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  • CX20106A 超声波发送与接受程序 40KHz脉冲由单AT89S52单片机P1.0口送出,由P3.2(INT0)采用中断方式接收。 定时器0,定时器1中断方式工作,T1为8位自动重装模式(定时12.5us),T0为16位定时器(定时约65ms...
  • 51单片机实现超声波测距

    千次阅读 2021-12-12 14:38:07
    利用51单片机实现超声波测距功能,利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时。系统定时发射超声波,在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器,利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间...

    利用51单片机实现超声波测距功能,利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时。系统定时发射超声波,在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器,利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波的反射波时,接收电路输出端产生一个负跳变,单片机检测到这个负跳变信号后,停止内部计时器计时,读取时间,计算距离,测量结果输出给LCD显示。

     1.系统电路图

    图片

    超声波测距仪由单片机AT89C51、超声波电路和显示电路还有警报电路,按键控制等组成,如图所示。单片机选用AT89C51,采用12MHz高精度的晶振,以获得较稳定时钟频率,减小测量误差。单片机用P3.5端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号,P3.2(以超声波模块2为例)端口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的LCD显示屏。

    2.系统软件流程图

    系统首先完成初始化,超声波发射端向目标发射超声波,接收头接收到反射的回波后(有高电平),经过接收电路处理,向单片机P3.2输入一个低电平脉冲。单片机控制着超声波的发送,超声波发送完毕后,立即启动内部计时器计时,当检测到P3.2由高电平变为低电平后,立即停止内部计时器计时。单片机将测得的时间与声速相乘再除以2即可得到测量值,最后经LCD显示屏测得的结果显示出来。

    图片

    3.系统仿真效果及程序获取方式见连接基于51单片机的超声波三路测距icon-default.png?t=LA92https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkzMjI5OTExMA==&mid=2247484177&idx=1&sn=8f6908d4ba0528e68f998829fd881dfb&chksm=c25cab18f52b220eb4d9b0853043933c8579d9e5390395a747544583c6012cedcd9f8e75e5f2&token=946648640&lang=zh_CN#rd

    4.附录距离计算函数

    /*********************************************************/
    // 计算超声传感器测量到的距离
    /*********************************************************/
    uint GetDistance(void)
    {
        uint ss;                    // 用于记录测得的距离
        TH0=0;
        TL0=0;
        Trig1_P=1;                // 给超声波模块1一个开始脉冲
        DelayMs(1);
        Trig1_P=0;
        while(!Echo1_P);    // 等待超声波模块1的返回脉冲
        TR0=1;                        // 启动定时器,开始计时
        while(Echo1_P);        // 等待超声波模块1的返回脉冲结束
        TR0=0;                        // 停止定时器,停止计时
        ss=((TH0*256+TL0)*0.034)/2;     // 距离cm=(时间us * 速度cm/us)/2
        return ss;
    }

    如需完整项目代码,可发送公众号消息《超声测距程序》索取。

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  • 当前市场上主流的超声波测距模块初始化程序
  • 基于51单片机的超声波测距

    万次阅读 多人点赞 2018-12-16 13:45:01
    1.超声波测距原理 超声波是利用反射的原理测量距离的,被测距离一端为超声波传感器,另一端必须有能反射超声波的物体。测量距离时,将超声波传感器对准反射物发射超声波,并开始计时,超声波在空气中传播到达障碍物...

    1.超声波测距原理
    超声波是利用反射的原理测量距离的,被测距离一端为超声波传感器,另一端必须有能反射超声波的物体。测量距离时,将超声波传感器对准反射物发射超声波,并开始计时,超声波在空气中传播到达障碍物后被反射回来,传感器接收到反射脉冲后立即停止计时,然后根据超声波的传播速度和计时时间就能计算出两端的距离。
    在这里插入图片描述
    2.超声波模块
    此次采用的是市面上常用的超声波模块HC-SR04;
    在这里插入图片描述
    HC-SR04参数:

    1. 工作电压:DC5V
    2. 静态电流:小于2mA
    3. 电平信号输出:高5V ,低0V
    4. 感应角度:不大于15度
    5. 探测距离:2cm-450cm

    超声波模块工作原理:
    在这里插入图片描述
    (1)采用IO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输出一高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间.
    (4)单片机将得到的数据进行处理计算,公式如下

    测试距离 = (高电平时间 * 声速(340M / S)) /2

    3.系统总体硬件图
    在这里插入图片描述
    硬件组成:单片机最小系统+LCD1602显示屏+超声波模块+DC5V电源

    4.程序分析

    1.超声波模块控制程序
    (1)触发信号发送

    void  StartModule() 		         //启动模块
      {
    	  TX=1;			                     //启动一次模块
    	  _nop_();  _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); 
    	  _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); 
    	  _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); 
    	  _nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_(); _nop_(); 
    	  _nop_();
    	  TX=0;
      }
    

