• 传感器之超声波测距HC-SR04


    一.前言

           

           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。像智能小车的测距以及转向,或是一些项目中,常常会用到。智能小车测距可以及时发现前方的障碍物,使智能小车可以及时转向,避开障碍物,所以,我们今天就来学习一下这个传感器。

    二.工作原理

          1.给超声波模块接入电源和地。
          2.给脉冲触发引脚(trig)输入一个长为20us的高电平方波

          3.输入方波后,模块会自动发射8个40KHz的声波,与此同时回波引脚(echo)端的电平会由0变为1;(此时应该启动定时器计时)
          4.当超声波返回被模块接收到时,回波引 脚端的电平会由1变为0;(此时应该停止定时器计数),定时器记下的这个时间即为超声波由发射到返回的总时长。
          5.根据声音在空气中的速度为344米/秒,即可计算出所测的距离。

          要学习和应用传感器,学会看懂传感器的时序图是很关键的,所以我们来看一下HC-SR04的时序触发图。

       

     

        我们来分析一下这个时序图,先由触发信号启动HC-RS04测距模块,也就是说,主机要先发送至少10us的高电平,触发HC-RS04,模块内部发出信号是传感器自动回应的,我们不用去管它。输出回响信号是我们需要关注的。信号输出的高电平就是超声波发出到重新返回接收所用的时间。用定时器,可以把这段时间记录下来,算出距离,别忘了结果要除于2,因为总时间是发送和接收的时间总和。

    三.程序

    #include<reg52.h>

    #define uchar unsigned char  

    #define uint  unsigned int

     sbit Echo=P3^2;  

    sbit Trig=P1^5;

     bit flag=0;

     /***********************************    函数:void Delay5us()  ----------------------    说明:5微秒延时函数    参数:无  返回值:无 ***********************************/

    void Delay5us()

    {  uchar i;  i--;  i--;  i--;  i--;  i--;  i--; }

    void DelayMs(uint ms)

    {  uint x,y;  for(x=ms;x>0;x--)  

     for(y=110;y>0;y--); }

    void  Init() 

    {    

    TMOD=0x21;  

    SCON = 0x50;  

    EA=1;  

    ES=1;

    ET0=1;  

    ET1=1;  

    TH1=0Xfd;  

    TL1=0xfd;  

    TR1=1;

    }

    void Send(uint dat)

    {  

    SBUF=(dat/100)+ 48;   // 发送 百 位  

    while(!TI);  

    TI=0;  

    SBUF=(dat%100/10)+48;  // 发送 十 位  

    while(!TI);  TI=0;  

    SBUF=(dat%10)+48;   // 发送 个 位

     while(!TI);  TI=0;

    }

    uint Conut(void)

    {  

    uint time;            // 用于记录测得的时间  

    uint ss;      // 用于记录测得的距离

     time = (TH0*256+TL0)*1.09;  // 总时间    

    TH0=0;  TL0=0;

     if(flag==1)         // 如果超出测量距离,则不传输数据

     {   flag=0;   ss=0;  }  

    else  

    {   

    ss=time*1.7/100;      // 空气中声音的速度是340m/s

     }  

    return ss; }

         void main(void)     {

        uint ss;     Init();

         while(1)   

    {          

    Trig=1;    

      Delay5us();     

    Delay5us();         

    Trig=0;     

    while(!Echo);     

    TR0=1;     

    while(Echo);     

    TR0=0;     

    ss=Conut();   // 计算    

    Send(ss);   // 将计算的值通过串口发送出去    

    DelayMs(800);

                  }

    四.总结

         上面这个程序的功能就是从测距传感器获得距离的数值,进行单位的转化后用串口进行输出,显示在串口助手中,转化后的单位为厘米,还有一点需要注意的是,触发输入和回响输出端在不同的板子上是不一样的,大家要根据自己的原理图及单片机自己修改,有什么问题可以互相交流0.0

        }

     void zd0() interrupt 1 {  flag=1;     }

            

       

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