/* 功能：超声波测距实验。 功能模块：HC-SR04，测距范围：2cm to 450cm 数码管显示：xxx.x，单位：cm 计算公式如下： s = v*t/2 = (340m/s)*t(s)/2 = (340um/us)*t(us)/2 = (0.34mm/us)*t(us)/2 = (0.034cm/us)*t(us)/2;; s(cm) = t(us)*0.017(cm/us). t is the received Echo high level time from the UltracsonicModule HC-SR04, it messured by T0 timer, t=(12/11.0592)us*(TH0,TL0), initial (TH0,TL0)=0x00 00 s(cm) =0.0184*(TH0,TL0), (TH0,TL0)max = 24456 for s =450cm UltracsonicModule HC-SR04 VCC(+5V) connect to VCC; Gnd connct to GND; Trig connect to P3.3; Echo connect to P3.2. */ #include <reg52.h> //定义驱动引脚 sbit Echo = P3^2; //Echo sbit Trig = P3^3; //Trig #define LED_seg P0 //8位数码管的段码和位码驱动通过P0端口锁存 #define LED_dig P0 //定义显示缓冲区（由定时中断程序自动扫描） unsigned char DispBuf[8]; unsigned char RangeBuf[3]; //智能小车数码管显示电路管脚定义 sbit SS = P2^6; //数码管段选信号 sbit CS = P2^7; //数码管位选信号 bit Counter_overflag = 0; //T0定时器溢出标志 bit Echo_Over = 0; //超声波测距完成标志，无论收到回波或没有收到，总要置位一次 unsigned char cnt = 0; //测量次数，每次加一 unsigned int Range = 0; unsigned long Echo_time = 0; //T0定时器合并数值 unsigned int sec = 60; int Range_mean; bit flag_display = 1; unsigned int count = 0; code unsigned char Tab[] = {//定义0123456789AbCdEF的数码管字型数据，其他显示字符需自行计算，如‘-’的字形数据为0x40 0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, 0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71 }; //============================// /* 函数：EX0INTSVC() 功能：外部中断0中断服务程序 用途：为避免定时中断干扰测距的准确性，采用外部中断触发后立即停止计时 外部中断0优先级高于定时中断，程序尽量短，避免过多干扰定时中断 */ void EX0INTSVC() interrupt 0 { TR0 = 0; //停止计时 Echo_time = TH0 * 256 + TL0; //读取定时器0计数值 TH0 = 0; //清除定时器0计数寄存器，为下次计数做准备 TL0 = 0; Echo_Over = 1; //表示本次超声波测距完成，可以启动下次的测量 EX0 = 0; //关闭外部中断，否则会马上引起下一次中断 } //============================// /* 函数：T0INTSVC() 功能：定时器T0的中断服务函数 用途：若超过测距范围，长时间无法收到回波， 已经启动的T0中断会计数溢出，利用定时器溢出标志来判断 */ void T0INTSVC() interrupt 1 { TR0 = 0; //停止计时 Counter_overflag = 1; //中断溢出标志，未收到回波 Echo_Over = 1; //表示本次超声波测距完成，可以启动下次的测量 EX0 = 0; //关闭外部中断 } /* 函数：T1INTSVC() 功能：定时器T1的中断服务函数 */ void T1INTSVC() interrupt 3 //定时器1的中断号为：3 { code unsigned char com[] = {0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01}; //显示位的端口控制字节 static unsigned char n = 0; //n: 扫描显示位计数,0-7 static unsigned int counter_1ms = 0; //================数码管定时扫描驱动显示=============== TR1 = 0; TH1 = 0xFC; TL1 = 0x66; //可以将FC66换成0000，降低扫描速度，观察和理解动态扫描 TR1 = 1; P0 = 0xFF; //消隐 CS = 1; CS = 0; P0 = DispBuf[n]; //更新扫描显示数据 SS = 1; SS = 0; P0 = ~com[n]; //重新显示 CS = 1; CS = 0; n++; //指向下一位扫描显示 n &= 0x07; //==================================================== counter_1ms ++; if ( counter_1ms == 100 ) { counter_1ms = 0; count = count + 1; if ( count == 4 ) { count = 0; flag_display = 1; } else { flag_display = 0; } if ( Range_mean > 150 ) { sec ++; } else if ( Range_mean < 120 ) { sec --; } DispBuf[7] = Tab[sec / 100] ; DispBuf[6] = Tab[sec /10 % 10] | 0x80; DispBuf[5] = Tab[sec % 10]; if ( sec == 119) { sec = 0; } else if ( sec ==0 ) { sec = 119; } } } /* 函数：DispClear() 功能：清除数码管的所有显示 */ void DispClear() { unsigned char