    TRIP引脚是内部上拉10K的电阻,用单片机的IO口拉低TRIP引脚,然后给一个10us以上的脉冲信号。

    (2)接收回波并计算

    void Conut(void)
    {
    	 time=TH0*256+TL0;
    	 TH0=0;
    	 TL0=0;
    	
    	 S=(time*1.7)/100;     //算出来是CM
    	 if((S>=700)||flag==1) //超出测量范围显示“-”
    	 {	 
    	  	flag=0;
    	  	DisplayOneChar(0, 1, ASCII[11]);
    	  	DisplayOneChar(1, 1, ASCII[10]);	//显示点
    	  	DisplayOneChar(2, 1, ASCII[11]);
    	  	DisplayOneChar(3, 1, ASCII[11]);
    	  	DisplayOneChar(4, 1, ASCII[12]);	//显示M
    	 }
    	 else
    	 {
    	  	disbuff[0]=S%1000/100;
    	  	disbuff[1]=S%1000%100/10;
    	  	disbuff[2]=S%1000%10 %10;
    	  	DisplayOneChar(0, 1, ASCII[disbuff[0]]);
    	  	DisplayOneChar(1, 1, ASCII[10]);	//显示点
    	  	DisplayOneChar(2, 1, ASCII[disbuff[1]]);
    	  	DisplayOneChar(3, 1, ASCII[disbuff[2]]);
    	  	DisplayOneChar(4, 1, ASCII[12]);	//显示M
    	 }
    }
    

    一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,方可算出距离.如此不断的周期测,就可以达到你移动测量的值

    (3) 主程序

    void main(void)
    {
    	unsigned char TempCyc;
    	Delay400Ms(); //启动等待,等LCM讲入工作状态
    	LCMInit(); //LCM初始化
    	Delay5Ms(); //延时片刻(可不要)
    	DisplayListChar(0, 0, mcustudio);
    	DisplayListChar(0, 1, email);
    	ReadDataLCM();//测试用句无意义
    	for (TempCyc=0; TempCyc<10; TempCyc++)
    	Delay400Ms(); //延时
    	DisplayListChar(0, 1, Cls);	
    	while(1)
    	{
    	 	TMOD=0x01;		   //设T0为方式1,GATE=1;
    	 	TH0=0;
    	 	TL0=0;          
    	 	ET0=1;             //允许T0中断
    	 	EA=1;			   //开启总中断			
    		while(1)
    	  	{
    	     	StartModule();
    			// DisplayOneChar(0, 1, ASCII[0]);
    	     	while(!RX);		//当RX为零时等待
    	    	TR0=1;			    //开启计数
    	     	while(RX);			//当RX为1计数并等待
    	     	TR0=0;				//关闭计数
             	Conut();			//计算
             	delayms(80);		//80MS 
    	    }
    	}
    }
    

    注意事项:
    1:此模块不宜带电连接,如果要带电连接,则先让模块的 Gnd 端先连接。否则会影响
    模块工作。
    2:测距时,被测物体的面积不少于 0.5 平方米且要尽量平整。否则会影响测试结果。

    源码+AD电路图 下载:关注公众号,首页回复“超声波测距”获取资料
    在这里插入图片描述

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  • 超声波测距

    千次阅读 2015-01-14 09:40:40
    实验六 超声波测距 三、实验内容 编写C51程序,使用超声波测量实验板距离障碍物的距离,将结果(以厘米计)显示到数码管上。测量距离在30cm~200cm之间。 四、实验步骤 1、根据实验原理,本实验的基本思路如下: ① ...

    实验六  超声波测距

    三、实验内容

    编写C51程序,使用超声波测量实验板距离障碍物的距离,将结果(以厘米计)显示到数码管上。测量距离在30cm~200cm之间。

    四、实验步骤

    1、根据实验原理,本实验的基本思路如下:

    ① 利用单片机的P1.0发出若干40kHz的方波脉冲,经过放大后输出到超声波发生器,产生超声波。

    ② 发射出去的超声波遇到障碍反射回来,又进入实验板的超声波接受器,内部电路将接受到的回波信号经过放大、过滤等,最后输出到锁相电路中,在INT0管脚出现下降沿,触发外部中断。

    ③ 使用内部定时器来进行计时,计算出从信号发出到产生中断之间的时间,通过计算得到距离,并显示到数码管上。

    ④ 上述过程不断循环重复。

    2、产生40kHz的方波,需要在每半个周期将P1.0的输出进行翻转。这个定时需要精确实现,可以使用一个内部定时器来控制(方式2更加精确)。如果使用程序延时的话,需要查阅相关手册,并结合使用的单片机型号来确认指令的运行时间。只需要输出若干个(5-10个)脉冲即可。

