城市河道水位远程监控系统研究与设计论文.doc

题 目 城市河道水位远程监控系统研究与设计
学生姓名 马 柱 柱 学号 1113024076
所在学院 物 理 与 电 信 工 程 学 院
专业班级 通 信 工 程 专 业 1103 班
指导教师 郑 争 兵
完成地点 物 理 与 电 信 工 程 学 院 实 验 室

2015 年 6月 3日

毕业论文﹙设计﹚任务书
院(系) 物理与电信工程学院 专业班级 通信1103班 学生姓名 马柱柱
一、毕业论文﹙设计﹚题目 城市河道水位远程监控系统研究与设计
二、毕业论文﹙设计﹚工作自 2015 年 1 月 10 日 起至 2015 年 6 月 10 日止
三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 物理与电信工程学院实验室
四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：
目前我国对河道水位的监测大部分区域仍旧处在人工定时测量的层次上，比如说使用电表、测钟、测绳等半自动测量工具。这些测量方法不仅会耗费许多人力和物力资源，而且很容易造成很大的人为误差。随着科学技术的不断发展，随着对社会劳动成本的不断增长，传统的测量方法在许多领域已经不能满足人们的要求，因此，设计了城市河道水位远程监控系统，具体要求如下：
1. 采用超声波非接触式测量方法完成水位测量；
2. 利用GPRSDTU模块实现远程数据传输功能和报警功能；
3.系统集成，完成功能调试。

成果形式：实验样机一套。
毕业设计进度安排:
1.10─3.20：查阅资料（参考文献不少于10篇），进行方案论证，完成开题报告。完成不少于3000字的外文翻译；
3.20─4.30：设计硬件电路，编写相关软件、完成电路仿真及样机调试；
5.1─5.20：完善系统调试，撰写论文，准备毕业设计验收等工作；
5.21-6.10：整理资料，修改论文，准备毕业答辩。

指 导 教 师 系 (教 研 室) 通 信 教 研 室
系(教研室)主任签名 批准日期
接受论文 (设计)任务开始执行日期 学生签名

陕西理工学院毕业设计

城市河道水位远程监控系统研究与设计

马柱柱
（陕西理工学院物理与电信工程学院通信1103班，陕西 汉中 723003）
指导教师：郑争兵
[摘 要] 目前我国对河道水位的监测大部分区域仍旧处在人工定时测量的层次上，随着经济的发展和社会的进步，传统的河道水位测量方法在许多领域已经不能满足人们的要求。结合世界上应用广泛的全球移动通讯系统即GSM（Global System for Mobile Communications），设计出来一款远程报警系统提上了日程。本设计主要由STC89C52RC单片机和GSM MODEM组成，通过超声波对水位的监控，借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，以最直观的英文短消息，直接把报警距离的情况反映到用户的手机屏幕上，一改传统的有线方式，使整个水位监测系统更加完善、更加现代化。设计中介绍了单片机、GSM、超声波的基础知识，同时设计出了相关的各部分电路原理图以及软件流程，软、硬件相结合，详细介绍了整个系统。
[关 键 词] 单片机，全球移动通讯系统模块，超声波

Research and design of remote monitoring system for urban river channel water level
Ma Zhuzhu
(Grade11,Class3,Major of Communication Engineering，School of Physics and
telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China)
Tutor: Zheng Zhengbing
Abstract：At present, the monitoring of river water level in China is still at the level of manual measurement .With the advancement of economic and social development, the traditional method of river water level measurement cannot meet people’s demands in many fields. Combined with the world's widely used global system for mobile communication system that is GSM (Global System for Mobile Communications), designed a remote alarm system put on the agenda. This paper will present the application to the security system, primarily by the design of MCU and GSM MODEM STC89C52RC composed by Ultrasonic, with the most reliable, mature GSM mobile network in the most intuitive English short message directly to the alarm distance reflected in the user's phone screen, a change in the traditional wired, so that the whole Water level monitoring system better and more modern. Design introduces the basics of MCU, GSM, and Ultrasonic while the design of the relevant parts of the circuit diagram and software processes, software and hardware combination, detailing the entire system.
Key words：MCU, GSM Modules, Ultrasonic.

