基于單片機(jī)S52的超聲波測(cè)距系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)的軟件部分

1、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(cè)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(chǔ)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7HC04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(lái)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(lái)開(kāi)啟一次測(cè)距過(guò)程以它的溢出為標(biāo)志開(kāi)始一個(gè)發(fā)射測(cè)量循環(huán), T0定時(shí)

2、器是用來(lái)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(dòng)定時(shí)器T1從0開(kāi)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(dòng)一次新的超聲波發(fā)射,此時(shí)將在P1·0引腳上開(kāi)始產(chǎn)生40 kHz的方波,同時(shí)開(kāi)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(kāi)INT0中斷允許; INT0中斷允許打開(kāi)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(hào),將提出中斷請(qǐng)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(chǔ)區(qū),同時(shí)設(shè)置接收成功標(biāo)志;主程

3、序一旦檢測(cè)到接收成功標(biāo)志,將調(diào)用測(cè)溫子程序,采集超聲波測(cè)距時(shí)的環(huán)境溫度,并換算出準(zhǔn)確的聲速,存儲(chǔ)到RAM存儲(chǔ)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(guò)設(shè)定的最小報(bào)警距離還將啟動(dòng)揚(yáng)聲器報(bào)警;當(dāng)一次發(fā)射、接收、顯示的過(guò)程完成后,系統(tǒng)將延遲100 ms重新讓T1置初值,再次啟動(dòng)T1以溢出,進(jìn)入下一次測(cè)距。如果由于障礙物過(guò)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(cè)試。此外,還有幾點(diǎn)需要說(shuō)明的是:(1)定時(shí)器T1之所以是65 ms溢出是因?yàn)樗?6位定時(shí)/計(jì)數(shù)器(65 535)。

4、在使用12 MHz的晶振時(shí),由于周期T=1/f=1/(12×106) /12 =1s,則一個(gè)機(jī)器周期是1s,計(jì)數(shù)器每65 ms計(jì)數(shù)器溢出。(2)本設(shè)計(jì)中40 kHz方波的產(chǎn)生采用軟件方式實(shí)現(xiàn):控制P1·0口輸出12s的高電平,再輸出13s的低電平,這樣得到一個(gè)周期的40 kHz的脈沖,再循環(huán)發(fā)送8次。(3)在CPU停止發(fā)送脈沖群后,由于電阻尼,換能器不能立即停止發(fā)送超聲波,在一段時(shí)間內(nèi)仍然會(huì)發(fā)送,故這段時(shí)間內(nèi)不可立即開(kāi)啟INT0接收回波,要等待一段后以避免發(fā)送端的部分直射波未經(jīng)被測(cè)物就直接繞射到接收端,這段被稱為“虛假反射波”。從發(fā)射開(kāi)始一直到“虛假反射波”結(jié)束這段時(shí)間,不開(kāi)放INT0中斷申請(qǐng),可有效躲避干擾,但也會(huì)造成測(cè)試的“盲區(qū)”。本次設(shè)為1 ms,假定溫度為20,則測(cè)量盲區(qū)為s=1×10-3×344/217·2 cm。(4)最大測(cè)試距離將取決于:兩次脈沖群發(fā)送之間的最小時(shí)間間隔和脈沖的能量。一般來(lái)說(shuō),發(fā)射端脈沖個(gè)數(shù)越多,能量越大,所能測(cè)的距離也越遠(yuǎn)但也不是無(wú)限制的,本次讀取定時(shí)器T0的計(jì)數(shù)值,最大能測(cè)試的距離是T0尚沒(méi)溢出,故在溫度20下,最大測(cè)試距離為s=vt/2=65 535×344/(2×106)=11·272m。