    3、在方波输出结束此之前不能开启外部中断允许,这是因为输出的超声波会同时反馈到输入,干扰中断。为保险起见,应该在方波输出结束后稍微延迟一段时间(0.1ms即可,不用精确控制)再开启。

    4、使用另外一个定时器完成时间的测量。当开始输出时启动定时器(初值为0),在外部中断处理中停止定时器,并将定时器的值读出,就可以换算为距离,并显示到数码管上。 

    5、如果经过很长时间,仍然没有中断触发,可以认为超声波没有返回,本次测量无效。在数码管上显示一个特别的数字或符号。时间测量定时器的溢出是检验测量无效的关键时间点。。

    6、每次测量完成后,延时一段时间,继续下一次测量。 

    五、实验原理

    振动频率超过20kHz,不能被人耳所接收的声波称作“超声波”。超声波频率高,波长短,在一定距离内沿直线传播,具有良好的束射性和方向性,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪等。

    当超声波在发射后遇到障碍物反射回来之后,根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。在不考虑温度等因素的情况下,超声波在空气中的传播速度约为340m/s,根据记录的时间差t,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:s=340*t/2。

    超声波测距装置分为两部分:超声波发生器和超声波接受器。本实验中采用压电式超声波发生器。它利用压电晶体的谐振原理来进行电能和机械能之间的相互转换。超声波发生器内部有两个压电晶片和一个共振板。当压电晶片外加一定电压的脉冲信号,并且其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动,将电能转换为机械能,产生超声波。反之,如果两电极间未外加电压,而共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。因此同一种装置即可作为发生器,也可以作为接收器。本实验使用的压电晶片的固有振荡频率为40kHz左右。

    超声波测距产生误差的原因包括时间误差和超声波传播速度误差两大方面。时间误差方面可以通过各种软件措施进行弥补,使用单片机也可以达到微秒级,对整体误差影响很小。超声波的传播速度受空气的密度所影响,空气的密度越高则超声波的传播速度就越快,而空气的密度又与温度有着密切的关系,另外和湿度也有一定的关系。整体来说,实际速度变化的幅度能够达到5%,是更加重要的影响因素。

    系统的最大可测距离取决于以下四个因素:超声波的幅度,反射面的质地,反射面和入射声波之间的夹角以及接收器的灵敏度。本实验的原理框图如下:


    实验六
    #include <reg52.h>
    
    typedef unsigned char uchar;
    typedef unsigned int uint;
    
    sfr P4=0xC0;
    sfr P4SW=0xBB;
    
    sbit sclk = P4^4;  //时钟
    sbit sda = P4^5;
    sbit out = P1^0;
    bit t0_end;//方波结束
    bit e0;//接受外部中断
    bit t1;//定时中断1一直到完结
    uint count = 0;			//当前方波脉冲数
    unsigned long int temp = 0;
    uchar code tab[] = 
    {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,
    0x80,0x90};		
    unsigned long int result = 999;
    
    
    void init()
    {
    	P4=0xFF;
            P4SW=0x70;
    	TMOD = 0x12;
    	TH0 = 0xf4;//方波,周期24um
    	TL0 = 0xf4;
    	TH1 = 0x00; // 计时
    	TL1 = 0x00;	
    		while(j--);
    		j=255;
    	}
    }
    void e0_int() interrupt 0
    {
    	delay(1,255);
    	if(INT0==0){
    		TR1=0;
    		e0=1;
    	}
    }
    void t0_int() interrupt 1
    {
    	
    
    	out = ~out;
    	if(count != 0x00)
    		count-=1;
    	else
    		t0_end=1;
    }	
    void t1_int() interrupt 3
    {
    
    	e0 = 1;
    	t1 = 1;
    }
    
    void main()
    {
    		unsigned long t;
    
    		init();	
    	while(1){	
    		t0_end=0;
    		count=2;
    		out=0;
    		t1=0;
    		t=0;
    		e0=0;
    
    		TH0=0xf3;	
       		TL0=0xf4;	
    		TH1=0x00;	
       		TL1=0x00;
    
    		TR0=1;
    		TR1=1;
    		while(!t0_end);
    		TR0=0;
    		delay(1,120); 
    		
