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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。/ {9 V* O( j, k }+ {$ f+ _7 W
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。# K( b( w0 K5 z9 `
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。3 X! H( g- M: _* @
一、硬件结构/ B5 s" e, `$ V; {
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。
0 l" W) q4 N( B0 c/ J 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。. r" _9 W) t* e0 q: o
二、软件编程. z3 |! c2 R2 u* r) Q d% D, B
主要程序清单如下:: t( [7 D+ }$ w8 g- E$ D
ORG 0000H7 j: n/ h" Q! U- r6 p: x t0 N
AJMP START
/ Y' ` B; p+ w ORG 0003H
2 @( o6 ?! Y: P$ `# P, w! ^+ K K AJMP WBZD
- f$ X, p* x0 U9 J+ a6 G* bSTART:CLR P1.0;JK触发器初态置0% |5 C- F+ K6 U" |7 v% o- k
MOV R0,#7FH;8254工作方式:T0方式0,16位) B- W' c7 Q$ T# ]: n2 r5 A" c
MOV A,#00110000
8 Z/ o c7 u8 t7 ^ MOV @R0,A
! W: \2 ~1 j; t1 d3 N& N MOV R0,#7CH# R2 j C0 [ d2 ]. n
MOV A,#0FFH
: A8 Z; ~6 K# y( ?7 R MOV @R0,A;置T0计数初值低8位
. j3 |- c* O P# v2 m MOV @R0,A;置T0计数初值高8位(最大范围)8 ?. K; `1 f- Q2 D4 s4 m( ?
SETB IT0;/INTO下跳沿触发& v) t. j" F0 E, J3 r6 I
SETB EA3 X8 @8 q- q) S
SETB EX0;开/INT0中断
0 K, i0 d2 W, h6 NTAB: ACALL ;数据处理子程序2 V: u/ y$ Y! V- Q
ACALL ;键盘处理子程序
+ L/ c" `( }( ^' D AJMP TAB6 C/ _. n4 V( Y/ i& |
WBZD: MOV R0,#7CH;中断服务子程序- a4 |3 x2 r Z2 x$ u# Z+ ~6 {: c
MOV A,@R0
) P, c9 D" g2 x$ a: J5 @ MOV 20H,A;读出低8位时标送20H! P0 |% A* q' \# h$ h' J0 i+ @, i
MOV A,@R01 F4 c4 c @5 V; U4 T
MOV 21H,A;读出高8位时标送21H% x+ [7 B: n6 A% O4 {1 t
MOV A,#0FFH
' w. F3 e" h; X3 r1 m7 ~& U/ [5 n MOV @R0,A8 E. G2 z9 T) t
MOV @R0,A;重装计数初值' i: c- K6 s- l5 e+ J( o9 m; A
CLR P1.0;JK触发器初态置0" I$ Z& I; h" A. t% N
RETI
! E; ^7 @* [8 R& T' \% o& I END |
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