i; for ( i=0; i<8; i++ ) { DispBuf[i] = 0x00; //i值代表数码管的位数，可以在后面的程序观察是左起还是右起，0x00可以关闭数码管显示 } } /* 函数：Delay() 功能：延时 说明： 晶振频率为11.0592MHz 延时长度 = 1ms * t */ void Delay(unsigned int t) { unsigned int us_ct; for (;t > 0;t --) //执行代码消耗CPU时间 for (us_ct = 113;us_ct > 0;us_ct --); } /* 函数：SysInit() 功能：系统初始化 */ void SysInit() { DispClear(); //初始化显示缓存 TMOD = 0x11; //设置定时器T0为16位定时器，定时器T1为16位定时器 EA = 0; //关闭总中断，待初始化结束后再打开 //======定时计数器T0初始化，用于获取超声波作用时间，若定时溢出，则超出测距范围 TH0 = 0; TL0 = 0; ET0 = 1; //======定时计数器T1初始化，用于获取1ms定时中断===== TH1 = 0xFC; //设置定时器1的初值: 0xFC66，对应定时时间1ms TL1 = 0x66; ET1 = 1; //使能定时器T1中断 TR1 = 1; //启动定时器T1 //======定时计数器T0和T1初始化完毕================= EX0 = 0; //关闭外部中断 IT0 = 0; //外部中断0采用电平触发模式，低电平出发 EA = 1; //使能总中断 } /* 函数：StartModule() 功能：启动模块，采用 IO 触发测距，给至少10us 的高电平信号; */ void StartModule() { unsigned char i; Trig = 1; //启动一次模块 for(i = 0;i < 5;i ++); //超声波启动延迟10us以上; Trig = 0; } /* 函数：Range_Display() 功能：超声波距离显示函数 说明：若超出距离则显示“- - - -” */ void Range_Display() { // cnt ++; //每测距一次，数值加一，用于测试 // DispBuf[7] = Tab[cnt / 100]; // DispBuf[6] = Tab[cnt / 10 % 10]; // DispBuf[5] = Tab[cnt % 10]; //超出测量范围或者障碍物太近反射角度太小导致无法收到回波，都显示“- - - -” if((Range >= 4000) || Counter_overflag == 1) { Counter_overflag = 0; DispBuf[0] = 0x40; DispBuf[1] = 0x40; DispBuf[2] = 0x40; DispBuf[3] = 0x40; } //按照HC-SR04的指标，大致工作在2cm—450cm的范围内，与产品质量和反射面相关 else //显示数据单位：厘米 { DispBuf[0] = Tab[Range_mean % 10]; DispBuf[1] = Tab[Range_mean / 10 % 10] | 0x80; DispBuf[2] = Tab[Range_mean / 100 % 10]; DispBuf[3] = Tab[Range_mean / 1000]; } } /* 函数：Timer_Count() 功能：超声波高电平脉冲宽度计算函数 备注：采用查询模式 说明：超声波模块在等待回波的时候，经常被定时中断打断，导致回波到达时间测量不及时，干扰了超声波测量精度 改进的办法是分别加入下面两条语句（暂时屏蔽，取消屏蔽可以用来对照） TR1 = 0; //暂停定时器T1计数，相当于关闭定时中断T1 TR1 = 1; //重启定时器T1计数，相当于打开定时中断T1 随之带来什么新的问题呢？分析产生的原因。 */ unsigned int Timer_Count() { TR0 = 1; //开启计数 EX0 = 1; //开启外部中断 while(!Echo_Over); //等待回波，当Echo_Over为1，表明收到回波或超出测距范围 Echo_Over = 0; //清除Echo_Over，准备下一次测距 //程序到这里就已经得到了超声波的响应计数值，结果存在变量Echo_time内，Echo_time * 1.1us得到响应时间 //假设环境温度26.5摄氏度，根据Echo_time的值自行计算测距的长度（单位：毫米）并替换下面的定值表达式 //注意：必须用定点运算，精度为毫米！ Range = Echo_time * 11 / 10 * 334 / 1000 /2; //单位是毫米 return (unsigned int)Range; } void main() { SysInit(); //定时器初始化 // DispBuf[7] = Tab[1]; //在8位数码管上显示“12345678”字样 // DispBuf[6] = Tab[2]; // DispBuf[5] = Tab[3]; // DispBuf[4] = Tab[4]; // DispBuf[3] = Tab[5]; // DispBuf[2] = Tab[6]; // DispBuf[1] = Tab[7]; // DispBuf[0] = Tab[8]; // Delay(2000); DispClear(); //清除显示（数码管上的显示内容全部熄灭 //DispBuf[7] = Tab[cnt / 100]; //DispBuf[6] = Tab[cnt / 10 % 10]; //DispBuf[5] = Tab[cnt % 10]; while(1) { Echo = 1; //IO口读入之前输出1 TR1 = 0; //关闭定时器T1，避免打断超声波启动和上升沿捕获 ET1 = 0; //关闭定时器T1中断，时间很短，影响较小 StartModule(); //启动模块 while(!Echo); ET1 = 1; //使能定时器T1中断 TR1 = 1; //启动定时器T1 Range = Timer_Count(); //超声波高电平脉冲宽度计算函数 RangeBuf[cnt] = Range; cnt = ( cnt + 1 ) % 3; Range_mean = ( RangeBuf[0] + RangeBuf[1] + RangeBuf[2] )/3 ; if( flag_display ) Range_Display(); //超声波距离显示 // Delay(200); //每隔0.2秒读取一次并显示一次测量数据，便于视觉观察 } }