2021年07月27日 | 基于51最小系统的超声波测距

原理：

超声波方面：

超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波可用于距离的测量。

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，

即：S=Vt/2 。

51单片机方面：

震荡周期，时钟周期：晶振提供

机器周期：CPU完成一个独立操作，为十二个震动周期

即：外接12MHz晶振51单片机每进行一次操作需要1us

HC-SR04方面：

(1)采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号; (2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回； (3)有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。

时序图：

代码实现部分：

#include  

#include

typedef unsigned int u16;   //对数据类型进行声明定义

typedef unsigned char u8;

sbit Trig = P2^1;

sbit Echo = P2^0;

sbit LED=P2^2;

u8 str[20]={0};

u8 zhi=10;

u8 code strerror[]={"error"};

u8 i;

u16 time;

u16 S=0;

bit flag=0;

/*******************************************************************************

函数功能 :串口通信配置

*******************************************************************************/

void USARTinit()                                          

{

SCON=0X50; //设置为工作方式1

TMOD=0X20|TMOD; //设置计数器工作方式2

PCON=0X80; //波特率加倍

TH1=0XF3; //计数器初始值设置，波特率是4800

TL1=0XF3;

ES=1; //打开串口中断

EA=1; //打开总中断

TR1=1; //打开计数器

}

/*******************************************************************************

函数功能 : 串口通信发送中断函数

输入           : 要发送的一字节数据

*******************************************************************************/

void send(u8 Data) 

{

SBUF=Data;     //数据放入到发送寄存器

while(!TI); //等待发送数据完成

TI=0;       //清除发送完成标志位

}

/*******************************************************************************

函数功能 : 定时器0初始化，用于计算时间

*******************************************************************************/

void T0inti()

{

TMOD=0x01|TMOD;    //设T0为方式1

TH0=0;

TL0=0;          

ET0=1;             //允许T0中断

EA=1;    //开启总中断

}

/*******************************************************************************

函数功能 : 外部中断初始化

*******************************************************************************/

void EXinit()

{

EX0=1;              //打开外部中断0

IT0=1;             //边沿触发方式

EX1=1;              //打开外部中断1

IT1=1;             //边沿触发

EA=1;        //打开总中断

}

/*******************************************************************************

函数功能 : 阈值初始化

*******************************************************************************/

void zhiinit() interrupt 0

{

zhi=10;

}

/*******************************************************************************

函数功能 : 阈值加10

*******************************************************************************/

void zhichuli() interrupt 2

{

zhi=zhi+10;

}

/*******************************************************************************

函数功能:  提示计数器溢出,超过测距范围

*******************************************************************************/

void error() interrupt 1  

  {

    flag=1; //中断溢出标志

S=0;

  }

/*******************************************************************************

函数功能 : 定时器0初始化，用于计算距离

*******************************************************************************/

void Conut() 

{

if(flag==0)

{

time=TH0*256+TL0;

TH0=0;

TL0=0;

(u16)S=(time*1.7)/100;     //算出来是CM

}

}

/*******************************************************************************

函数功能 : 对计算数据做处理，并发送，同时做量程判断

*******************************************************************************/

void chuli()

{

  ES=1;                                       //打开串口中断

TI=0;

if(S<=zhi)                              //距离小于阈值cm或者距离大于测量值LED点亮，LED低电平点亮 (初始为10)

{

  LED=0;

}

else 

{

LED=1;

}

if(S==0)

{

for(i=0;i<=5;i++)

{

send(strerror[i]);

}

flag=0;

TH0=0;

TL0=0;

}

if(S>0)

{

for(i=1;S>=1;i++)

{

str[i]=(unsigned char)(S%10)+'0';

(u16)S=S/10;

}

for(i=i-1;i>0;i--)

{

send(str[i]);

}

send('r');

send('n');

   ES=0;                                                                    //关闭串口中断

}

}

/*******************************************************************************

函数功能 : 启动HC-SR04

*******************************************************************************/

void  Start()                                                          //启动HC-SR04需要10us高电平，一个_nop_()是1us,保险起见设置20个

  {

  Trig=1;                      

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_();

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  _nop_(); 

  Trig=0;                       

  }

void main()

{

T0inti();

EXinit();

    USARTinit() ;

while(1)

{

Start() ;

while(!Echo); //当Echo为零时等待

     TR0=1;     //开启计数

     while(Echo); //当Echo为1计数并等待

     TR0=0; //关闭计数

Conut() ;

chuli();

}

}

收获：

对于单片机串口通信有了更深理解。

模块化编程有了一些尝试。