基于51單片機的超聲波測距系統(tǒng)的研究與設計

(2)LCD顯示部分。
本設計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，與數(shù)碼管相比，顯得更專業(yè)、美觀。使用時，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，單片機端的D0～D7是接到LCD／602的D1～D0，正好相反，因此在編寫軟件時需要做處理，使讀取正確。
(3)報警部分。
采用一個蜂鳴器，由P1.2輸出一定頻率的信號，在連接到蜂鳴器之前，經(jīng)過一個三極管9 012的放大。報警部分的連線，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)軟件設計采用模塊化設計，主要包括主程序設計、T1中斷服務子程序、INT0外部中斷服務子程序、測溫子程序、距離計算子程序、顯示子程序、延時子程序和報警子程序設計等。
系統(tǒng)軟件編制時應考慮相關硬件的連線，同時還要進行存儲空間、寄存器以及定時器和外部中斷引腳的分配和使用。本設計中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。定時器T1，T0均工作在工作方式1，為16位計數(shù)，T1定時器被用來開啟一次測距過程以它的溢出為標志開始一個發(fā)射測量循環(huán)，T0定時器是用來計算脈沖往返時間，它們的初值均設為0。
系統(tǒng)初始化后就啟動定時器T1從0開始計數(shù)，此時主程序進入等待，當?shù)竭_65 ms時T1溢出進入T1中斷服務子程序；在T1中斷服務子程序中將啟動一次新的超聲波發(fā)射，此時將在P1.0引腳上開始產(chǎn)生40 kHz的方波，同時開啟定時器T0計時，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，將提出中斷請求進入INT0中斷服務子程序，在INT0中斷服務子程序中將停止定時器T0計時，讀取定時器T0時間值到相應的存儲區(qū)，同時設置接收成功標志；主程序一旦檢測到接收成功標志，將調(diào)用測溫子程序，采集超聲波測距時的環(huán)境溫度，并換算出準確的聲速，存儲到RAM存儲單元中；單片機再調(diào)用距離計算子程序進行計算，計算出傳感器到目標物體之間的距離；此后主程序調(diào)用顯示子程序進行顯示；若超過設定的最小報警距離還將啟動揚聲器報警；當一次發(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，進入下一次測距。如果由于障礙物過遠，超出量程，以致在T0溢出時尚未接收到回波，則顯示“ERROR”重新回到主流程進入新一輪測試。主程序和定時器T1、外部中斷INT0中斷服務子程序的框圖分別，如圖7～圖9所示。