激光測距c語言編程

⑴ 求基於AT89C52超聲波測距簡易設計的源程序，要求用3個LED管顯示其測距，精確到小數點後2位如，X.XX米。

目前國內超聲波測距器的設計大多採用匯編語言設計。由於單片機應用系統的日趨復雜，要求所寫
的代碼規范化，模塊化，並便於多人以軟體工程的形式進行協同開發，匯編語言作為傳統的單片機應用系
統的編程語言，已經不能滿足這樣的實際需要了，而C語言以其結構化和能產生高效代碼滿足了這樣的需
求，成為電子工程師進行單片機系統編程時的首先編程語言。在本設計中，由於C語言程序有利於實現較
復雜的演算法，匯編語言程序具有較高的效率並且容易精確計算程序運行的時間，而超聲波測距器的程序既
有較復雜的距離計算又要求精確計算超聲波測距時程序運行的時間，所以本設計採用C語言和匯編語言
混合編程來實現。本文論述的是一種基於AT89C52單片機的超聲波測距器，可用於汽車倒車等場合⋯。
1設計要求
設計一個超聲波測距器，可以應用於汽車倒車、建築施工工地以及一些工業現場的位置監控，也可用
於如液位、井深、管道長度的測量等場合。要求測量范圍在0．10—5．00 m，測量精度lem，測量時與被測物
體無直接接觸，能夠清晰穩定地顯示測量結果。
2設計思路
2．1超聲波及其測距原理
超聲波是指頻率高於20KHz的機械波。為了以超聲波作為檢測手段，必須產生超聲波和接收超聲波。
完成這種功能的裝置就是超聲波感測器，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波感測器有發送
器和接收器，但一個超聲波感測器也可具有發送和接收聲波的雙重作用。超聲波感測器是利用壓電效應
的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發射超聲波的時候，將電能轉換為超聲波，發射超聲波；而在收到回
波的時候，則將超聲振動轉換成電信號。
超聲波測距的原理一般採用渡越時間法TOt(time of fliight)。首先測出超聲波從發射到遇到障礙物返
回所經歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離。測量距離的方法有很多
種，短距離的可以用尺，遠距離的有激光測距等，超聲波測距適用於高精度的中長距離測量。因為超聲波
收稿日期：2008-04-08
作者簡介：周功明(1963一)，男，副教授，主要研究方向：電子信息科學技術。
·50· 綿陽師范學院學報(自然科學版) 第27卷
在標准空氣中的傳播速度為331．45粑秒，由單片機負責計時，單片機使用12．0M晶振，所以此系統的測
量精度理論上可以達到毫米級。由於超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播距離遠，因而超聲波
可以用於距離的測量。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，並且在測量精度方面也
能達到要求。
超聲波發生器可以分為兩類：一類是用電氣方式產生超聲波，一類是用機械方式產生超聲波。本課題
屬於近距離測量，可以採用常用的壓電式超聲波換能器來實現【7】。
2．2超聲波測距器的系統框圖
根據設計要求並綜合各方面因素，可以採用AT89C52單片機作為主控制器，用動態掃描法實現LED
數字顯示，超聲波驅動信號用單片機的定時器完成，超聲波測距器的系統框圖如下圖l所示¨2|：
3系統組成
3．1硬體部分
主要由單片機系統及顯示電路、超聲波發射電路
和超聲波檢測接收電路三部分組成。採用AT89C52來
實現對CX20106A紅外接收晶元和TCT40—10系列超
聲波轉換模塊的控制。單片機通過P1．0引腳經反相
＼
超聲波接收E ：， LED顯示單片機r
／＼
Z ∑
超聲波發送高控制器
：> 掃描驅動
圖1 超聲波測距器系統設計框圖
Fig．1 Ultrasonic eLangi．g system design diagram
器來控制超聲波的發送，然後單片機不停的檢測INT0引腳，當INTO引腳的電平由高電平變為低電平時就
認為超聲波已經返回。計數器所計的數據就是超聲波所經歷的時間，通過換算就可以得到感測器與障礙
物之間的距離¨≈J。
3．2軟體部分
主要由主程序、超聲波發生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序等部分。
4系統硬體電路設計
4．1單片機系統及顯示電路
單片機採用AT89C52或其兼容系列。採用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩定的時鍾頻率，減小測
量誤差。單片機用P1．0埠輸出超聲波轉化器所需的40KHz方波信號，利用外中斷0口檢測超聲波接收
電路輸出的返回信號。顯示電路採用簡單實用的4位共陽LED數碼管，段碼用74LS244驅動，位碼用PNP
三極體驅動。單片機系統及顯示電路如下圖2所示『1。31。
圖2單片機及顯示電路原理圖
Fig．2 MCU and display circuit schematics
第8期周功明等：基於AT89C52單片機的超聲波測距器設計·51．
4．2超聲波發射電路原理圖
壓電超聲波轉換器的功能：利用壓電晶體諧振工作。內部結構如圖3『3Ⅲ1所示，它有兩個壓電晶片和
一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻
率等於壓電晶片的固有振盪頻率時，壓電晶片PI．O
將會發生共振，並帶動共振板振動產生超聲波，
這時它就是一超聲波發生器；如沒加電壓，當共
振板接收到超聲波時，將壓迫壓電振盪器作振
動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲
波接收轉換器。超聲波發射轉換器與接收轉換
器其結構稍有不同。
4．3超聲波檢測接收電路圖3發射電路原理圖
參考紅外轉化接收電路，本設計採用集成
F『g·3 U1『ms。nie劬啪mi『婦c『咖1『∞hem蚯c
電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用晶元，常用於電視機紅外遙控接收器。考慮到紅外遙控
