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5. 51单片机使用超声波模块（HC-SR04）

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基本工作原理

  1. 采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号
  2. 模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回
  3. 有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间
  4. 测试距离 = (高电平时间 * 声速(340M/S)) / 2

硬件配置

名称 型号
主控 STC89C52RC
晶震 11.0592MHz
超声波模块 HC-SR04

空气中的音速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340m/s（0.34m/ms） 51单片机定时器工模式1最大定时时间为65535 * 12 * 1 / 11.0592=71.11ms HC-SR04最大探测距离位4m，声音在上面的条件下传播4m需要的时间约为11.76ms 所以我们只需要读取定时器TH和TL的值就可以了

代码

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#include <mcs51/8051.h>
#include <stdio.h>
#define __nop__ __asm nop __endasm

#define TRIG P0_0
#define ECHO P0_1

__bit isOverstep = 0;
// 返回时间
int time, distance;

void calculate()
{
  // 读取定时器的值
  time = TH0 * 256 + TL0;
  // 重置定时器初值
  TH0 = 0;
  TL0 = 0;
  time *= 1.085;
  // 音速 = 340m/s = 0.34m/ms = 0.00034m/us = 0.034cm/us
  // 距离 = 高电平时间 * 音速 / 2
  distance = (time * 0.017);
  if(isOverstep)
  {
    isOverstep = 0;
    printf("overstep\n");
  } else {
    printf("distance = %dcm\n", distance);
  }
}

void trigger()
{
  TRIG = 1;
  // 高点平持续10us以上
  __nop__; __nop__; __nop__; __nop__; __nop__;
  __nop__; __nop__; __nop__; __nop__; __nop__;
  __nop__; __nop__; __nop__; __nop__; __nop__;
  __nop__; __nop__; __nop__; __nop__; __nop__;
  TRIG = 0;
}

void setup()
{
  // 定时器工作模式设置
  // 定时器0为工作模式1 用于计时
  // 定时器1为工作模式2 用于串口
  TMOD = 0x21;
  // 设置串口为模式1
  // SM0 0
  // SM1 1
  SCON |= 0x50;
  // 设置定时器1初值和自动装载值
  // 波特率 9600
  TH1 = 0XFD;
  TL1 = 0XFD;
  // 设置定时器0初值
  TH0=0;
  TL0=0;
  // 定时器T0中断允许
  ET0=1;
  // 启动定时器1
  TR1=1;
  //中断允许
  EA=1;
}

void loop()
{
  // 出发超声波模块
  trigger();
  // 等待回响
  while(!ECHO);
  // 启动定时器0
  TR0 = 1;
  // 等待回响结束
  while(ECHO);
  // 停止定时器0
  TR0=0;
  // 计算并输出
  calculate();
}

void timer0() __interrupt 1
{
  isOverstep = 1;
}

void main()
{
  setup();
  while(1) loop();
}

void putchar(char c)
{
  SBUF = c;
  while(!TI);
  TI = 0;
}

串口输出