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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。/ g' P. g" v. N# g
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。6 r) [- Q# S* o' h3 @, Z: [& [
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。2 x2 o' I; E* q8 m# Q( w9 O
一、硬件结构
3 g6 `8 ?8 [9 P( W. |& _2 W0 _; z- N; f 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。/ M( D2 ]4 R3 ?+ b$ A8 c% T+ d
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。& ?/ O7 n/ _9 R0 P0 T1 }
二、软件编程
+ p4 i% b4 p# V# R& L+ a% S7 \( E6 m 主要程序清单如下：
# [3 V t5 X! [/ v3 P, |7 Y ＯＲＧ ００００Ｈ! ?9 ~) y9 s( ~- g" E2 r
ＡＪＭＰ ＳＴＡＲＴ
. D! E7 U; K1 o5 X ＯＲＧ ０００３Ｈ
d9 \# {$ r1 s. z. v+ I6 ~ ＡＪＭＰ ＷＢＺＤ1 m# `( C! |% Q @7 }
ＳＴＡＲＴ：ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０" t9 H7 b) B" @
ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＦＨ；８２５４工作方式：Ｔ０方式０，１６位
$ k6 t8 V3 t& N' m! Q ＭＯＶ Ａ，＃００１１００００. f8 k3 v# ^* y& b2 B
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ$ _3 M4 W! r6 H2 w* a O: H
ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ
! J- D$ i: K4 Y% B. u4 j ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ- R- X9 C8 a9 S" \+ ^ ~
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值低８位5 J6 ~' m$ p4 v6 n7 f5 H
ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；置Ｔ０计数初值高８位（最大范围）" \# ]/ q: b( N
ＳＥＴＢ ＩＴ０；/ＩＮＴＯ下跳沿触发
3 H# m2 O; G: J' ?% j9 j3 F ＳＥＴＢ ＥＡ1 t6 ]1 \; e$ \; v0 Q
ＳＥＴＢ ＥＸ０；开/ＩＮＴ０中断8 @, ~8 h+ M8 y$ ]( p. B
ＴＡＢ： ＡＣＡＬＬ ；数据处理子程序5 s1 N& P9 }5 X
ＡＣＡＬＬ ；键盘处理子程序
4 G9 K, F, f6 p' I$ o% t, R4 R ＡＪＭＰ ＴＡＢ
* r* C# O) w8 j' U1 c: K" z* e$ YＷＢＺＤ： ＭＯＶ Ｒ０，＃７ＣＨ；中断服务子程序
- v! ?* c8 W# [6 T7 G7 U. ? ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０
+ C, V$ Y! M2 x( ^2 p+ z$ V ＭＯＶ ２０Ｈ，Ａ；读出低８位时标送２０Ｈ
9 A; _# r7 r; _3 u. x4 l3 W ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０
+ f( T8 i+ b- v& j1 O+ O ＭＯＶ ２１Ｈ，Ａ；读出高８位时标送２１Ｈ7 u/ n+ t% g& t, p6 H7 K
ＭＯＶ Ａ，＃０ＦＦＨ
9 c$ O* S% S3 h1 |6 |) S- k ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ
7 f- A, R& `& [) S6 } ＭＯＶ ＠Ｒ０，Ａ；重装计数初值
' e6 M6 {) q5 C/ M/ ~ ＣＬＲ Ｐ１．０；ＪＫ触发器初态置０
& w4 u: f% x7 U X0 H2 O ＲＥＴＩ
% O+ O, a' C3 C) H# k; O ＥＮＤ |
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发表于 2016-8-15 15:48
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