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带详细注释的单片机超声波测距源程序

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ID:424544 发表于 2018-11-11 16:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
超声波单片机源程序如下:
  1. /*-----------------------------------------------
  2.   说明：
  3.         功能：超声波测距，DS18b20矫正；数码管显示
  4.         晶振：12MHz
  5.         测量范围：1CM - 500CM
  6.         温度显示：0.0 C - 99.9 C
  7.         警报范围设置：5CM - 400CM（可以永久存储设定值）
  8. ------------------------------------------------*/
  9. #include "reg52.h" //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义
  10. #include "18b20.h"
  11. #include "eeprom.h"
  12. #include "delay.h"

  14. #define DataPort P0 //定义数据端口 程序中遇到DataPort 则用P1 替换
  15. sbit DUAN=P2^6;//定义锁存使能端口 段锁存
  16. sbit WEI=P2^7;//                 位锁存

  18. /***************超声波引脚定义******************/
  19. sbit Echo = P3 ^ 3;         //回波引脚
  20. sbit Trig = P1 ^ 5;         //触发引脚

  22. sbit buzzer = P1 ^ 0;    //蜂鸣器引脚
  23. /*****************按键定义**********************/
  24. uchar bdata key,key1,lastkey;
  25. bit key1Mark;//设置键标志

  27. /*****************测距变量**********************/
  28. uchar EchoTimeH,EchoTimeL;  //自定义寄存器存储8位回波时间
  29. uint Distance,EchoTime;            //测量距离，回波总时间
  30. uint Distance_Alarm;                                //报警距离通过自己设定（初始为0）
  31. bit succeed_flag;                              //测量成功标志

  33. uchar code Table[18] = //段码表
  34. {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};// 显示段码值0~9
  35. uchar code WeiMa[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};         //分别对应相应的数码管点亮,即位码

  37. uint Temperature,temp;//读取温度
  38. bit flag200ms,flag300ms;//获取时间标志

  40. /*****************显示变量**********************/
  41. uint DispData;
  42. uchar TempData[4]; //存储显示值的全局变量
  43. uchar mod;//显示模式切换

  45. /*****************函数声明**********************/
  46. void delay_20us();                                                                //20us延迟
  47. void CountDat(uint ShowData);                        //显示数据处理
  48. void readkey();                                                                                //按键读取
  49. void CountKey();                                                                        //显示散转
  50. void CSBFunction();                                                                //超声波测距
  51. void Display();                                                                                //数码管显示函数
  52. void Init_Timer0(void);                                                //定时器0初始化

  54. /*------------------------------------------------
  55.                     主函数
  56. ------------------------------------------------*/
  57. void main (void)
  58. {                         
  59.         float speed = 0;

  61.         buzzer=1;     //初始化蜂鸣器引脚
  62.         Trig=0;       //首先拉低脉冲输入引脚
  63.         TMOD|=0x11;    //定时器0，定时器1，16位工作方式
  64.   IT1=0;        //低电平触发外部中断
  65.         EX1=0;        //关闭外部中断
  66.   Init_Timer0();
  67.         ISP_IAP_readData(0x2ff0,ReadBuf,2);
  68.         Distance_Alarm = ReadBuf[0] | (ReadBuf[1] << 8);//读取警报距离值
  69.         while (1)         //主循环
  70.   {
  71.                 CSBFunction();        //开始测距
  72.                 if(succeed_flag)
  73.     {
  74.                         succeed_flag=0; //清测量成功标志        
  75.                    EchoTime = (EchoTimeH << 8) | EchoTimeL;                //与低8位合并成为16位结果数据
  76.                         //公式说明： 1、V=(331.4+0.61*T)*D/2000000 CM；2、回波时间D是us单位，最终
  77.                         //距离以CM单位要除以20000，这里为了减小计算量转成uchar，先/200，再/100；
  78.                         speed = (331.4 + 0.61 * (TempData[0]*10+TempData[1])) / 200;
  79.                          Distance = (EchoTime * speed) / 100;     //算出来是CM
  80.                         CountDat(DispData);//计算需要显示数据的各个位
  81.     }
  82.                 if(mod != 2)
  83.                         readkey();//按键读取,警报时显示温度不能设定
  84.                 CountKey();//报警距离设置
  85.                 if(flag200ms)
  86.                 {
  87.                         flag200ms = 0;
  88.                         temp = ReadTemperature();//
  89.                         Temperature = temp * 6;//小数近似处理，采用中间变量temp是防止中断导致最终温度值异常
  90.                         if(Distance < Distance_Alarm)
  91.                         {
  92.                                 buzzer = 0;mod = 2;
  93.                         }
  94.                         else
  95.                         {
  96.                                 buzzer = 1;
  97.                                 if(!key1Mark)
  98.                                         mod = 0;
  99.                         }
  100.                 }                                                 //蜂鸣器产生300Hz频率
  101.                 if(flag300ms)
  102.                 {
  103.                         flag300ms = 0;
  104.                         if(Distance < Distance_Alarm)
  105.                         {
  106.                                 buzzer = 1;
  107.                         }
  108.                 }
  109.         }
  110. }

