51单片机应用_超声波&定时器

前言

通过利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，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。

HC-SR04模块

**HC-SR04超声波模块常用于机器人避障、物体测距、液位检测、公共安防、停车场检测等场所。HC-SR04超声波模块主要是由两个通用的压电陶瓷超声传感器，并加外围信号处理电路构成的。

参数：

Operating Voltage	Dc5V
Operating Current	15ma
Operating Frequency	40KHz
Max Range	4m
Min Range	2cm
Ranging Accuracy	3mm
Measuring Angle	15°
Trigger Input Signal	10µS TTL脉冲
Dimension	45 x 20 x 15

控制流程

1. 通过Trig引脚发一个 10US 以上的高电平，模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；
2. 有信号返回时，Echo有高电平输出，高电平时间即是超声波往返时间。
3. 测试距离 = (高电平时间 *声速)/2

通过单片机的定时器获得计时功能来获得检测距离，开启定时器后TH和TL寄存器数值会自动增加。直到关闭定时器，再读出其中的数值即可计算距离。

/*开始计时*/
     while (!ECHO);//当ECHO为高电平的时候，跳出循环,并开始记录时间
     TR0 = 1;//启动定时器0，开启计时
     while (ECHO);//ECHO不为0，即脉冲返回结束，计时结束
     TR0 = 0;//停止计时，此时的ECHO的高电平时间就是     超声波发出到重新返回接收所用的时间

代码

#ifndef _HC_SR04_H_
 #define _HC_SR04_H_
 #include //提供_nop_();/*供HC-SR04提供启动时间*/
 ​
 /*位定义*/
 sbit TRIG = P1 ^ 0;
 sbit ECHO = P1 ^ 1;
 ​
 /*全局变量定义,超出距离标志位为1,不超出为0*/
 bit HC_SR04_flag;
 ​
 /*函数声明*/
 void HC_SR04_Init(void);//初始化T0定时器，用于HC_SR04
 ​
 unsigned int HC_SR04(void);//返回距离
 ​
 #endif

#include "HC_SR04.h"
 ​
 /*******************************************************************************
 ** 函数名称: HC_SR04_Init
 ** 功能描述: 初始化定时器0，用以记录从发射到返回的时间Time
 ** 参数说明: void
 ** 返回说明: void
 ** 创建人员: Main
 ** 创建日期: 2020-06-01
 **------------------------------------------------------------------------------
 ** 修改人员:
 ** 修改日期:
 ** 修改描述:
 **------------------------------------------------------------------------------
 ********************************************************************************/
 void HC_SR04_Init(void)
 {
     TMOD |= 0x01;
 ​
     TH0 = 0;
     TL0 = 0;
     ET0 = 1;             //允许T0中断，可关闭，只有特别大的才开
     EA = 1;
 ​
     TRIG = 0;           //先使启动端置低，等待高电平启动
 }
 ​
 ​
 /*******************************************************************************
 ** 函数名称: HC_SR04
 ** 功能描述: 返回测量距离
 ** 参数说明: void
 ** 返回说明: 测量距离，单位（cm）
 ** 创建人员: Main
 ** 创建日期: 2020-12-22
 **------------------------------------------------------------------------------
 ** 修改人员: Main
 ** 修改日期: 
 ** 修改描述: 
 **------------------------------------------------------------------------------
 ********************************************************************************/
 unsigned int HC_SR04(void)
 {
     unsigned int distance;//用于记录测得的距离
     unsigned int time;//用于记录超声波发出到重新返回接收所用的时间
 ​
     /*启动HC_SR04*/
     TRIG = 1;//升高电平，打开触发信号
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     _nop_();
     TRIG = 0;
 ​
     /*开始计时*/
     while (!ECHO);//当ECHO为高电平的时候，跳出循环,并开始记录时间，当为低电平时卡住不动
 ​
     TR0 = 1;//启动定时器0，开启计时
     while (ECHO);//ECHO不为0，即脉冲返回结束，计时结束
     TR0 = 0;//停止计时，此时的ECHO的高电平时间就是     超声波发出到重新返回接收所用的时间
 ​
     /*计算时间及距离*/
     time = (TH0 * 256 + TL0) * 1.29;        //可改变此数据来提高精确度
     distance = (time * 0.034) / 2;          //单位是cm，0.34是mm
 ​
 ​
     TH0 = 0;                                //清零，进行下一次测距
     TL0 = 0;
 ​
     //返回距离
     return distance;
 }
 ​
 /*******************************************************************************
 ** 函数名称: T0_Time_Sr04
 ** 功能描述: 超出测量距离的异常
 ** 参数说明: None
 ** 返回说明: void
 ** 创建人员: Main
 ** 创建日期: 
 **------------------------------------------------------------------------------
 ** 修改人员:
 ** 修改日期:
 ** 修改描述:
 **------------------------------------------------------------------------------
 ********************************************************************************/
 void T0_Time_Sr04() interrupt 1
 {
     HC_SR04_flag = 1;
     //TI=1;
     //printf("超出距离");
     //TI=0;
 }
 ​
 ​