水位检测远程传输系统

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【摘 要】本系统以STC89C51单片机为控制核心，HC-SR04超声波模块进行测距，GSM模块进行远程传输[1]，LCD12864和矩阵键盘进行数据显示和更改等操作。据实验，该系统测量结果准确、灵敏度高、使用可靠、性价比高，具有很好的实用价值。

【关键词】STC89C51；GSM；HC-SR04；LCD12864；矩阵键盘

0 引言

我国东部地处季风区，气候变化异常，每当汛期来临，河流来水量就猛增，外加工程措施做的不完善，环境的严重破坏，导致洪涝灾害频繁发生[6]。因此，设计一种可靠性高、灵敏度高、经济实用的水位检测系统，具有重要意义。本项目基于STC89C51微处理器，以GSM模块为远程传输核心，设计的一套可实时检测的远程传输系统[3]。

1 系统总体设计

1.1 系统总体设计思想

该系统先让单片机初始化，使单片机工作在最初的状态。由矩阵键盘输入危险水位的数值和需要接受短信的电话号码。通过HC-SR04模块实时测量固定点到泡沫浮板的距离[4]。通过STC89C51处理测量的结果，并产生相应的信号。GSM模块接受单片机发来的信号，并进行判断，判断结果满足条件，发送短信。采用LCD12864显示，并配合矩阵键盘完成参数的修改、校准等操作。其系统设计框图如图1所示：

1.2 系统检测传输原理

检测原理： HC-SR04模块自动发送8个40kHz的方波，接受返回信号，通过单片机输出一个高电平，高电平持续的时间为超声波从发射到返回的时间，算出测试距离=（高电平时间*声速（340M/S））/2。超声波时序图如传输原理：GSM模块接受单片机信号，发送指令，完成短信的发送。指令代码如图3。

2 硬件设计

2.1 距离检测模块

本系统选用高精度HC-SR04超声波测距模块进行测距。原理图如图4。

2.2 GSM通信模块[5]

本系统选用选用SIM900A作为通讯模块。SIM900A模块是一款尺寸紧凑的GSM/GPRS模块，采用SMT封装，基于STE的单芯片案，采用ARM926EJ-S架构，性能强大，可以内置客户应用程序。搭建相应的电路，如SIM卡连接电源电路、串口等。单片机控制电路，提取当前的状态信息转换成Unicode码，使用PDU（中文短信）方式通过SIM900A向目标手机发送短信[6]。

2.3 其他硬件模块

采用4X4的矩阵键盘，对单片机中数据进行修改，并采用LCD12864显示。采用开关电源，获得单片机所需的+5V电源。

3 软件设计

正如前面框图所画，本系统硬件结构比较简单，主要工作量在于软件的编写。具体流程框图如下（图5），其中主要包块GSM的初始化程序、LCD12864初始化程序、HC-SR04初始化程序、以及矩阵键P检测程序。其主要部分在于GSM模块的程序编写，在初始化时要嵌入矩阵键盘以及LCD12864的程序[7]，从而进行输入并显示电话号码，并通过串口通信接收到单片机命令后，执行GSM指令包程序，发送短信。

4 整体测试

设定好初始值后，例如设定初始值为50cm，放一个挡板在超声波探头前面移动，每移动一次，用米尺测量这个距离是否小于50cm，如果小于，目标设计就不会接受到报警短信，反之在大约40秒后目标手机就会接收到报警短信。再改变不同的初始值，反复测量，结果准确无误。

5 结束语

合理的硬件配置，搭上一体化的软件编程，使得该系统能够实现对水位实时、准确监测的功能。如果将其投入实际应用中，该系统的将使得我国在预防洪涝灾害技术层面上有了重要的革新。

【参考文献】

[1]陈法国，陈伟，黄秋元，金晶.GSM通信在水位远程检测系统中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用，2006（1）：55-57.

[2]朱高中.基于单片机远程水位检测系统的研究[J].光电子技术，2012（4）：246-250+277.

[3]袁宇明.水位自动检测系统的设计[J].地下水，1990（3）：174-175+178.

[4]张波，王朋亮.基于STC89C51单片机超声波测距系统的设计[J].机床与液压，2010（18）：56-58.

[5]吴晓庆，呼和牧仁.单片机控制GSM模块通信[J].内蒙古科技与经济，2010（2）：87-88.

[6]马士宝，张国玉，孙向阳，高玉军，王微微.基于GSM模块的无线报警系统设计[J].长春理工大学学报（自然科学版），2009（1）：51-53.