  112. /*------------------------------------------------

  114. 显示函数，用于动态扫描数码管

  116. ------------------------------------------------*/
  117. void Display()
  118. {
  119.         static unsigned char i=0;

  121.         DataPort=0;   //清空数据，防止有交替重影
  122.         DUAN=1;     //段锁存
  123.         DUAN=0;
  124.        
  125.         DataPort=WeiMa[i]; //取位码
  126.         WEI=1;     //位锁存
  127.         WEI=0;

  129.         if((i == 1) && (mod == 2))       
  130.         {
  131.                 DataPort = Table[TempData[i]] & 0xef;//温度显示点
  132.         }
  133.         else
  134.         {
  135.                 DataPort = Table[TempData[i]] ; //取显示数据，段码
  136.         }
  137.         DUAN=1;     //段锁存
  138.         DUAN=0;
  139.        
  140.         i ++;
  141.         if(i == 4)
  142.                 i = 0;
  143. }
  144. //******************************************************************
  145. //20us短延时
  146. void delay_20us()
  147. {   
  148.         uchar bt;
  149.         for(bt=0;bt<20;bt++);
  150. }
  151. /*
  152. 处理需要显示的数据
  153. 入口参数：ShowData
  154. */
  155. void CountDat(uint ShowData)
  156. {
  157.         EA=0;
  158.         TempData[0] =  ShowData / 1000 % 10;
  159.         TempData[1] =  ShowData / 100 % 10;
  160.         TempData[2] =  ShowData / 10 % 10;
  161.         TempData[3] =  ShowData % 10;
  162.         EA=1;
  163. }
  164. /*扫描K1 - K3*/
  165. void readkey()                 
  166. {
  167.         static uchar keycnt = 0;
  168.         uchar R0,R1;

