资料 基于单片机的超声波测距系统

1、基于单片机的超声波测距1 超声波测距原理：超声波测距原理是通过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时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v ,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差t ,就可以计算出发射点距障碍物的距离S ,即: S = v·t /2 由于超声波也是一种声波, 其声速C与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大, 则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334 米/秒,但其传播速度V 易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温

2、度的影响较大，如温度每升高1 , 声速增加约0. 6 米/ 秒。如果测距精度要求很高, 则应通过温度补偿的方法加以校正（本系统正是采用了温度补偿的方法）。已知现场环境温度T 时, 超声波传播速度V 的计算公式为：V = 331.45 + 0.607T， 声速确定后, 只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。2 硬件系统 图1 超声波测距仪系统框图基于单片机的超声波测距系统构成如图1所示。该系统由单片机定时器产生40KHZ的频率信号、超声波传感器、接收处理电路和显示电路等构成。单片机是整个系统的核心部件，它协调和控制各部分电路的工作。工作过程：开机，单片机复位，然后控制程序使单片机输出载波为40

3、kHz的10个脉冲信号加到超声波传感器上，使超声波发射器发射超声波。当第一个超声波脉冲群发射结束后，单片机片内计数器开始计数,在检测到第一个回波脉冲的瞬间,计数器停止计数，这样就得到了从发射到接收的时间差t;根据公式S = v·t /2、V = 331.45 + 0.607T计算出被测距离,由显示装置显示出来。3 软件程序设计程序采用模块化设计，由主程序、发射子程序、接收子程序、定时子程序、显示子程序等模块组成，图2为程序流程图。该系统的主程序处于键控循环工作方式，当按下测量键时，主程序开始调用发射子程序、查询接收子程序、定时子程序，并把测量结果用显示子程序在数码显示器上显示出来。

4、图2 测距流程图图3 定时器中断子程序 图4 外部中断服务子程序4 参考程序#include<reg51.h> #include<math.h> /*定义数据类型*/ #define uint unsigned int #define uchar unsigned char /*定义系统常数*/ long int time; /* 时间 */ bit CLflag; /* 测量标志 */ char cshu; /* 串数 */ #define T12us (256-12) /*定时器设初值 T=（256-T12us）*12/12MHZ */ /*定义功能位,串口用于显示

5、 */ sbit VOLCK=P1.0; /* 发射 */sbit MING=P3.2; /* 外部中断0检测接收信号 */ char idata disp9; /* 显示数据 */ char idata number9; /* 显示数据 */ char code table =0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09; /* 码表 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 */ void dispfb() /* 显示5位数据 */ char i; for(i=0;i<5;i+) dispi=tablenumberi; disp3=

6、disp3+1; /* 置小数点 */ for(i=0;i<6;i+) SBUF=dispi; while(TI=0); TI=0; /* 通用延时子程序 */ void delay( int j ) int i; for(i=0;i<j;) i+; /* 初始化定时器,CTC0、CTC1用于定时 */ void init_CTC(void ) TMOD = 0x21; /* 设CTC1工作于模式2 */ ET0 = 0; /* 不允许CTC0中断 */ void init_INT( ) /* 外部中断初始化为高优先级，并开中断 */ IP=0x01; /* 置外部中断INT0优先

7、级为高 */ TCON=0; /* 设置外部中断0的中断方式为电平触发 */ void serve_INT0( ) interrupt 0 /* 外部中断0，用于检测接收信号 */ TR0=0; /* 关闭定时器0 */ EX0=0; /* 关中断 */ time=(long)TL0; time+=(long)TH0*256; CLflag=1; /* CTC1中断服务程序，12.5us 中断一次,用于发射 */ void CTC1_INT ( ) interrupt 3 VOLCK=VOLCK; cshu+; void CTC0_INT ( ) interrupt 1 TR0=0; ET0=

8、0; void Timetojuli( ) /* 将测量的时间转换为距离 */ long i; i=(long)time; i=i*340; i=i/2; number4=i/10000000; /* 十米 */ i=i-number4*10000000; number3=i/1000000; /* 米 */ i=i-number3*1000000; number2=i/100000; /* 分米 */ i=i-number2*100000; number1=i/10000; /* 厘米 */ i=i-(long)number1*10000; number0=i/1000; /* 毫米 */

9、uchar getkey( ); /* 读键盘 */ /*主程序*/ void main() int i, key; init_CTC( ); /* 初始化定时器 */ init_INT( ); /* 初始化外部中断 */ CLflag=1; /* 测量标志 */ for(i=6;i>4;i-) dispi=0xff; cshu=0; /* 传数 */ delay(200); /*延时*/; IE=0x80; /* 开中断 */ ET1=0; ET0=0; TR1=0; TR0=0; TL1=T12us; TH1=T12us; while(1) key=getkey( ); /* 读键盘

10、 */ if(key=0x0fe && CLflag=1 ) /* 测量 */ key=0; CLflag=0; cshu=0; TL1=T12us; TH1=T12us; TL0 = 0; TH0 = 0; /* 定时器0的初始时间 */ TR0=1; /* 启动定时器0，开始记时 */ TR1=1; /* 启动定时器1，发送信号 */ ET1=1; while(cshu<12) ; ET1=0; /* 发十个脉冲串 */ TR1=0; delay(95); EX0=1; while(!CLflag); if( cshu>=10 && CLflag=1) Timetojuli( ); dispfb(); uchar getkey( ) c