II

目 录
1绪论 1
2系统方案选择和论证 4
3硬件设计及实现 6
3.1 单片机最小系统 6
3.2 超声波电路 6
3.3 LCD显示电路 10
3.4 报警电路 12
3.5 串行与无线通信电路 12
4软件设计 15
4.1开发环境与主程序设计 15
4.2 数据处理采集程序设计 19
4.3 显示程序设计 19
4.4 SIM 900A程序设计 20
5系统调试 26
5.1硬件电路调试 26
5.2软件仿真调试 28
总 结 31
致谢 32
参考文献 33
附录A 英文文献原文 34
附录B 英文文献译文 41
附录C 源程序 47
附录D 元器件清单 61

III

1绪论
1.1课题背景
伴随着社会的发展以及社会生产力水平的逐渐提高，大量的农村户口居民转入城市，使得城市人口数量急速增长，众多城市的人口密度越来越大，使得城市现代化建设面临严重的挑战。其中城市河道的治理与维护显得非常重要。一座城市，不仅作为一个地区的政治中心，更是作为经济、文化和科技中心，其单位土地的价值是非常高的。然而快速的城市化发展使得相应的城市基础设施建设跟不上来，尤其是城市河道的建设与治理。
城市化快速的发展已然改变了城市附近区域的河道水位情况，每当遇到大雨时，河流总量猛然增大，经常引起城市洪涝问题。而且许多城市发展的过快，城市河道基础设施也不是非常完善，防灾防水措施也十分薄弱，最终导致城市河道水位的急剧上升，河道水位的溢出，造成了大量惨重的城市洪灾问题，很有可能直接威胁到广大人民群众的生命财产安全。所以，城市河道水位的实时监测是十分有必要的。
近些年来，对河道水位进行实时、准确的监测越来越受到广大人民群众的重视。然而要建立一个稳定的、可靠地、准确的城市河道水位远程监测系统，就必须要解决由人工监测向自动化监测的转变，使用新科技来进行设计。近些年来我国对河道水位的监测大部分区域依然处于人工定时测量的阶段，比如说使用测钟、测绳电表、等半自动测量工具。这些测量方法不仅会耗费许多人力和物力资源，而且很容易造成很大的人为误差。随着科学技术的不断进步和社会劳动成本的陆续增长，传统的测量方法在诸多领域已经不能满足我们的要求，例如本课题所要求的对水位进行实时远程监测，传统的测量方法已经无法达到课题的要求。本课题所使用的超声波非接触式测量方法，就可以很容易的去解决许多传统方法所达解决不了的问题。但是伴随着人们对单片机的开发与研究，基于单片机来完成的好多技术已经得到了广泛的完善与发展，例如超声波测距技术。再结合单片机上的各个优点，使得该技术较容易地得到非常广泛的实际应用。
随着科学技术的快速发展，远程监测的技术也被广泛应用到了各行各业，各个领域。本课题所设计的河道水位远程监测系统使用的是基于GSM模块的新型远程监测系统。它充分地利用了GSM无线通信模块的功能，可以实时、准确、快速的实现城市河道水位的远程监测，同时也可以实现无人看守以及远程监测与控制，最终节省了大量的物理资源和人力资源[1]。
本次课题综合运用了多种技术，并且逐步陈述了基于GSM无线通信模块的超声波河道水位远程监测系统的基本原理和具体实现方法。城市河道水位远程监测系统在避免了传统监测不足的同时，还具有实时、准确和快捷等众多优点，是十分不错的。经无线通讯将监测到的城市河道水位数据发送给上位机，通过与以往测量记录的数据进行比较分析，经过合理的推测，可以大致的预测出下年的城市河道水位情况，这样的话，就可以相对准确的提前制定下年的城市河道水位管理措施。