  170.         P3 |= 0x07;                                                         //51单片机作为输入时先置相应位位1
  171.         R0 = (P3 ^ 0x07) & 0x07; //将键值转换成正逻辑
  172.         keycnt ++;          
  173.         if(R0)
  174.         {
  175.                 if(keycnt > 1) //用做延迟，根据MCU速度进行调整
  176.                 {
  177.                         keycnt = 0;
  178.                          key1 = R0;
  179.                 }
  180.                 else
  181.                 {
  182.                         key1 = key;
  183.                 }
  184.         }
  185.         else
  186.         {
  187.                 key1 = 0;                //无按键按下都为0
  188.                 keycnt = 0;
  189.         }  
  190.         R1 = key1;
  191.         key1 = key1 & (key ^ key1);//key^key1判断键值有0变1，或1变0；再&key1若key1不为0则有按键按下（由0变1）
  192.         key = R1;               
  193. }
  194. /*读取按键后，根据键值处理数据*/
  195. void CountKey()
  196. {
  197.         switch(key1)
  198.         {
  199.                 case 0x01:if(!key1Mark){mod = 1;key1Mark = 1;}
  200.                                                         else
  201.                                                         {
  202.                                                                 mod = 0;key1Mark = 0;
  203.                                                                 WriteBuf[0] = Distance_Alarm & 0xff; WriteBuf[1] = (Distance_Alarm >> 8) & 0xff;
  204.                                                                 ISP_IAP_sectorErase(0x2e00);//扇区擦除,一块512字节         
  205.                                                     ISP_IAP_writeData(0x2ff0,WriteBuf,2);  //写警报值到 EEPROM
  206.                                                         }
  207.                         break;
  208.                 case 0x02:if(mod == 1){Distance_Alarm += 5;if(Distance_Alarm > 400)Distance_Alarm=400;}                               
  209.                         break;
  210.                 case 0x04:if(mod == 1){Distance_Alarm -= 5;if(Distance_Alarm < 5)Distance_Alarm=5;}
  211.                         break;
  212.                 default : break;
  213.         }
  214.         switch(0)                 //数据显示模式散转
  215.         {
  216.                 case 0:DispData = Distance;        //正常默认下显示测得的距离
  217.                         break;
  218.                 case 1:DispData =  Distance_Alarm;        //设置模式下显示警报距离
  219.                         break;
  220.                 case 2:DispData = Temperature;        //警报下显示当前温度值
  221.                         break;
  222.                 default : break;
  223.         }
  224. }
  225. /*超声波测距*/
  226. void CSBFunction()
  227. {
  228.         EA=0;
  229.         Trig=1;
  230.         delay_20us();
  231.         Trig=0;         //产生一个20us的脉冲，在Trig引脚
  232.         while(Echo==0); //等待Echo回波引脚变高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间
  233.         {
  234.           EX1=1;          //打开外部中断
  235.                 TH1=0;          //定时器1清零
  236.           TL1=0;          //定时器1清零
  237.           TF1=0;         
  238.           TR1=1;          //启动定时器1
  239.                 EA=1;
  240.         }
  241.         while(TH1 < 255);//等待测量的结果，周期65.535毫秒（可用中断实现），在这段时间内等待外部中断
  242.         {
  243.                 TR1=0;          //关闭定时器1
  244.           EX1=0;          //关闭外部中断
  245.         }
  246. }
  247. /*------------------------------------------------
  248.             定时器初始化子程序
  249. ------------------------------------------------*/
  250. void Init_Timer0(void)
  251. {
  252.         TMOD |= 0x01;          //使用模式1，16位定时器，使用"|"符号可以在使用多个定时器时不受影响                     
  253.         TH0=(65536-2000)/256;                  //给定初值 2ms
  254.         TL0=(65536-2000)%256;
  255.         EA=1;            //总中断打开
  256.         ET0=1;           //定时器中断打开
  257.         TR0=1;           //定时器开关打开
  258. }
  259. /*------------------------------------------------
  260.                  定时器中断子程序
  261. ------------------------------------------------*/
  262. void Timer0_isr(void) interrupt 1
  263. {
  264.         static unsigned char Cnt200ms,Cnt300ms;
  265.         TH0=(65536-2000)/256;                  //重新赋值 2ms
  266.         TL0=(65536-2000)%256;

  268.         Display();       // 调用数码管扫描
  269.         Cnt200ms ++;
  270.         if(Cnt200ms == 100)
  271.         {
  272.                 Cnt200ms = 0;
  273.                 flag200ms = 1;
  274.                 Cnt300ms ++;
  275.                 if(Cnt300ms == 3)
  276.                 {
  277.                         Cnt300ms = 0;
  278.                         flag300ms = 1;       
  279.                 }
  280.         }
  281. }
  282. //***************************************************************
  283. //外部中断1，用做判断回波电平，低电平引发中断，得到高电平的持续时间
  284. INT1_()  interrupt 2   // 外部中断
  285. {   
  286.         EchoTimeH = TH1;    //取出定时器的值
  287.         EchoTimeL = TL1;    //取出定时器的值
  288.         succeed_flag = 1;  //置成功测量的标志
  289.         EX1=0;             //关闭外部中断
  290. }
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