常用的載波頻率38KHz與測距超聲波頻率
40KHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測
電路。如圖4【3 J[71超聲波檢測接收電路原理圖
所示，適當改變C4的大小，可改變接收電路的
靈敏度和抗干擾能力。⋯． J。j-二
5系統程序設計
超聲波測距軟體設計主要由主程序，超聲
波發射子程序，超聲波接收中斷程序及顯示子
程序組成。下面對超聲波測距器的演算法，主程
序，超聲波發射子程序和超聲波接收中斷程序
逐一介紹。
5．1超聲波測距器的演算法設計
GND
圖4超聲波檢測接收電路原理圖
Fig．4 Ultrasonic receiver and detection circuit schematic
圖5【_列示意了超聲波測距的原理，即超聲
波發生器T在某一時刻發出的一個超聲波信號，當超聲波遇到被測物
體後反射回來，就被超聲波接收器R所接受。這樣只要計算出發生信
號到接收返回信號所用的時問，就可算出超聲波發生器與反射物體的
距離。
距離計算公式：d=s／2=(c木t)／2，其中d為被測物與測距器的距
離，s為聲波的來迴路程，c為聲速，t為聲波來回所用的時間。
圖5超聲波測距原理圖
Fig．5 Ultrasonic Ranging schematic
聲速c與溫度有關(見表1)，如溫度變化不大，則可認為聲速是基
本不變的。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。聲速確定後，只要測得超聲波往
返時間，即可求得距離。在系統加入溫度感測器來監測環境溫度，可進行溫度補償。這里可以用DSl8820
測量環境溫度，根據不同的環境溫度確定一聲速提高測距的穩定性。為了增強系統的可靠性，可在軟硬體
上採用抗干擾措施。
表1不同溫度下的超聲波速表
Table I Under different temperatures ultrasonic velocity Table
·52· 綿陽師范學院學報(自然科學版) 第27卷
5．2主程序
主程序首先對系統環境初始化，設置定時器1D工作模式為16位的定時計數器模式，置位總中斷允許
位EA並給顯示端Po和P2清0。然後調用超聲波發生子程序送出一個超聲波脈沖，為避免超聲波從發射
器直接傳送到接收器引起的直接波觸發，需延遲0．1ms(這也就是測距器會有一個最小可測距離的原因)
後，才打開外中斷0接收返回的超聲波信號。由於採用12MHz的晶振，機器周期為lus，當主程序檢測到接
收成功的標志位後，將計數器喲中的數(即超聲波來回所用的時
間)按下式計算即可測得被測物體與測距儀之間的距離，設計時取
20℃時的聲速為344 m／s則有：d=(C木TO)／2=172T0／10000cm
(其中，ID為計數器，ID的計數值)。
測出距離後結果將以十進制BCD碼方式LED，然後再發超聲
波脈沖重復測量過程。主程序框圖如圖6所示。
5．3超聲波發生子程序和超聲波接收中斷程序
超聲波發生子程序的作用是通過PI．0埠發送2個左右的
超聲波信號頻率約40KHz的方波，脈沖寬度為12 US左右，同時把
計數器，ID打開進行計時。超聲波測距器主程序利用外中斷0檢
測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號(INT0引腳出現
低電平)，立即進入中斷程序。進入該中斷後就立即關閉計時器
，ID停止計時，並將測距成功標志字賦值l。如果當計時器溢出時
還未檢測到超聲波返回信號，則定時器rID溢出中斷將外中斷0關
閉，並將測距成功標志字賦值2以表示此次測距不成功H旬J。
5．4超聲波測距器的部分程序清單
／宰超聲波測距器彈片機c程序使用Keil C51 ver 7．09
。
木／
#include<re951．h>
#define uchar unsigned int
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
Extem void ca_t(void)；
Extem void delay(uint)；
Extem void display(unchar)；
Data unehar testtok；
／木超聲波測距器主程序術／
Void main(void)
{data unchar dispram[5]；
data uint i；
data ulong time；
p0=0xff；
pl=0xff；
TMOD=0X11：
IE=0x80；
While(1)
{．「}
開始
系統初始化
發送超聲波脈沖
等待發射超聲波
計算距離
顯示結果0．5s
圖6主程序框圖
diagram of the main program
第8期周功明等：基於AT89C52單片機的超聲波測距器設計·53·
6軟硬體調試
超聲波測距儀的製作和調試，其中超聲波發射和接收採用中15的超聲波換能器TCT40一IOFl(T發
射)和TCT40—10S1(R接收)，中心頻率為40kHz，安裝時應保持兩換能器中心軸線平行並相距4—8 cm，
其餘元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據測量范圍
要求不同，可適當調整與接收換能器並接的濾波電容C4的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。
硬體電路製作完成並調試好後，便可將程序編譯好下載到單片機試運行。根據實際情況可以修改超
聲波發生子程序每次發送的脈沖寬度和兩次測量的間隔時間，以適應不同距離的測量需要∞】【71。
7 結束語
本文設計的是基於AT89C52單片機的超聲波測距器，可應用於汽車倒車等場合，提醒駕駛員倒車時有
效的避開可能對倒車造成危害的障礙物和行人，從而有效避免由於倒車造成的汽車碰撞或擦傷經濟損失
和人身安全問題。具有較強的實用性。
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⑵ 基於單片機超聲波測距c語言程序求解釋