1.2 课题研究现状和前景
自上世纪60年代以来，人们对超声波测量技术就已经引起了广泛的关注。近几年来，随着自动化测量技术和控制工程的蓬勃发展，尤其是计算机控制技术的迅速发展，使得人们对超声波测量技术的研究更加深入，更加广泛，同时也为超声波测量技术的实际应用奠定了基础。
近年来超声波测量技术已明显表现出下列趋向：
(1)、由定性的判断缺陷的有无而发展为对缺陷的位置、大小、形状、性质进行定量判断,并且利用各种成像技术直接显示缺陷的二维、三维图像；
(2)、向在线自动检测和仪器的智能化发展,其中非接触超声测试技术取得突破进展;；
(3)、超声测试技术和材料的物性评价相结合,材料的设计、加工和工程应用迅速发展.。
超声在许多领域内比可听声的用途更加广泛,是基于以下儿个原因：
(1)、具有方向性,超声波的频率越高,则方向性越强.在无损探伤、水下声纳系统、超声测距系统中方向性是一个重要的考虑因素。
(2)、超声波的频率越高,则波长越短,波长可以小到与超声传播媒介材料尺寸相比更小的程度.在高分辨率探伤、微小厚度测量、高精度Mail距中,这一点相当重要。
(3)、超声是不可听声,这样就避免产生噪声,因而超声具有绿色特性。
在工业生产中,超声波被应用在金属材料和部分非金属材料探伤,钡口厚,以及超声振动切削加工、清洗、焊接等行业.以及进行物位、浓度、硬度、温度等检测。超声波还被广泛应用于医学领域,在诊断显像技术,血流测量计,胎儿检查仪,超声波洁牙器等医疗器械都是利用了超声波的特性。
使用超声波技术进行水位测量在国内外的技术研究中已经有很长的发展历史了。现在，国内超声波技术的发展也在日趋成熟，与国外先进测量技术相比，目前国内的测量精度还有待提高。影响超声波测量精度的除了传感器的制作方面的技术之外，还有发射电路和接收电路的性能和测量误差的修正技术。然而随着国内先进技术的快速发展，超声波测量技术的精度也在人们的研究下一点一点提高，所使用的范围也在进一步的扩大。现在该技术不仅用于野外河流环境的不同指标的监测，还用于工业环节中液位的监测。超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法。由于超声波指向性好,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常被用于距离的,利用超声波检测距离设计比较简单,计算处理也比较简单,并且在测量精度方面也能达到日常使用要求。超声波是一种频率在20khz以上的声波，作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性：反射、折射、干涉、衍射和散射，与物理联系紧密，应用灵活。并且更适合于高温、高粉尘、高湿度和强电磁干扰等恶劣环境下工作。无论从精度还是可靠性方面，超声波测距都做得比较好。利用超声波测距往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制。具有广泛的应用前景。超声波测距应用于各种工业领域，如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识别。超声波作为一种检测技术，采用的是非接触式测量，由于它具有不受外界因素影响，对环境有一定的适应能力，且操作简单、测量精度高等优点而被广泛应用。这些特点可使测量仪器不受被测介质的影响，大大解决了传统测量仪器存在的问题，比如，在粉尘多情况下对人引起的身体接触伤害，腐蚀性质的被测物对测量仪器腐蚀，触电接触不良造成的误测等。此外该技术对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿命加长，而且还降低了能量耗损，节省人力和劳动的强度。因此，利用超声波检测既迅速、方便、计算简单，又易于实时控制，在测量精度方面能达到工业实用的要求。
本课题的远程监测部分用的是GSM无线通信模块。一般来说，远程监测系统采用接入互联网或者企业内部网两种方式来实现。目前，这两种远程监测方法已经在视频会议、远程加工和远程诊断等领域得到了极其广泛的应用。但是这两种远程监测方式一般是以时间进行收费，或者是租用或架设专线，这导致成本过高。本课题的无线通信模块传输的数据量并不大，而且需要长时间保持远程通信状态，如果用这两种通信的任意一种，都是很不合适的。因此针对本课题中系统对通信模块所提出的要求，综合考虑，最终选用GSM远程通信方式来实现对河道水位的实时监测。GSM远程通信方式的优点很多，费用廉价、通信稳定、可靠性强、安装十分灵活，此通信方式在远程监测系统中获得了广泛的应用[2]。
1.3设计的目的和任务
(1)、设计目的：
水位数据采集：能够使用超声波自动监测河道水位，可以对河道水位进行实时监测。
水位数据分析和显示：测得的数据经A/D转换后传给单片机，然后单片机对这些数据分析，将河道实时水位数据传送到LCD和报警器，分别进行数据的显示和报警。
水位数据的远程通信：通过GSM模块来实现数据的远程通信，把现场测得的实时河道水位数据通过GSM模块传送到手机，从而对河道水位的数据信息进行实时显示。
(2)、设计任务：
采用超声波非接触式测量方法完成水位测量；
利用GPRSDTU模块实现远程数据传输功能和报警功能；
系统集成，完成功能调试。

