基于51單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

(2)LCD顯示部分。
本設(shè)計(jì)顯示部分采用字符型TC1602液晶顯示所測距離值。TC1602顯示的容量為2行16個(gè)字。液晶顯示屏有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，與數(shù)碼管相比，顯得更專業(yè)、美觀。使用時(shí)，可將P0與LCD的數(shù)據(jù)線相連，P2口與LCD的控制線相連，如圖5所示。

其中，TC1602第4腳RS為寄存器選擇，第5腳RW為讀寫信號線，第6腳E為使能端。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。這里要注意的是，為了布線方便，單片機(jī)端的D0～D7是接到LCD／602的D1～D0，正好相反，因此在編寫軟件時(shí)需要做處理，使讀取正確。
(3)報(bào)警部分。
采用一個(gè)蜂鳴器，由P1.2輸出一定頻率的信號，在連接到蜂鳴器之前，經(jīng)過一個(gè)三極管9 012的放大。報(bào)警部分的連線，如圖6所示。

(4)電源電路：220 V經(jīng)9 V變壓器降壓后，再經(jīng)D1~D4橋式整流和7 805穩(wěn)壓后給電路各部分供電。
(5)晶振電路：采用12 MHz的晶振。

4 軟件
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括主程序設(shè)計(jì)、T1中斷服務(wù)子程序、INT0外部中斷服務(wù)子程序、測溫子程序、距離計(jì)算子程序、顯示子程序、延時(shí)子程序和報(bào)警子程序設(shè)計(jì)等。
系統(tǒng)軟件編制時(shí)應(yīng)考慮相關(guān)硬件的連線，同時(shí)還要進(jìn)行存儲空間、寄存器以及定時(shí)器和外部中斷引腳的分配和使用。本設(shè)計(jì)中P1.0引腳連接到7 HC04推挽放大電路再連接到超聲波發(fā)射傳感器，P1.0引腳輸出的將是軟件方式產(chǎn)生的40 kHz方波，而P3.2(INT0)則被用來接收回波。定時(shí)器T1，T0均工作在工作方式1，為16位計(jì)數(shù)，T1定時(shí)器被用來開啟一次測距過程以它的溢出為標(biāo)志開始一個(gè)發(fā)射測量循環(huán)，T0定時(shí)器是用來計(jì)算脈沖往返時(shí)間，它們的初值均設(shè)為0。
系統(tǒng)初始化后就啟動定時(shí)器T1從0開始計(jì)數(shù)，此時(shí)主程序進(jìn)入等待，當(dāng)?shù)竭_(dá)65 ms時(shí)T1溢出進(jìn)入T1中斷服務(wù)子程序；在T1中斷服務(wù)子程序中將啟動一次新的超聲波發(fā)射，此時(shí)將在P1.0引腳上開始產(chǎn)生40 kHz的方波，同時(shí)開啟定時(shí)器T0計(jì)時(shí)，為了避免直射波的繞射，需要延遲1 ms后再開INT0中斷允許；INT0中斷允許打開后，若此時(shí)P3.2(INT0)引腳出現(xiàn)低電平則代表收到回波信號，將提出中斷請求進(jìn)入INT0中斷服務(wù)子程序，在INT0中斷服務(wù)子程序中將停止定時(shí)器T0計(jì)時(shí)，讀取定時(shí)器T0時(shí)間值到相應(yīng)的存儲區(qū)，同時(shí)設(shè)置接收成功標(biāo)志；主程序一旦檢測到接收成功標(biāo)志，將調(diào)用測溫子程序，采集超聲波測距時(shí)的環(huán)境溫度，并換算出準(zhǔn)確的聲速，存儲到RAM存儲單元中；單片機(jī)再調(diào)用距離計(jì)算子程序進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出傳感器到目標(biāo)物體之間的距離；此后主程序調(diào)用顯示子程序進(jìn)行顯示；若超過設(shè)定的最小報(bào)警距離還將啟動揚(yáng)聲器報(bào)警；當(dāng)一次發(fā)射、接收、顯示的過程完成后，系統(tǒng)將延遲100 ms重新讓T1置初值，再次啟動T1以溢出，進(jìn)入下一次測距。如果由于障礙物過遠(yuǎn)，超出量程，以致在T0溢出時(shí)尚未接收到回波，則顯示“ERROR”重新回到主流程進(jìn)入新一輪測試。主程序和定時(shí)器T1、外部中斷INT0中斷服務(wù)子程序的框圖分別，如圖7～圖9所示。