一、 實驗簡介
超聲波作為一種傳輸信息的媒體，由于其本身的直射性和反射性，以及不易受光照、電磁波等外界因素影響的特性，在探傷、測距、測速等多種領域越來越受到重視。超聲波是頻率高于20K赫茲的聲波，他的方向性好，穿透力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有多的應用。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽覺上限而得名。
二、 實驗原理
在分類中講到兩種測距方法，最為常用的是第二種方法，下面我們主要介紹一下第二種方法的具體工作原理。
如圖，通過超聲波發射器向某一方向發射超聲波,在發射時刻的同時開始計時,超聲波在空氣中傳播時碰到障礙物就立即返回來,超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為V ,而根據計時器記錄的測出發射和接收回波的時間差△t ,就可以計算出發射點距障礙物的距離S ,即:
S = V·△t /2
這就是所謂的時間差測距法。由于超聲波也是一種聲波, 其聲速C與溫度有關,表1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時,如果溫度變化不大, 則可認為聲速是基本不變的。常溫下超聲波的傳播速度是334 米/秒,但其傳播速度V 易受空氣中溫度、濕度、壓強等因素的影響,其中受溫度的影響較大，如溫度每升高1 ℃, 聲速增加約0. 6 米/ 秒。如果測距精度要求很高, 則應通過溫度補償的方法加以校正。已知現場環境溫度T 時, 超聲波傳播速度V 的計算公式為：
V = 331.45 + 0.607T
聲速確定后, 只要測得超聲波往返的時間,即可求得距離，這就是超聲波測距儀的機理
三、 程序框圖
四、實驗程序
#include<stc12c5a60s2.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define lint long int
#define lchar long char
/********lcd讀寫端口定義*****/
sbit rs=P2^6;
sbit rw=P2^5;
sbit e=P2^7;
/******超聲波控制端口定義**/
sbit trig=P2^1;
sbit echo=P2^0;
/*******定義標志位變量**/
bit flag1;//觸發信號標志位
uchar count;//中斷累加標志位
lint distance;//測量的距離
uchar code table[ ]={"0123456789"}; //定義字符數組顯示數字
void delay1(uint i){
uint a,b;
for(a=i;a>0;a--)
for(b=110;b>0;b--);
}
void delay2(uint i){
uchar j;
while(i-->0){
for(j=0;j<125;j++)
{
;
}
}
}
void lcd_wcom(uchar com)
{
rs=0;
rw=0;
P0=com;
delay1(5);
e=1;
e=0;
}
void lcd_wdat(uchar dat)
{
rs=1;
rw=0;
P0=dat;
delay1(5); //延時讓1602準備接收數據,也就是檢測忙信號，這點非常重要。
e=1;
e=0;
}
void lcd_init(){
lcd_wcom(0x38);
lcd_wcom(0x0c);
lcd_wcom(0x06);
lcd_wcom(0x01);
}
void lcd_show()
{
lcd_wcom(0x80+0x40);
lcd_wdat('D');
lcd_wdat('i');
lcd_wdat('s');
lcd_wdat('t');
lcd_wdat('a');
lcd_wdat('n');
lcd_wdat('c');
lcd_wdat('e');
lcd_wdat(':');
lcd_wcom(0x80+0x4c);
lcd_wdat('.');
lcd_wcom(0x80+0x4e);
lcd_wdat('c');
lcd_wdat('m');
}
void init_t0(){
TMOD=0x01;
TL0=0x66;
TH0=0xfc;
ET0=1;
EA=1;
}
void trigger()
{
trig=0;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
trig=1;
}
void init_measuring(){
trig=1;
echo=1;
count=0;
}
void measuring(){
uchar l;
uint h,k;
TR0=1;
while(echo==1)
{
;
}
TR0=0;
l=TL0;
h=TH0;
k=(h<<8)+l;
k=k-0xfc66;
distance = k + 1000 * count;
TL0=0x66;
TH0=0xfc;
delay2(30);
distance=3453*distance;
}
void display(uint q){
uchar qian,bai,shi,ge;
qian=(q/1000);
bai=(q/100);
shi=(q/10);
ge=q;
lcd_wcom(0x80+0x49);
lcd_wdat(table[qian]);
lcd_wdat(table[bai]);
lcd_wdat(table[shi]);
lcd_wcom(0x80+0x4d);
lcd_wdat(table[ge]);
}
void main(){
lcd_init();
init_t0();
init_measuring();
while(1)
{
lcd_show();
trigger();
while(echo==0)
{
;
}
measuring();
display(distance);
init_measuring();
delay2(600);
}
}
void T_0()interrupt 1{
TF0=0;
TL0=0x66;
TH0=0xfc;
count++;
if(count==18){
TR0=0;
TL0=0x66;
TH0=0xfc;
count=0;
}
}
五、 實驗效果
LCD成功顯示超聲波測得距離。
超聲波模塊接線trig------P2.1
ECHO----P2.0
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