附 录 B 单片机C源程序 21
附 录 C 实物图 27
附 录 D 元器件清单 28
引言
（一）研究背景
随着时代的发展，高效成为了人们生活的关键。传统水泵工具效率低下，需要专人看管等缺点严重拖累了人们的生活节奏。
单片机在如今高速发展社会中的地位是举足轻重的，它既能稳定高效地完成系统设定的各项任务，它的功耗比起其他设备又比较有优势，所以在如今社会中四处可以看见它的身影。比如洗衣机，空调，车载电子设备等。单片机它虽然体积小，但其扩展能力却十分的强。其数据处理能力在处理一些较为简单的命令时绰绰有余。这些特点，让单片机在工业应用中，对提升设备的自动化，智能化起到了重要的作用。
同时，此次设计选用的与其搭配的超声波测距和光电传感器虽然也是较为常见的传感器，但其应用范围广，能耗低，抗干扰能力强，价格低廉等特点使其在各个领域都有出色的发挥。比如专业领域的测绘地形图，建造各式建筑、修建道路、勘探发掘矿藏山脉、油井等，又或者在生活领域如倒车雷达、厕所水池出水口等方面都被普遍应用。
在未来的生活中，生活节奏越来越快，人们对于自动化设备的需求越来越高，发展也会越来越好。
研究的主要内容
本课题《水泵控制器的设计与实现》的具体设计方案是由51单片机系统模块，超声波测距模块，红外检测模块，水泵驱动模块,液晶显示模块，DC电源模块等组成。利用红外检测模块检测是否又物体存在，再超声波测距模块HCSR04测量距离，通过Lcd1602液晶屏显示,同时，电源部分采用DC电源供电。
应解决的关键问题
在制作实物硬件电路时所存在的问题：在多次变换具体参数时，单片机系统能否及时做出反应。
对于软件编程的仿真性测试，验真其可行性。
总体设计方案
本课题总体设计方案包括了本课题设计应该具有的具体功能，具体的设计流程和方案。研究设计的可行性。
（一）电路设计方案
本课题的电路总体框图如图11所示，其中包括了51单片机最小系统，HCSR04超声波测距模块，红外检测模块，1602 LCD显示电路，按键电路，DC电路，水泵驱动电路。
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图11电路总体框图
功能设计
此次课题设计的水泵控制器，主要是利用对物体存在与否的检测和物体之间具体距离的检测为基础而设计的。具体功能如下：
1.液晶屏幕显示；
2.自动停止抽水；
3.自动开始抽水；
4.按键数据输入；
（三）制作流程规划
为了实现水泵控制器的各项预定功能，本次课题按照以下顺序进行设计：
确定水泵控制器的具体功能；
确定水泵控制器所需要的元器件并查找其相关资料；
学习电路绘制软件使用软件绘制电路原理图；
编写C语言程序；
使用软件进行仿真测试；
焊接电路板；
烧录程序并安装各元器件；
水泵的具体功能测试；
二．硬件模块概述
(一）STC89C51单片机
考虑到本设计需要的处理器计算量，以及各处理器之间价格和性能的平衡，最终，我们选用了平衡这两点的STC89C51RC。STC89C51RC是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，STC89C51单片机有一块4k字节大小的用来储存编程代码的FLASH模块，一块256字节大小的用作暂存C语言程序中变量数据的RAM模块，两个具有十六位定时长度的定时器T0和T1，两个完全相同的外部中断管脚EX0和EX1。
图21为单片机外观图。
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图21单片机外观图
超声波传感器
我们经常把超声波传感器用于测量物体间的距离因为它具有指向性强的优点的同时，它的能量消耗比较缓慢。再日常的生活中我们主要从倒车雷达，建筑工地等地方看到超声波传感器的身影。同时，超声波还迅速，精度高，易于计算，可实时控制等其他器件少有的优良特性，因此在监控系统等专业领域上也得到了广泛的应用。
在对比了市面上各式各类的超声波传感器以后，在权衡各传感器的性能和价格以后，最终选用了hcsr04超声波模块，此模块的测量范围为2400CM，由于超声波的速度会被空气的密度和温度所影响，所以一般超声波传感器的误差较大，但是此模块其误差十分的小，只有3MM，符合该设计对超声波传感器精度的较高要求。此模块还具有体积小，反应速度快的特点，易于安装在不同的位置。减少传感器之间的干涉。图22为超声波传感器。
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