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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。, U) l& K1 ~" x* u# U& Q7 p
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。
8 E3 D; F i' R: F$ D 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。: f, k9 ^5 @6 M* b) B1 q) J) W
一、硬件结构# D9 }8 \. x# @+ Q- V7 }8 r
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。
1 C1 K* M4 r; O$ a' W 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。! `. h2 b" ?* d8 i, S/ w
二、软件编程' g4 \1 U+ c" p# I" j# X# U- B
主要程序清单如下：
' d' m3 \0 ~4 N+ j( h V ＯＲＧ ００００Ｈ7 w* I/ w+ a# V3 h
ＡＪＭＰ ＳＴＡＲＴ
) y1 E# q4 N. G3 o- F4 I- F ＯＲＧ ０００３Ｈ
$ D' l2 ~) H; _- } ＡＪＭＰ ＷＢＺＤ/ g6 S# s% Z: z( u/ S! O. r% h
ＳＴＡＲＴ：ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０
3 v C6 @) z. w& l& Z0 O) R& l1 Z ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＦＨ；８２５４工作方式：Ｔ０方式０，１６位
1 X8 P5 U S! i$ i ＭＯＶ Ａ，＃００１１００００
* R2 H5 f& E. r ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ/ r5 ?/ E% M5 J$ d# F
ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ- r- w# d8 D, ]+ b `" x' b9 ]
ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ
' W) q/ ~% b' b; v& \ ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值低８位
0 B: F: ^, f, L& Y! Q, R; G, r ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值高８位（最大范围）' j8 r7 q/ `- G& C0 G6 g) ^" K2 H( d
ＳＥＴＢ ＩＴ０；/ＩＮＴＯ下跳沿触发
9 w2 g! y6 j: m: ]8 K1 W ＳＥＴＢ ＥＡ
" I- L3 U3 P# n4 K/ m ＳＥＴＢ ＥＸ０；开/ＩＮＴ０中断4 ~# I+ C' d2 E2 L
ＴＡＢ： ＡＣＡＬＬ ；数据处理子程序7 S* E! P6 s; Z. e% h8 e7 i) m
ＡＣＡＬＬ ；键盘处理子程序& p; a# i6 N5 F2 j3 S8 l
ＡＪＭＰ ＴＡＢ+ X9 [; `$ H. B" [
ＷＢＺＤ： ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ；中断服务子程序
7 B1 U4 G" M/ W7 o' ` ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０3 r9 `+ a5 U6 ?- k
ＭＯＶ ２０Ｈ，Ａ；读出低８位时标送２０Ｈ9 W/ X k3 u6 N. a# ~# L
ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０, J3 u7 G) s( y T8 ~9 B6 q" \
ＭＯＶ ２１Ｈ，Ａ；读出高８位时标送２１Ｈ
- y3 O5 `, e+ o ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ1 B& y0 \4 k0 i" f
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ6 Q. U+ p( [5 S7 C0 O* \+ W7 L# ~
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；重装计数初值
) o" \$ Q6 S4 e* V' K0 _8 v1 ` ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０
- ~4 I3 x, [' Q1 r q3 m ＲＥＴＩ
# k4 P# `; u1 c. r% }6 j8 v- Y( l ＥＮＤ |
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发表于 2016-8-15 15:48
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