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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。$ b& V- H' _% y/ U* Q, o
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。
9 K0 Y- E) W; F% c: ?( W' 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。
) f8 P1 B( c% j" y {- X 一、硬件结构
( S! } B& s5 U1 b( U) 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。+ D! L# }% [$ w) O# v; X! |5 P
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。
% n# _7 y% i+ Z' z1 @ 二、软件编程
6 H9 T3 y$ m# g( `7 Y 主要程序清单如下：$ L- x0 F$ }' \. z7 `
ＯＲＧ ００００Ｈ7 ?$ v. g2 Y6 d' q- H. J# K
ＡＪＭＰ ＳＴＡＲＴ* O' @& {4 v& Y( V0 _$ E6 R$ V
ＯＲＧ ０００３Ｈ6 R$ c% F& ] T/ Y, K$ n7 x
ＡＪＭＰ ＷＢＺＤ7 \) z' x$ G+ [9 ]
ＳＴＡＲＴ：ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０
* l" d7 ?, n6 B0 Y# ?! Z ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＦＨ；８２５４工作方式：Ｔ０方式０，１６位
5 l4 e- n& R1 W- `) c% t& |, f ＭＯＶ Ａ，＃００１１００００7 y6 x5 k( T5 ~1 b2 ^% i9 E4 r: q+ j" m% b
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ
# B- J4 o1 a. B' e! p4 j ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ; S @9 }7 P: i0 q$ j k) |6 d
ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ' }0 a7 ]1 J: U& R
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值低８位; G6 v9 D! P; L1 z
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值高８位（最大范围）$ g; r9 S9 D! c6 L9 u3 k9 p9 b
ＳＥＴＢ ＩＴ０；/ＩＮＴＯ下跳沿触发+ r, Z4 h) G$ T; q7 O
ＳＥＴＢ ＥＡ# N1 F% n* C/ `, Y2 _
ＳＥＴＢ ＥＸ０；开/ＩＮＴ０中断
- c4 D* Z& Z( A/ m/ SＴＡＢ： ＡＣＡＬＬ ；数据处理子程序
! O' s4 I* k7 [* e1 I6 e; T ＡＣＡＬＬ ；键盘处理子程序
4 t2 _. A. Q. I1 T3 V. P. B5 O ＡＪＭＰ ＴＡＢ! ~8 L g9 F1 R6 y8 W( ?5 }% \% @
ＷＢＺＤ： ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ；中断服务子程序
; Q$ a) ? p. h0 e$ j, p- w ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０
# S3 e7 U5 {2 m: c& U ＭＯＶ ２０Ｈ，Ａ；读出低８位时标送２０Ｈ
0 W% P$ @' r* b6 _7 L ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０
7 B- B% M0 O) Y% ^( g& Z3 Q ＭＯＶ ２１Ｈ，Ａ；读出高８位时标送２１Ｈ9 t; I3 k1 F: F
ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ
( y4 \5 |7 V: d& ~" n! S/ o2 ` ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ
% _$ @! t0 r! M* p ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；重装计数初值! l6 A1 {+ m) B ^' J+ f
ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０2 @' u! X1 E$ p9 ^+ {& q
ＲＥＴＩ
+ B8 f, T& M0 s; |' k; m ＥＮＤ |
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发表于 2016-8-15 15:48
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