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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。6 m7 U) B8 b0 M0 q H5 ]
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。% W( w8 ^ d: @& k. m% U, I
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。. ~* u) S" V, @- {
一、硬件结构4 w4 O ]1 {# s3 h! u
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。
# v+ ?7 p5 V4 ] 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。* e" u [7 s F1 R3 Y1 |( p
二、软件编程9 h3 k8 a8 G+ G) @# k/ r
主要程序清单如下：
: {3 x" m7 U2 u" z, H* C/ ~3 w ＯＲＧ ００００Ｈ2 I$ q, H! u/ u
ＡＪＭＰ ＳＴＡＲＴ
7 Y6 A* [! o4 Y9 [* _ ＯＲＧ ０００３Ｈ
7 s$ g6 b' A4 |& C m ＡＪＭＰ ＷＢＺＤ. G) u/ \. q' I' [8 e' r7 F
ＳＴＡＲＴ：ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０. i5 k" l1 i# t8 I
ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＦＨ；８２５４工作方式：Ｔ０方式０，１６位) I. O9 b( _7 x6 l
ＭＯＶ Ａ，＃００１１００００
4 ^. ~ e6 ]; H: f ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ8 q9 b' u$ j9 e- S% x
ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ, i% V, B5 L' S3 [7 T
ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ: r# T8 w- f; g6 v
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值低８位
/ G7 u' l+ G2 Z: i4 L5 W8 k( W ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值高８位（最大范围）: T' l! t, u2 l0 ?) Z/ I
ＳＥＴＢ ＩＴ０；/ＩＮＴＯ下跳沿触发& U, ?! Q) }0 q
ＳＥＴＢ ＥＡ
7 x4 b6 k! v Y* h ＳＥＴＢ ＥＸ０；开/ＩＮＴ０中断$ Q7 v% X& T, r5 F. c% L4 F" Z
ＴＡＢ： ＡＣＡＬＬ ；数据处理子程序( {/ R4 [ ~' s/ n4 h" ^9 x
ＡＣＡＬＬ ；键盘处理子程序; [- _) v" Q5 l0 J, g9 A
ＡＪＭＰ ＴＡＢ& A* O- i) {2 m2 x; ]
ＷＢＺＤ： ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ；中断服务子程序' |, I" C& T$ P& }, U( X
ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０
1 Q" D2 X+ y6 e7 v1 c ?) Q ＭＯＶ ２０Ｈ，Ａ；读出低８位时标送２０Ｈ; g0 h [! P/ P# L: c
ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０
6 j7 e6 ~! U( F+ W. z8 n9 b ＭＯＶ ２１Ｈ，Ａ；读出高８位时标送２１Ｈ# P7 `3 i& c v2 Q& m8 P4 r! n
ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ
: N" H1 K6 a5 u6 F& G! C* U ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ
& E* f( [: p4 |) [; F. J ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；重装计数初值5 `% q; L- _5 I2 k4 N
ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０" Q+ h8 K- D' m7 p4 J$ ?- }% ?( D
ＲＥＴＩ+ M6 M# \7 K; d2 n' @2 ^
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发表于 2016-8-15 15:48
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