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1、测距原理
超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即:s=340t/2 。这就是所谓的时间差测距法。
这都是忽略了其它因素，如：温度等，在代码中声速给定为340m/s。精确度达到cm级。
2、超声波原理图
发射部分：JS2为发射模块，由NA1控制。
接收部分：JS1为接收模块，由NB1控制。
Rb3集电器：可以用于调节
其它部分：
在蓝桥杯单片机的竞赛综合平台CT107D中，超声波模块的TX引脚接到单片机的P1.0端口，RX引脚接到单片机的P1.1端口。在进行蓝桥杯超声波模块测试前，要把跳线帽J2中的1—3,2—4相连接（sonic），这样上述模块就互相连接在一起了，然后在P10接口发射超声波，P11接口接收超声波。如果接收到反射回来的信号，P11(RX)引脚变为低电平。
3、用到的头文件说明
#include "intrins.h"
intrins.h，函数，应用于程序设计，一般出现在C51单片机编程中，一般程序中需要使用到空指令_nop_();字符循环移位指令_crol_等时使用。
内部函数：
_crol_ 字符循环左移
_cror_ 字符循环右移
_irol_ 整数循环左移
_iror_ 整数循环右移
_lrol_ 长整数循环左移
_lror_ 长整数循环右移
_nop_ 空操作 (相当于8051 NOP 指令)
_testbit_ 测试并清零位 (相当于8051 JBC 指令)4、实现超声波传感器功能
下面是实现超声波功能的代码，最大测量距离为99cm。
#include<STC15F2K60S2.H>
#include "intrins.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define somenop {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();} //空指令操作
sbit TX = P1^0; // 发射引脚
sbit RX = P1^1; //接受引脚
uchar code tab[]={0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90,0XBF,0XFF};//0-9，-，全灭
uchar yi,er,san,si,wu,liu,qi,ba;
unsigned int intr = 0;
bit s_flag;
unsigned int t = 0;
void send_wave(void);
void Timer0Init(void);
void Timer1Init(void);
void delayms(int ms);
void allinit();
void display1(uchar yi,uchar er);
void display2(uchar san,uchar si);
void display3(uchar wu,uchar liu);
void display4(uchar qi,uchar ba);
void main()
{
unsigned int distance;
Timer0Init();
Timer1Init();
EA = 1;
ET0 = 1; //打开定时器0中断
allinit();
yi=11;er=11;san=11;si=11;wu=11;liu=0;qi=0;ba=0;
while(1)
{
if(s_flag) // 200毫秒更新一次数据
{
s_flag = 0;
send_wave(); //发送方波信号
TR1 = 1; //启动计时
while((RX == 1) && (TF1 == 0)); //等待接受到脉冲
TR1 = 0; //关闭计时
if(TF1 == 1)//发生溢出
{
TF1 = 0;
distance = 9999; //无返回
}
else
{
t = TH1;// 计算时间
t <<= 8;
t |= TL1;
distance = (unsigned int)(t*0.017); //计算距离
distance = distance/12;
}
TH1 = 0;
TL1 = 0;
}
liu = distance/100;
qi = distance%100/10;
ba = distance%10;
display1(yi,er);
display2(san,si);
display3(wu,liu);
display4(qi,ba);
}
}
void Timer0Init(void) //2ms @11.0592MHz
{
AUXR |= 0x80; //定时器时钟1T模式
TMOD &= 0xF0; //设计定时器模式 TMOD=0X01;
TL0 =(65536-2000)%256; //设置定时器初值
TH0 =(65536-2000)/256; //设置定时器初值
TF0 = 0; //清除TF0标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时
}
void Timer1Init(void) //2ms @11.0592MHz
{
AUXR |= 0x40; //定时器时钟1T模式
TMOD &= 0x0F; //设计定时器模式 TMOD=0X02;
}
//定时器0中断服务函数
void isr_timer_0(void) interrupt 1 //默认定时器中断1
{
TL0 =(65536-2000)%256; //设置定时器初值
TH0 =(65536-2000)/256; //设置定时器初值
if(++intr == 100)
{
s_flag = 1;
intr = 0;
}
}
//TX引脚发送40kHZ方波信号驱动超声波发送探头
void send_wave(void)
{
unsigned char i = 8; //发送8个脉冲
do
{
TX = 1;
somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;
TX = 0;
somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;
}
while(i--);
}
void delayms(int ms)
{
int i,j;
for(i=ms;i>0;i--)
for(j=400;j>0;j--);
}
void allinit()
{
P2=0XA0;
P0=0X00;//关闭蜂鸣器、继电器
P2=0X80;
P0=0XFF;//关闭LED灯
P2=0XC0;
P0=0XFF;//选择所有的数码管
P2=0XFF;
P0=0XFF;//关闭所有数码管
}