2系统方案选择和论证

本课题所设计的河道水位监测系统分为两大部分：一是测量站部分，另外一个是上位机部分。这两个部分通过GSM无线通讯模块连接在一起。测量站部分以单片机作为该部分的核心，另外再对超声波传感模块、显示模块、报警模块与通信模块所构成的外围电路进行完善，以达到对城市河道水位的测量的目的。测量站测量的的数据通过无线通信网络发送给监测站的GSM模块，然后通过GSM模块传输给手机。手机短信将把报警信息显示在屏幕上。该系统通过对城市河道水位进行实时监测，来进行对城市河道水位情况的记录与分析。
城市河道水位远程监测系统主要由以下部分组成：水位测量部分、声光报警部分、LCD数据显示部分、单片机部分、GSM无线通信模块部分、接收手机。
该系统部分硬件模块的方案选择如下：
1 单片机的选择
该系统的主控制器部分选用STC89C52单片机。该单片机是8052系列单片机中相对来说综合性能比较不错的一款单片机，它拥有非常高的处理速度，不仅能够兼容8052指令系统，更重要的是其功耗比原来的51单片机要低很多，能够大幅度提高该系统的工作效率。STC89C52单片机是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。该单片机使用经典的MCS-51内核，经过许多的改进后大大提高了其基于传统51单片机的功能。在单芯片上，该芯片拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
2水位测量模块方案选择：
方案（1）：核辐射法
不同物质对同位素射线的吸收能力不同,一般固体最强，液体次之，气体最差。因此，测液位可通过测量射线在穿过液体时强度的变化量来实现。辐射式物位计既可进行连续测量，也可进行定点发送信号和进行控制。射线不受温度、压力、湿度、电磁场的影响，而且可以穿透各种介质,包括固体，因此能实现完全非接触测。这些特点使得辐射式测距计适合于特殊场合或恶劣环境下的液位测量，如高温、高压、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、易结晶、沸腾状态介质、高温熔融体等的液位测量。但在使用时仍要注意控制剂量，作好防护，以防射线泄漏对人体造成伤害。
方案（2）：微波测量法
在电磁波谱中将波长为1~ l000mm 的电磁波称为微波。微波的特点是在各种障碍物上都能产生良好的反射，具有良好的定向辐射性能;在传输过程中受到粉尘、烟雾、火焰及强光的影响小,具有很强的环境适应能力。随着大规模集成电路技术和微处理技术的迅速发展，微波检测技术从长期停滞不前的原理性、实验性研究阶段,迅速进入工程实用和产业化阶段。激光用于液位测量，克服了普通光亮度差、方向性差、传输距离近、单色性差、易受干扰等缺点,使测量精度大为提高。激光式液位检测仪由激光发射器、接收器及测量控制电路组成。工作方式有反射式和遮断式，在物位测量中两种方式都可使用，但一般只用作定点检测控制，不易进行连续测量。
方案（3）：超声波测量：
超声波测距的基本原理是由超声探头发出的超声脉冲信号，在空气中传播，遇到空气与物体的界面后被反射，接收到回波信号后能得到超声波传播时间。根据其传播速度和传播时间计算出其传播距离，得到传感器到物体的距离。
超声波测距优越性：
位移测量是工业中经常遇到的一个问题。针对不同用途和要求(从测量范围、精度要求、测量条件等考虑)，位移测量有多种测量技术：有机械的浮子方法；利用电阻、电感、电容的非电量电测量方法；有光学或激光测量方法；有利用放射性或射流技术的测位方法等，在本设计中采用的是超声波测量技术，超声波测位移有很多优点,与放射性技术相比不需防护；与目前的激光测距相比，超声技术虽在精度上略逊一筹,但比较简单、价格低廉；更重要的是在恶劣环境下,激光测距将受到严重干扰,此时超声测量的高精度就会体现出来。一般来说,超声波位移测量无须有运动的部件,所以在安装和维护上占有很大的优越性。超声波位移测量可以选用气体、液体或固体作为传声媒介,具有很大的适应性,因此,在测量要求比较特殊,一般测量方法无法采用时,可考虑采用超声测位移。
因此本课题测量部分选择方案（3）。水位的测量方式一般分为两大类：接触式与非接触式。该系统中使用的超声波测量是非接触式测量的典范。超声波测量和其他测量方法相比，具有许多优点，比如精度高、适用性强、使用方便等优点。在使用超声波传感器对河道水位进行测量时，由单片机控制某个端口输出信号经发射电路发出超声波，这时由超声波接收电路接收反射回来的超声波信号，在对测量的数据进行计算处理，就可以很容易地得出河道水位实时数据。HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。
3通讯控制模块的选择
测量站和监测站之间使用无线通讯模块来实现连接。采用无线通信模块将系统采集处理过的信息，通过GSM网络，以短信的方式发送给接收手机，便可对河道水位的具体情况进行实时显示，并对河道水位数据做好历史记录。本系统的无线远程通信功能是通过用SIM 900A模 块来实现的，当单片机接收到超声波所检测道德数据之后并将其 转换成数字信号后通过串口送给SIM 900A模块，然后SIM 900A模块将这个信息发送 给已经设置好的手机号码，接收号码将通过短信的形式读取报警内容。
4数据显示模块的选择
测量点的河道水位数据可以通过显示模块来进行实时的显示。一般系 统的 显示 方案有 两种：一种是 LCD显示 屏，另一 种是LED数 码管。本设计采用LCD1602模块实现液晶显示，采用此模块的原因在于：液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，因此，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用，比传统的LED显示器件有很大的优势。
综上所述，系统的最佳方案总体结构框图如图2.1所示。

