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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。& q) ~8 u9 M: R2 H+ c
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。
1 e% L P# r# }" B 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。
% p& p- x! E: {3 @6 I" k* u" W 一、硬件结构3 {0 R) X! Z" W0 h" P* g
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。8 g( i/ g/ n2 \* P8 }
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。9 A% T7 @7 W" l2 i$ ~
二、软件编程
% U8 k% e3 \& r9 @2 _3 G 主要程序清单如下：4 k" G p# l. r" x% T
ＯＲＧ ００００Ｈ! I. p5 W5 s# |* v
ＡＪＭＰ ＳＴＡＲＴ
( g( M. M" O4 e; ?) Q6 b1 F7 f ＯＲＧ ０００３Ｈ
, X/ ?6 H- g2 G, k3 ^) J( @. e ＡＪＭＰ ＷＢＺＤ
. d! r/ o! e! ~, V; aＳＴＡＲＴ：ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０& e& ?6 O: K$ E2 i* F
ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＦＨ；８２５４工作方式：Ｔ０方式０，１６位
: A) \9 Y! q. @- j. j ＭＯＶ Ａ，＃００１１００００. m- d, O! N5 X8 T
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ* D8 |) P1 _9 v& ?( L9 G
ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ
9 V5 ] J! y/ q0 h' F' Y7 y ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ h, q% F- D! L
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值低８位, C1 k. z& l. H5 ], f6 q" U6 B
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值高８位（最大范围）
" r, Z& T1 n' S ＳＥＴＢ ＩＴ０；/ＩＮＴＯ下跳沿触发3 t: {4 N( E0 J' M
ＳＥＴＢ ＥＡ3 i( J& @+ r+ R& | R+ g
ＳＥＴＢ ＥＸ０；开/ＩＮＴ０中断
' {! f9 z, E5 J* o8 v2 `5 b }& `ＴＡＢ： ＡＣＡＬＬ ；数据处理子程序
( N- N8 V u* D8 z$ c' ? ＡＣＡＬＬ ；键盘处理子程序+ b, ^8 m) E, X2 P: }. `
ＡＪＭＰ ＴＡＢ
- |7 G# ]8 p$ b3 N- VＷＢＺＤ： ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ；中断服务子程序
/ ?4 x: k3 g# ]: ^4 p" I ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０+ h) p+ i4 q2 s M7 [/ P( a/ w% a
ＭＯＶ ２０Ｈ，Ａ；读出低８位时标送２０Ｈ- J$ B$ b$ M {5 ]
ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０; \" @) y {, [7 G
ＭＯＶ ２１Ｈ，Ａ；读出高８位时标送２１Ｈ
' T3 `0 S/ Q7 @, C# V ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ8 I$ K* D& ?6 k/ E5 k* p9 X
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ/ x; s; g: }! w+ ?1 r1 w, {# j
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；重装计数初值7 T' z% T# n1 @( K
ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０
5 F3 [, m6 L/ ]- [' P) K ＲＥＴＩ8 [6 L( E4 I: K9 y
ＥＮＤ |
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发表于 2016-8-15 15:48
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