    		EX0=1;
    		while(!e0);
    		EX0=0;
    		if(t1){
    			TR1=0;
    			result=0;
    		}
    		else{
    			t=TH1;
    			t = t << 8;
    			t |= TL1;
    			t=t*17;
    			result=t/1000;
    		}
    		display(result);
    		delay(255,255);
    		delay(255,255);
    		delay(255,255);
    		delay(255,255);
    		delay(255,255);
    		delay(255,255);
    	}
    }
    



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  • 51单片机超声波测距程序

    万次阅读 多人点赞 2018-08-03 17:15:08
    51单片机超声波测距程序。

    51单片机超声波测距程序:
    使用模块:HC-SR04,74LS138,四位一体的8段共阴数码管等。

    /********************************************************************************************************************
    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, 测距精度可达高到 3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。
     基本工作原理:
    (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。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;
    *********************************************************************************************************************/
    #include<reg52.h> 
    #include<intrins.h> 
    
    typedef unsigned int u16;
    typedef unsigned char u8;
    
    sbit LSA=P2^2;
    sbit LSB=P2^3;
    sbit LSC=P2^4;
    
    u8 DisplayData[3];
    u8 code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
    
    //TRIG为控制端
    sbit TRIG = P1^6; //超声波的 TRIG端  插在了P1.6口
    //ECHO 为接收端
    sbit ECHO = P1^7; //超声波的 ECHO端  插在了P1.7口
    
    u8 flag = 0; //标志定时器是否溢出
    
    /*******************************************************************************
    * 函 数 名         : delay
    * 函数功能         : 延时函数,i=1时,大约延时10us
    *******************************************************************************/
    void delay(u16 i)
    {
        while(i--); 
    }
    
    void init_time()
    {
        TMOD = 0x01; //选择定时器0工作 工作方式为方式1
        TH0 = 0; //装初值0
        TL0 = 0;
    
        TF0 = 0; //中断溢出标志位
        ET0 = 1; //开定时器中断
        EA = 1; // 开总中断
    }
    
    /*******************************************************************************
    * 函数名         :display(int num)
    * 函数功能       :数码管显示函数
    * 输入           : 无
    * 输出             : 无
    *******************************************************************************/
    
    void display(int num) //显示函数
    {   
        u8 i;
        if(num == -1) //当超出范围 显示999
        {
            DisplayData[0] = table[9];
            DisplayData[1] = table[9];
            DisplayData[2] = table[9];
        }
        else  //显示到前三个数码管上  因为测距范围为2-400cm 故3位即可 
        {
    
            //取百位
            DisplayData[0] = table[num / 100]|0x80;
    
            //取十位
            DisplayData[1] = table[num/10%10];
    
            //取个位
            DisplayData[2] = table[num %10];
    
        }
    
        for(i=0;i<3;i++)
        {
            switch(i)    //位选,选择点亮的数码管,
            {
                case(0):
                    LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//显示第0位
                case(1):
                    LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//显示第1位
                case(2):
                    LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//显示第2位    
            }
            P0=DisplayData[i];//发送数据
            delay(100); //间隔一段时间扫描  
            P0=0x00;//消隐
        }
    
    }
    
    void delayed(unsigned int x) //延时xmS
    {
        unsigned int i,j;
        for(i = x; i > 0; i--)
        {
            for(j = 113; j >0; j--);
        }
    }
    
    void main()
    {
        int x; 
        u16 distance,out_TH0,out_TL0;
    
        TRIG = 0; // 先给控制端初始化为0
    
        while(1)
        {
        /*超声波传感器的使用方法:
        控制口发一个10US 以上的高电平,就可以在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的,此时就为此次测距的时间,方可算出距离。如此不断的周期测, 就可以达到移动测量的值了*/
            init_time(); //初始化定时器
            flag = 0;    //置溢出标志位为0
            //控制口发一个10US 以上的高电平
            TRIG = 1;    
            delay(2);
            TRIG = 0;
            //等待接收端出现高电平
            while(!ECHO);
            TR0 = 1; //启动计时器 开始计时
            while(ECHO); //等待高电平结束
            TR0 = 0; //关闭低电平
    
            out_TH0 = TH0; //取定时器的值
            out_TL0 = TL0;
            out_TH0 <<= 8;  //右移8位 
            distance = out_TH0 | out_TL0; //合并为16位的值  
            distance /= 58; 
    
            if(flag == 1) //如果定时器溢出 则超出超声波测量范围
            {
                display(-1);
                flag = 0;
            }
            else
            {
                for(x =5; x >=0; x--)//加此循环只是为了将结果在数码管上停留时间长点便于观察
                {
                    display(distance);
                }
            }
            delay(600);//60ms的周期,这里不是6ms,太多会闪烁。
        }
    
    }
    
    void timer0() interrupt 1 //中断函数
    {
        flag=1; //溢出标志位置1
    }

    实验结果:
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