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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。0 r/ r! W' _/ Q$ N* n
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。& J) Y+ {& B5 k9 j& c
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。
7 w5 j- h2 T$ P8 B 一、硬件结构
/ W' [2 a& `$ C# ^8 Z; k 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。5 p% S4 v6 J+ i- E) U, 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。3 V7 Z1 [$ Q; @6 |/ ?; P- p
二、软件编程. _* R3 a5 @5 _2 s5 u
主要程序清单如下：
B" p6 S* E- `/ Y# y a6 y ＯＲＧ ００００Ｈ! ^9 ]) F& |; W" X, A6 I# O
ＡＪＭＰ ＳＴＡＲＴ
- P S0 E9 ~5 a; o( E ＯＲＧ ０００３Ｈ
5 I7 M3 ]& m2 L z2 F8 a ＡＪＭＰ ＷＢＺＤ& K; }7 ]. } Y
ＳＴＡＲＴ：ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０" b( [1 L: D8 g
ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＦＨ；８２５４工作方式：Ｔ０方式０，１６位4 G' w: K) T1 ^6 ^% w6 V" B U
ＭＯＶ Ａ，＃００１１００００& `. P7 k1 a* P( C/ h7 ?
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ ?) J. f5 @$ j* t! p7 V
ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ. O9 G( x; U/ r& j5 v
ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ+ [; h8 a* t! C' q
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值低８位* V9 j5 u% o1 {5 k7 v
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值高８位（最大范围）
/ f1 S' V, [# @0 a. G+ w ＳＥＴＢ ＩＴ０；/ＩＮＴＯ下跳沿触发8 z* N! {/ b/ V
ＳＥＴＢ ＥＡ
2 B/ A+ M5 V7 ^ ＳＥＴＢ ＥＸ０；开/ＩＮＴ０中断
+ R% e: f( L5 _/ M! Y) e# ?ＴＡＢ： ＡＣＡＬＬ ；数据处理子程序$ c/ U9 i& t9 k" T* Q* P6 ]9 o; P
ＡＣＡＬＬ ；键盘处理子程序: V, |) D k7 }- e
ＡＪＭＰ ＴＡＢ
7 b/ K M! c7 H) O( UＷＢＺＤ： ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ；中断服务子程序; m+ v5 @9 R9 f: X9 ~9 a
ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０
( G/ q# D- g* {. G" x0 c ＭＯＶ ２０Ｈ，Ａ；读出低８位时标送２０Ｈ
1 R5 `- R# Q5 g- |! N ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０, ]% ]1 O) W$ u, _6 k1 E9 v
ＭＯＶ ２１Ｈ，Ａ；读出高８位时标送２１Ｈ
1 V+ U) b7 W1 I$ m( L ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ4 {. ]* {5 h2 |
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ
1 `! e( v Y8 A" |. `% Q$ \4 N ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；重装计数初值
# F, P' U9 O2 N m4 d" z ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０! i i, R/ y$ Q* h" f
ＲＥＴＩ+ ^ J* g) Y# H6 H9 h" P" Q% Q
ＥＮＤ |
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发表于 2016-8-15 15:48
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