「51单片机」收发一体超声波测距模块分析+代码

我用的超声波型号是US-020，四个接口的超声波用法基本相同。

一、概述

US-020超声波模块测距范围：2cm~7m

供电电压5V，静态功耗低于3mA

二、实物图

尺寸：45mm*20mm*1.6mm

三、接口

1.VCC 电源，直流5V

2.Trig 向此管脚输入10us以上高电平，可触发模块测距

3.Echo 测距结束时会输出高电平，电平时长为超声波信号往返时间之和

4.GND 接地

四、测距工作原理

只要在Trig管脚输入10us以上高电平，系统会自动发出8个40KHz的超声波脉冲，然后检测回波信号。检测到后通过Echo管脚输出。

计算方式：（Echo高电平时间*340m/s）/2

[注]：利用计数器检测Echo高电平时间。计时器计数频率为晶振的1/12。设晶振频率XMHz，计数值t（方式1下t=TH0*256+TL0）。

距离L=(t*12/(X*10^6))*340000/2  (mm)

=0.17*t             (X=12)

=(2.04/11.0592)*t     (X=11.0592)

五、代码分析

1.初始化程序，需要设置计时器，计算Echo高电平时间

    TMOD = 0x01;           //设T0为方式1；
    TH0 = 0;
    TL0 = 0;
    TR0 = 1;
    ET0 = 1;               //允许T0中断
    EA = 1;                //开启总中断
    Tr = 0;

2.发送10us以上高电平给Trig

    Tr = 1;
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    Tr = 0; 

3.等待Echo的高电平并计算时间

    while(!Ec);                //等待高电平
    TR0 = 1;                   //打开计时器
    while(Ec);                 //等待低电平
    TR0 = 0;                   //关闭计时器

    time = TH0*256 + TL0;      //计算时间
    L = 0.18446*time;

    TH0 = 0;                   //重置计时器
    TL0 = 0;

六、总代码（包括数码管显示部分）

#include <reg51.h>
#include <intrins.h>

#define uchar unsigned  char
#define uint  unsigned   int 

//管脚定义
sbit Tr = P2^0;            //超声波触发
sbit Ec = P2^1;            //超声波输出
sbit key = P2^4;           //按键
sbit encC = P2^5;          //38译码器
sbit encB = P2^6;
sbit encA = P2^7;
//P0口接数码管

//定义变量
float L = 0;               //距离长度（mm）
unsigned char code LED[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F};

//函数申明
void ultInit();            //超声波初始化
void ultStart();           //超声波触发
void count();              //计算距离
void show();               //显示距离于屏幕
void delay();              //延时函数

//---------------
//超声波初始化
//---------------
void ultInit()
{
    TMOD = 0x01;           //设T0为方式1；
    TH0 = 0;
    TL0 = 0;
    TR0 = 1;
    ET0 = 1;               //允许T0中断
    EA = 1;                //开启总中断
    Tr = 0;
}

//---------------
//超声波触发
//---------------
void ultStart()
{
    Tr = 1;
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    Tr = 0;
}

//---------------
//计算距离
//---------------
void count()
{
    uint time = 0;

    while(!Ec);                //等待高电平
    TR0 = 1;                   //打开计时器
    while(Ec);                 //等待低电平
    TR0 = 0;                   //关闭计时器

    time = TH0*256 + TL0;      //计算时间
    L = 0.18446*time;

    TH0 = 0;                   //重置计时器
    TL0 = 0;
}

//---------------
//显示距离于屏幕
//---------------
void show()
{
    P0 = LED[(int)L%10];
    encC = 0; encB = 1; encA = 1;
    P0 = LED[(int)L/10%10];
    encC = 0; encB = 1; encA = 0;
    P0 = LED[(int)L/100%10];
    encC = 0; encB = 0; encA = 1;
    P0 = LED[(int)L/1000%10];
    encC = 0; encB = 0; encA = 0;
}

//---------------
//延时函数
//---------------
void delay()
{
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
}

//---------------
//主函数
//---------------
void main()
{
    ultInit();
    key = 1;
    while(1)
    {
        if(0==key)
        {
            delay();
            if(0==key)
            {
                ultStart();
                count();
                key = 1;
            }
        }
        show();
    }
}