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标题: 单片机构成的精确测距系统 [打印本页]
作者: jerryli    时间: 2016-8-15 15:48
标题: 单片机构成的精确测距系统
实际工作中常常需要自动测量两点间的距离，如液面的高度、机动车倒车时与障碍物间的距离等等。在这类距离的测量中，一点是可达到的，另一点则是不可到达的。因此，测量时，从可到达的一点发射一定频率的信号波，经不可到达的一点反射回来，由接收电路接收回波信号。单片机准确计算信号在两点间传播所用的时间，再根据发射波的传播速度，计算出两点间的距离。9 V6 o: E' K% g- J
    设计电路时，首先分析测量的对象，选择合适的信号波发射器（如发射声波、红外线、超声波等）。若所选信号波传播速度较慢，可通过单片机对发射波与回波的查询或由发射波与回波触发中断，开关定时器完成计时功能。当波的传播速度很快时（如超声波），测出的误差很大。原因在于：其一，不管是查询发射波与回波，还是由之触发单片机中断再通过软件启停定时器均需要一定的时间（中断的方式误差相对要小）；其二，相对而言，单片机的时间分辨率不是太高，如晶振频率为１２ＭＨｚ，则时间分辨率为１μｓ。  g/ e) o( M/ ^1 Z% R( u, Y- ?
    引入专用的定时／计数器８２５４进行计时，可大大提高测距系统的精确性。８２５４的每个定时器都有一个ＧＡＴＥ门控信号，可用发射波与回波直接启停８２５４，而不必把发射波与回波接至单片机，通过中断或查询再发出定时器启停信号。同时，８２５４具有更高的工作频率，时间的分辨率更高，如输入４ＭＨｚ的工作频率，时间分辨率为０．２５μｓ。
' Z. H& u! V0 s- e/ C    一、硬件结构
7 b: z0 v- h6 s) l% e! S    电路如附图。图中８２５４的地址为７ＣＨ（０＃定时器）、７ＤＨ（１＃定时器）、７ＥＨ（２＃定时器））、７ＦＨ（控制口），其工作频率ＣＬＫ０由外部电路提供４ＭＨｚ的脉冲信号（该信号为计时的基准信号，频率要求精确，可用４０６０等分频器实现）。受发射波与回波控制的ＪＫ触发器的输出作为８２５４ ０＃定时器的门控信号ＧＡＴＥ０，回波信号同时作为单片机ＩＮＴ０的中断响应信号。初始化时，由单片机的Ｐ１．０口控制ＪＫ触发器的初态为０，８２５４的Ｔ０不计时；发射波产生后，ＪＫ触发器翻转，Ｔ０开始工作，计数初值不断减１；收到回波信号后，ＪＫ触发器再次翻转，８２５３的Ｔ０停止工作，同时触发单片机中断，在中断服务程序中读出时标（计数初值中所剩余的值），然后由数据处理子程序计算出距离。若增加ＬＥＤ显示电路，则可将测出的距离显示出来。
0 R- M9 a; K! g; |8 u' h- p6 `0 b    如果波的来回传播时间超过了８２５４一次计时的最大范围，可将其定时器的ＯＵＴ引脚接至单片机的ＩＮＴ１，由中断累加计时。/ C" {3 A2 D/ P9 @! X$ v
    二、软件编程9 c, P! |9 S& a' z0 b
    主要程序清单如下：# @, U( s4 M  k) l' v/ P
            ＯＲＧ ００００Ｈ# X2 M, T) ^) b& Y7 ^& F
            ＡＪＭＰ ＳＴＡＲＴ
4 u: _, `1 c) l  k            ＯＲＧ ０００３Ｈ: u% d2 f2 T( L4 S
            ＡＪＭＰ ＷＢＺＤ8 x7 w3 T: `3 n# _4 T
ＳＴＡＲＴ：ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０
& V+ B; [. c+ d% z0 {9 M            ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＦＨ；８２５４工作方式：Ｔ０方式０，１６位
) n7 d% \1 P4 T) h$ R            ＭＯＶ Ａ，＃００１１００００
; x; Y: O6 m6 }" x4 Z            ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ
  G- p3 ~$ q0 [8 e. T# j            ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ. {$ g0 i9 J. X
            ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ5 n  ?* H8 [0 @/ V6 q" `6 Z& y
            ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值低８位
% |) V4 P7 e4 w( B# t9 `+ l1 p            ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值高８位（最大范围）
8 a8 Q9 t2 U; G6 |+ o) m1 A            ＳＥＴＢ ＩＴ０；/ＩＮＴＯ下跳沿触发
* W% u) u1 |, y- T( ^" P            ＳＥＴＢ ＥＡ/ g/ E1 F5 j( {& Z3 n7 a8 R
            ＳＥＴＢ ＥＸ０；开/ＩＮＴ０中断
8 K- B$ T( j  {: T) f  o0 h2 ZＴＡＢ：    ＡＣＡＬＬ  ；数据处理子程序& b6 j6 Y# N, A- W+ A: p0 B( L
            ＡＣＡＬＬ  ；键盘处理子程序
4 q2 B6 C1 n3 o            ＡＪＭＰ ＴＡＢ& p* h: C9 w/ B4 b) b) j
ＷＢＺＤ：  ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ；中断服务子程序
0 e* ~( y. o5 h  c            ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０
1 t2 j2 ]4 o! `            ＭＯＶ ２０Ｈ，Ａ；读出低８位时标送２０Ｈ
4 f4 {0 r8 \8 G+ W% w0 m) `            ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０7 E$ y' O, ^+ V* f( C% u3 c
            ＭＯＶ ２１Ｈ，Ａ；读出高８位时标送２１Ｈ" F( v) }3 Z& k7 J  E
            ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ
, z( X' ]( G7 Y/ s  ^( d/ @            ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ
5 r+ e3 W8 Z. L  l! d            ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；重装计数初值
+ a( |  T9 }3 P# @            ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０0 W; J. d/ C1 i" L, r
            ＲＥＴＩ
- t- ^8 ^; M" v8 Q3 i, W            ＥＮＤ
作者: Gegu    时间: 2016-8-16 10:35
学习中，谢谢分享- {: m; Q0 e* f7 H) ]0 m
作者: ygcgsa    时间: 2016-11-30 10:42
谢谢分享



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