图2.1 系统最佳方案总体结构框图

3硬件设计及实现
3.1 单片机最小系统
历史上第一台单片机诞生于20 世纪70年 代，核心部分由存 储器、运 算器、 控 制器 和输 入输 出设备 等组成。经 过这多年 的开 发与 完善 ，使它 具有了 体积 小、质量 轻、价 格便 宜、有利于 学习和 开发 的各 个优 点。发展 到现在国 内外单 片机的 应用 领域 已经变得十分广泛，其中包括水位测量领域。本课题所用到 的是 宏 晶 公司 生产的AT系 列单片机。它有很多优点，比如说， 加密性比 较强、很难解密 或者破解、超强抗干扰能力、超低功耗。这一系列的优点使得AT系列单片机得到了广泛的应用。
单片机最小系统一般包含三部分：单片 机部分、复位电 路和 晶振电 路。
52系列单片机的优点是价钱便宜,I/O口多,程序空间大。所以，在单片机硬件设计系统中，52系列单片机是最理想的选择，因此本设计采用STC89C52。其最小系统如图3.1所示：

图3.1 STC89C52最小系统
该芯片为52内核8位单片机，兼容Intel等52内核单片机，支持ISP下载，适用于常用检测控制电路。由STC89C52组成的单片机系统原理图如图3.1所示。

3.2 超声波电路
超声波测距原理：
超声波是一种频率超过20KHz的机械波。它作为一种特殊的声波，同时具有声波传输的基本物理特性：折射、反射、干涉、散射、衍射等特性。而且超声波具有振幅小、方向性集中、加速度大等优点，可产生很大的力量，并且在不同的煤质介面，声波的大部分能量会反射[3]。超声波发射器向某一固定方向发射长一个频率为40KHz的脉冲信号，发射的同时进行计时，当声波在传播途径当中碰到障碍物就会立刻返回，超声波接收头收到反射波的同时立即停止计时。设超声波脉冲由传感器发出到接受所经历的时间为t，超声波在空气中的传播速度为c，则从传感器到障碍物的距离S可用下式求出：S=ct/2
超声波测距原理框图如图3.2所示。

图3.2 超声波测距装置的原理框图
采用HC-SR04超声波收发模块，它可提供2cm--400cm的非接触式距离感测功能。测量精度可达到3mm（本作品因测量工具限制，测量精度在10mm）。模块包括超声波发射器、接收器及其控制电路
（1）基本工作原理：
① 采用IO口TRIG(触发信号输入)触发测距，给至少10us的高电平信号。
② 模块自动发射8个40khz的方波，并检测信号是否有返回。
③ 如果有返回信号， ECHO端（回响信号输出）会自动输出一个TTL高电平，该电平所持续的时间代表声波从发射到接收经历的时间。
（2）超声波测距模块图如下图3.3所示：

