单片机构成的精确测距系统

jerryli · 发表于 2016-8-15 15:48

EDA365欢迎您！

您需要登录才可以下载或查看，没有帐号？注册

x

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。
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。
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。
一、硬件结构
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８２５４０＃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。
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。
二、软件编程
主要程序清单如下：
         ＯＲＧ００００Ｈ
         ＡＪＭＰＳＴＡＲＴ
         ＯＲＧ０００３Ｈ
         ＡＪＭＰＷＢＺＤ
ＳＴＡＲＴ：ＣＬＲＰ１．０；ＪＫ触发器初态置０
         ＭＯＶＲ０，＃７ＦＨ；８２５４工作方式：Ｔ０方式０，１６位
         ＭＯＶＡ，＃００１１００００
         ＭＯＶ＠Ｒ０，Ａ
         ＭＯＶＲ０，＃７ＣＨ
         ＭＯＶＡ，＃０ＦＦＨ
         ＭＯＶ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值低８位
         ＭＯＶ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值高８位（最大范围）
         ＳＥＴＢＩＴ０；/ＩＮＴＯ下跳沿触发
         ＳＥＴＢＥＡ
         ＳＥＴＢＥＸ０；开/ＩＮＴ０中断
ＴＡＢ：ＡＣＡＬＬ  ；数据处理子程序
         ＡＣＡＬＬ  ；键盘处理子程序
         ＡＪＭＰＴＡＢ
ＷＢＺＤ：  ＭＯＶＲ０，＃７ＣＨ；中断服务子程序
         ＭＯＶＡ，＠Ｒ０
         ＭＯＶ２０Ｈ，Ａ；读出低８位时标送２０Ｈ
         ＭＯＶＡ，＠Ｒ０
         ＭＯＶ２１Ｈ，Ａ；读出高８位时标送２１Ｈ
         ＭＯＶＡ，＃０ＦＦＨ
         ＭＯＶ＠Ｒ０，Ａ
         ＭＯＶ＠Ｒ０，Ａ；重装计数初值
         ＣＬＲＰ１．０；ＪＫ触发器初态置０
         ＲＥＴＩ
         ＥＮＤ