基于單片機的超聲波測距系統的研究與設計

(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(gè)字。液晶顯示屏有微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，與數碼管相比，顯得更專(zhuān)業(yè)、美觀(guān)。使用時(shí)，可將P0與LCD的數據線(xiàn)相連，P2口與LCD的控制線(xiàn)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(xiě)信號線(xiàn)，第6腳E為使能端。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線(xiàn)。這里要注意的是，為了布線(xiàn)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(xiě)軟件時(shí)需要做處理，使讀取正確。
(3)報警部分。
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(guò)一個(gè)三極管9 012的放大。報警部分的連線(xiàn)，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(wù)子程序、INT0外部中斷服務(wù)子程序、測溫子程序、距離計算子程序、顯示子程序、延時(shí)子程序和報警子程序設計等。
系統軟件編制時(shí)應考慮相關(guān)硬件的連線(xiàn)，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(lái)接收回波。定時(shí)器T1，T0均工作在工作方式1，為16位計數，T1定時(shí)器被用來(lái)開(kāi)啟一次測距過(guò)程以它的溢出為標志開(kāi)始一個(gè)發(fā)射測量循環(huán)，T0定時(shí)器是用來(lái)計算脈沖往返時(shí)間，它們的初值均設為0。
系統初始化后就啟動(dòng)定時(shí)器T1從0開(kāi)始計數，此時(shí)主程序進(jìn)入等待，當到達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計時(shí)，讀取定時(shí)器T0時(shí)間值到相應的存儲區，同時(shí)設置接收成功標志；主程序一旦檢測到接收成功標志，將調用測溫子程序，采集超聲波測距時(shí)的環(huán)境溫度，并換算出準確的聲速，存儲到RAM存儲單元中；單片機再調用距離計算子程序進(jìn)行計算，計算出傳感器到目標物體之間的距離；此后主程序調用顯示子程序進(jìn)行顯示；若超過(guò)設定的最小報警距離還將啟動(dòng)揚聲器報警；當一次發(fā)射、接收、顯示的過(guò)程完成后，系統將延遲100 ms重新讓T1置初值，再次啟動(dòng)T1以溢出，進(jìn)入下一次測距。如果由于障礙物過(guò)遠，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。