51单片机超声波液位控制器

51单片是一种低功耗、高性能CMOS-8位微控制器，拥有灵巧的8位CPU和可编程Flash，使得51单片机为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、高效的解决方案。本设计所使用的芯片可兼容以下所有的51系列单片机（包括AT系列和STC系列）。

电子工程师-C51

553人浏览 · 2026-03-24 19:30:00

电子工程师-C51 · 2026-03-24 19:30:00 发布

具体实现功能

由51单片机+HC-SR04超声波模块+LCD1602液晶屏+继电器+LED指示灯及蜂鸣器+按键+电源等构成
具体功能：
（1）由HC-SR04超声波测距模块测量液位并用LCD1602显示；
（2）可以通过按键设置液位范围；
（3）当水位低于水位下限时，水位低报警，继电器控制水泵加水；当水位高于设定上限时，水位高报警，水泵停止加水。

仿真/实物演示视频：

51单片机超声波液位控制器

设计介绍

51单片机简介

51单片是一种低功耗、高性能CMOS-8位微控制器，拥有灵巧的8位CPU和可编程Flash，使得51单片机为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、高效的解决方案。

本设计所使用的芯片可兼容以下所有的51系列单片机（包括AT系列和STC系列）。

资料内容

原理图和PCB（AD19）

本系统原理图和PCB设计采用Altium Designer19，具体如图。

注1：请使用Altium Designer19直接打开资料中的工程文件（资料中已说明打开方式）！

注2：此设计需按照原理图制作实物，不可直接烧录到任何开发板中运行（需要修改程序）！

仿真实现（protues8.7）

本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

注1：请使用protues8.7直接打开资料中的工程文件（资料中已说明打开方式）！

注2：由于仿真软件限制，仿真设计和实物设计无法百分百对应！！

程序（Keil5）

本设计利用KEIL5软件实现程序设计。

主函数如下：

////////////////
/*********************************************************/
void main(void)
{
	initIO();			//初始化IO端口	
	delay500ms(); 		//启动延时，给器件进入正常工作状态留够时间	
	initLCD1602(); 	//LCD初始化	
	putLineCharsToLCD1602(lineOne, 8, 8, "D:000cm ");	//显示distance （总）距离（检测探头到水库底部的距离）D
	putThreeCharToLCD1602(lineOne, 8 + 2, uiD);		//显示三位数值
	putLineCharsToLCD1602(lineOne, 0, 8, "H:000cm ");	//显示设定的最高报警水位H
	putThreeCharToLCD1602(lineOne, 0 + 2, uiH);		//显示三位数值
	putLineCharsToLCD1602(lineTow, 0, 8, "L:000cm ");	//显示设定的最低报警水位L
	putThreeCharToLCD1602(lineTow, 0 + 2, uiL);		//显示三位数值
	putLineCharsToLCD1602(lineTow, 8, 8, "C:000cm ");	//显示当前CURRENT水位C
	
	initTimer0();		//初始化定时器0
	initTimer1();
	
	//阀门动作：初始先排水
	io_Control_Inlet = isio_Control_Inlet_OFF;	
	io_Control_Outlet = isio_Control_Outlet_ON;
	g_flagSwitch = isNo;	
	
	while(1)
	{
		io_US_TX = 1;			        //启动超声波模块信号
		delay10us();
		io_US_TX = 0;
		
		while(io_US_RX == 0);			//等待计时开始
		TR0 = 1;			    			//开启定时器0，计时开始	
		IT1 = 1; 						//设置外中断INT1输入信号模式(1:Falling only仅下降沿有效 0:Low level低电平有效)
		EX1 = 1;                        //使能外中断INT1		
		
		while(EX1 == 1 && g_flag == isNo)//等待中断或超时退出	
		{
			uchar ucKeyValue = GetKey();					//在等待中检测按键
			if(ucKeyValue) execute_key_task(ucKeyValue);	//如果有键按下则执行按键任务	
		}
		
		if(CalculatedWaterLevel() == isNo) continue;		//计算水位，如果超出范围返回isNo并重新循环		
		
		TR0 = 0;		//暂时关闭定时器0
		//清零定时器和计数变量以及标志
		TL0 = 0;		
		TH0 = 0;		
		g_flag = isNo;
		ucCount = 0;
		g_flag05s = isNo;
		
		TR0 = 1;		//打开定时器0					
		while(g_flag05s == isNo)		//延时0.52秒，以防止此期间返回的超声波产生错误信息，并使显示变化放慢，保证视觉效果
		{			
			uchar ucKeyValue = GetKey();
			if(ucKeyValue) 
			{
				if(ucKeyValue == DATA_KEY_DEC)
				{
					g_flagBeepTimer = isNo;//用减小按键取消报警标志
				}

				execute_key_task(ucKeyValue);	//如果有键按下则执行按键任务	
			}				

		}	
		TR0 = 0;		//暂时关闭定时器0
		//清零定时器和复位标志
		TL0 = 0;	
		TH0 = 0;	
		g_flag = isNo;		
		
		//-----------------------------------
		//水箱清洗提示：
		
		if(g_flagBeepTimer == isYes)
		{
			buzzerCall();		
			//用减小按键取消报警标志
			
		}
		//-----------------------------------
		
	}
}

程序运行结果如图：