基于51单片机的超声波测距仪的设计第2页.doc

基于51单片机的超声波测距仪的设计第2页 -------------------------------------------------- 超声波具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。接收的回波直接连接到INT0端口，通过低电平来触发单片机的外部中断，并有单片机计算数据，送达数码管显示，从而实现了测距的目的。 4 软件设计 4.1 软件总体设计 超声波测距器的软件设计主要由主程序、超声波程序发生子程序、超声波接收中断程序、超声波溢出显示程序及测量正常显示子程序组成。由于C语言程序有利于实现较复杂的算法，又可以通过软件延时的调试来精确延时。而超声波测距器的程序既有较复杂的计算（计算距离时），又要求精确计算程序运行时间（超声波测距时），所以控制程序可采用C语言。下面说明超声波测距器的算法。 超声波测距器的算法设计： 距离计算公式：d=s/2=(vt)/2 其中d是被测物与测距器的距离；s是超声波的来回路程，v是超声波在当前温度下的速度，t是发送和接收超声波所经历的时间。 ------------------------------------------------ -------------------------------------------------- 4.2 主程序设计 主程序首先要对系统环境初始化，设置定时器工作模式为16位定时、 计数器模式，置位总中断允许位EA并对显示端口P0和P2清0；然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲。为了避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直射波触发，需要延迟0.1ms后才打开外中断0（以免接收器直接接收到发送端的发送波），接收返回的超声波信号。 由于采用12MHZ晶振，计数器每记一个数就是1us，取20℃时的超声波 传输速度v=344m/s,则d=(vt)/2=344t/2=(172T0/106)m=(172T0 /10000)cm 其中T0为中断T0的计数值。 测出距离后，结果以十进制BCD码方式送往LED显示约0.5S，然后再发 出超声波脉冲重复测量。 主程序流程图如下： 4.3显示模块程序设计 显示模块由于要实现三位数码管的动态显示，所以采用动态扫描的方式，由于测量的数据是实时变化的，要求每次显示的时间为1s左右，所以每次显示都在一个循环里面实现。 4.4外部中断模块程序设计 当单片机接收到回波的时候，触发外部中断的发生，此时应首先关闭定时器，然后在对定时器中的数据进行处理，通过定时器所记得数计算出距离目标物体的距离。并把数据进行分离，分别赋给数码管的三个端。最后将定时器清零，以便下一次继续测量。 4.5定时器中断模块程序设计 由于主程序执行完后等在延时的过程中，此时若距离目标物体太远，超------------------------------------------------ -------------------------------------------------- 声波能量耗尽不能返回至单片机，则触发定时器中断，此时赋给数码管三个为选为F，若中断发生，则数码管显示“FFF”，表示距离太长，然后将定时器关闭。等待下一次测量的到来。 5 实验及结果 超声波测距系统要求能在短距离内稳定、清晰、准确的显示测量结果。我们在多次测量的情况下得出了如下表中的数据。实验证明，本系统在2米得范围内，最大误差只有1厘米，可以很好的完成测量的任务。并且在4米得范围内误差能控制在2cm以内,基本上可以达到测量要求。 单位：cm 图示为距离目 为1.08M的情况下测量。 下图为测量距离时的俯视图 左面与探头平行的刻度为1.07M 测量准确。 标 附录1 实物照片 超声波测距仪外观 附录2 硬件电路图 单片机最小体统部分电路图 ------------------------------------------------