单片机构成的精确测距系统

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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。
    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。
# s  f+ b4 M& |" A5 K6 m8 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。
. G* Z9 _. E! v3 K    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。
    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。
- L7 I2 e# W9 B2 G    二、软件编程
& T6 B0 G7 D( l, @9 g% U    主要程序清单如下：
) v2 o6 n- A) l5 \7 y/ d( Q            ＯＲＧ ００００Ｈ
            ＡＪＭＰ ＳＴＡＲＴ
- Y' K! z2 W. {            ＯＲＧ ０００３Ｈ
5 g0 H3 V  H! O            ＡＪＭＰ ＷＢＺＤ
ＳＴＡＲＴ：ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０
. o! {6 T4 }! a/ ]            ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＦＨ；８２５４工作方式：Ｔ０方式０，１６位
            ＭＯＶ Ａ，＃００１１００００
) I  {5 D, a8 u6 D; `            ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ
            ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ
            ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ
0 s) I- d% u2 |            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）
            ＳＥＴＢ ＩＴ０；/ＩＮＴＯ下跳沿触发
3 i/ y6 M$ g; @2 m$ q3 O            ＳＥＴＢ ＥＡ
4 w, [- y  `* d& l/ s            ＳＥＴＢ ＥＸ０；开/ＩＮＴ０中断
4 F( W8 [- B, \  W' {ＴＡＢ：    ＡＣＡＬＬ  ；数据处理子程序
* M) V  @) Q- ~' W            ＡＣＡＬＬ  ；键盘处理子程序
: M9 Q7 ~1 y* x  ^            ＡＪＭＰ ＴＡＢ
ＷＢＺＤ：  ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ；中断服务子程序
- I& s& t: I0 T6 y            ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０
$ ]" `! @/ J4 S0 E9 A            ＭＯＶ ２０Ｈ，Ａ；读出低８位时标送２０Ｈ
            ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０
% _$ W2 t, {! x" p: b9 @            ＭＯＶ ２１Ｈ，Ａ；读出高８位时标送２１Ｈ
" T4 o3 e3 ^! p. Q9 C" j( C            ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ
# ]/ a1 E/ R  Z# d  _1 x% x            ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ
; p; k. V0 P& D* q            ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；重装计数初值
            ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０
  P! k6 p2 K- q* B4 h/ M4 l            ＲＥＴＩ
& r8 V* b: I/ P/ c- n            ＥＮＤ

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