图

3.3 超声波收发装置实物图

如图左部分所示：模块包括一个发射头和一个接收头，四个与外围电路连接的端口，一个接5V 电压，一个接地，中间两个一个是触发输信号输入，一个是回响信号输出，图右侧是模块内部的所有集成电路，包括一个八位单片机EM78P153，一个芯片MAX232和一个运放集成芯片。其中RS-232串口如图3.4所示，超声波时序图如图3.5所示：

图3.4 RS-232串口

模块内部发出信号
输出回响信号
10us的TTL
循环发出8个40KHz脉冲
触发信号
回响电平输出与距离成正比

图3.5超声波时序图

超声波时序图表明触发端只需提供一个10us以上的脉冲，模块内部便可自动将发出8个40KHz周期电平用来检测是否回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到公式，S=高电平时间*声速/2。
超声波模块电气参数如表3.1所示：

表3.1 超声波模块电气参数表

电气参数
HC-SR04超声波模块
工作电流
15mA
工作频率
40Hz
工作电压
DC5V
最远射程
4m
最近射程
2cm
测量角度
15度
输入触发信号
10us的TTL脉冲
输出回响信号
输出TTL电平信号，与射程成正比
规格尺寸
45*20*15mm

（3）模块内部包含的单片机EM78P153是采用高速CMOS工艺制造的八位单片机，其内部有512*13位一次性ROM，因此，用户可以很方便地改进完善程序，有13位选项位可满足用户要求，其中的保险位可用来防止程序被读出。该单片机的工作电压范围为2.0v-6.0v,工作温度范围为0-7摄氏度，工作频率范围为0-8MHz[4]。
EM78P153引脚描述如表3.2所示：
表3.2 EM78P153引脚描述

符号
功能
VDD
电源
P65/OSCI
通用I/O引脚，外部时钟输入，XT振荡器输入引脚，上拉/下拉
P64OSCO
通用I/O引脚，外部时钟输入，XT振荡器输入引脚，上拉/下拉
P63//RESET/VPP
编程电压输入引脚，正常模式下电压不高于VDD，置为RESET时低电平引起复位,有上拉
P62/TCC
通用I/O引脚，上拉/下拉/漏极开路，外部时钟/计数器输入引脚
P61
通用I/O引脚，上拉/下拉/漏极开路，引脚状态变化将单片机从休眠模式唤醒
P60/INT
通用I/O引脚，上拉/下拉/漏极开路，编程模式下斯密特触发输入，下降沿触发的外部中断输入信号
P66,P67
通用I/O引脚，上拉/漏极开路，引脚状态变化时会将单片机从休眠模式中唤醒
P50-P52
通用I/O引脚，下拉
P53
通用I/O引脚
VSS
地

（4）40KHz超声波发射电路
由单片机控制，模块内部产生40KHz的频率信号，由于单片机输出电流较小，无法驱动超声波传感器，需要外接驱动电路，采用74LS04的反向器并接以扩大电流，以及电路的倒相功能使电路的驱动电压可以达到10V左右，超声波传感器输入端接上拉电阻，可以使本身的阻尼系数减小，优于普通的发射。
（5）超声波回波接收电路
接收部分主要由超声波接收器和信号的放大、整形电路组成。这里使用三极管构成一个三级放大器, 并在回路中适当使用电容和电感, 使电容电感的振荡频率为40 kHz。反射回来的微弱信号经放大、隔直、滤波、整形, 最后将输出信号送入RS触发器。

3.3 LCD显示电路
本设计采用LCD1602模块实现液晶显示，采用此模块的原因在于：液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，因此，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用，比传统的LED显示器件有很大的优势。目前字符型液晶显示模块已然是单片机硬件设计中最常用的显示器件了，LCD1602显示字母和数字比较方便，不仅控制简单，较低成本，而且开发起来也比较容易，它能使整体电路更加的简化，操作更加的方便。
显示部分采用SMC 1602液晶屏进行数据显示，其主要技术参数如表3.3所示：

表3.3 SMC 1602液晶屏技术参数

显示容量
16x2个字符
芯片工作电压
4.5V-5.5V
工作电流
2.0Ma(5.0V)
模块最佳工作电压
5.0V
字符尺寸
2.95x4.35（WXH）mm

接口信号说明如表3.4所示：

表3.3 液晶屏接口信号说明

编号 符号 引脚说明
编号 符号 引脚说明
1 VSS 电源地
9 D2 Data I/O
2 VDD 电源正极