void display1(uchar yi,uchar er)
{
P2=0XC0;//打开位选573 U8
P0=0X01;//选择第一个数码管
P2=0XFF;//打开断选573 U7
P0=tab[yi];
delayms(1);
P2=0XC0;//打开位选573 U8
P0=0X02;//选择第二个数码管
P2=0XFF;//打开断选573 U7
P0=tab[er];
delayms(1);
}
void display2(uchar san,uchar si)
{
P2=0XC0;
P0=0X04;//选择第三个数码管
P2=0XFF;
P0=tab[san];
delayms(1);
P2=0XC0;
P0=0X08;//选择第四个数码管
P2=0XFF;
P0=tab[si];
delayms(1);
}
void display3(uchar wu,uchar liu)
{
P2=0XC0;
P0=0X10;//选择第五个数码管
P2=0XFF;
P0=tab[wu];
delayms(1);
P2=0XC0;
P0=0X20;//选择第六个数码管
P2=0XFF;
P0=tab[liu];
delayms(1);
}
void display4(uchar qi,uchar ba)
{
P2=0XC0;
P0=0X40;//选择第七个数码管
P2=0XFF;
P0=tab[qi];
delayms(1);
P2=0XC0;
P0=0X80;//选择第8个数码管
P2=0XFF;
P0=tab[ba];
delayms(1);
}
上述代码可以加以修改如下：
#include<stc15f2k60s2.h>
#include "intrins.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define somenop {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}
sbit TX=P1^0;
sbit RX=P1^1;
uchar code tab[]={0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90,0XBF,0XFF};
uchar f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8;
unsigned int count;
bit num;
unsigned int t=0;
void Time0_Init();
void Timer1_Init();
void delay();
void all_Init();
void send_wave();
void display12(uchar f1,uchar f2);
void display34(uchar f3,uchar f4);
void display56(uchar f5,uchar f6);
void display78(uchar f7,uchar f8);
void main(){
unsigned int distance;
Time0_Init();
Timer1_Init();
EA=1;
ET0=1;
all_Init();
f1=11,f2=11,f3=11,f4=11,f5=11,f6=0,f7=0,f8=0;
while(1){
if(num==1)
{
num=0;
send_wave();
TR1=1;
while ((RX==1)&&(TF1==0));
TR1=0;
if(TF1==1)
{
TF1=0;
distance=9999;
}
else
{
t=TH1;
t <<= 8;
t|=TL1;
distance=(unsigned int)(t*0.017);
distance=distance/12;
}
TH1=0;
TL1=0;
}
f6=distance/100;
f7=distance%100/10;
f8=distance%100%10;
display12(f1,f2);
display34(f3,f4);
display56(f5,f6);
display78(f7,f8);
}
}
void Time0_Init()
{
AUXR|=0X80;
TMOD&=0XF0;
TH0=(65536-2000)/256;
TL0=(65536-2000)%256;
TF0=0;
TR0=1;
}
void service_Time0() interrupt 1
{
TH0=(65536-2000)/256;
TL0=(65536-2000)%256;
count++;
if(count==100)
{
num=1;
count=0;
}
}
void Timer1_Init(){
AUXR|=0X40;
TMOD&=0X0F;
}
void delay(){
int j,k;
for(j=0;j<1;j++)
for(k=0;k<400;k++);
}
void all_Init(){
P2=0XA0;P0=0X00;P2=0X80;P0=0XFF;
P2=0XC0;P0=0XFF;P2=0XFF;P0=0XFF;
}
void send_wave(){
uchar i=8;
do
{
TX=1;
somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;
TX=0;
somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;somenop;
}
while(i--);
}
void display12(uchar f1,uchar f2)
{
P2=0XC0;P0=0X01;P2=0XFF;P0=tab[f1];
delay();
P2=0XC0;P0=0X02;P2=0XFF;P0=tab[f2];
delay();
}
void display34(uchar f3,uchar f4)
{
P2=0XC0;P0=0X04;P2=0XFF;P0=tab[f3];
delay();
P2=0XC0;P0=0X08;P2=0XFF;P0=tab[f4];
delay();
}
void display56(uchar f5,uchar f6)
{
P2=0XC0;P0=0X10;P2=0XFF;P0=tab[f5];
delay();
P2=0XC0;P0=0X20;P2=0XFF;P0=tab[f6];
delay();
}
void display78(uchar f7,uchar f8)
{
P2=0XC0;P0=0X40;P2=0XFF;P0=tab[f7];
delay();
P2=0XC0;P0=0X80;P2=0XFF;P0=tab[f8];
delay();
}
超声波实现的代码，要做到知道每一步的操作过程，具体代码有何用处，多加练习，最后应该不会有太大问题。