//上面這段什麼意思？
//上下面這段什麼意思？ 沒有code為什麼也可以存16進制？
uchar dis_smg[8] ={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8};

有code和沒有code的區別在於 dis_smg變數的存儲的存儲方式上
我記得有code的適合 dis_smg的數組元素不能改變的吧 記得不清楚了
你可以網路去

//下面是不是數碼管引腳和單片機引腳對應？
//數碼管位選定義
sbit smg_we1 = P3^4; //數碼管位選定義

答案: 是

⑶ 1602顯示超聲波測距的C語言程序和Proteus模擬圖

#include"reg52.h"
#include"intrins.h"

#define uchar unsigned char //無符號8位
#define uint unsigned int //無符號16位
#define ulong unsigned long //無符號32位

sbit K1=P1^0; //按下K1後，開始測距
sbit LEDRed=P1^1; //測距指示燈，亮表示正在測距，滅表示測距完成
//sbit BEEP=P1^2; //報警測量超出范圍

sbit Trig=P2^5; //HC-SR04觸發信號輸入
sbit Echo=P2^6; //HC-SR04回響信號輸出

float xdata DistanceValue=0.0; //測量的距離值
float xdata SPEEDSOUND; //聲速
float xdata XTALTIME; //單片機計數周期
uchar xdata stringBuf[6]; //數值轉字元串緩沖

//LCD1602提示信息
uchar code Prompts[][16]=
{
{"Measure Distance"}, //測量距離
{"- Out of Range -"}, //超出測量范圍
{"MAX range 400cm "}, //測距最大值400cm
{"MIN range 2cm "}, //測距最小值2cm
{" "}, //清屏
{" Press K1 Start "} //按鍵開始測量
};
uchar xdata DistanceText[]="Range: "; //測量結果字元串
uchar xdata TemperatureText[]="Temperature: ";//測量溫度值

extern void LCD_Initialize(); //LCD初始化
extern void LCD_Display_String(uchar *, uchar); //字元串顯示
extern void ReadTemperatureFromDS18B20(); //從DS18B20讀取溫度值
extern int xdata CurTempInteger;

//毫秒延時函數
void DelayMS(uint ms);
//20微秒延時函數
void Delay20us();
//HCSR04初始化
void HCSR04_Initialize();
//測量距離
float MeasuringDistance();
//測距的數值排序求平均
float DistanceStatistics();
//輸出距離值到LCD1602上
void DisplayDistanceValue(float dat);
//將無符號的整數轉成字元串，返回字元串長度，不包括'\0'結束符
uchar UnsigedIntToString(uint value);
//蜂鳴器
//void Beep(uchar time);
//顯示溫度值
void DisplayTemperatureValue();

void main()
{
LCD_Initialize();//LCD1602初始化
LCD_Display_String(Prompts[0],0x00);
LCD_Display_String(Prompts[5],0x40);
ReadTemperatureFromDS18B20(); //測溫度
HCSR04_Initialize(); //HC-SR04初始化
while(1)
{
if(K1==0)
{
DelayMS(5);
if(K1==0)
{
//Beep(1);
while(K1==0);
LEDRed=0;
ReadTemperatureFromDS18B20();//測溫度
DisplayTemperatureValue();
if(CurTempInteger<14)
CurTempInteger=14;
else if(CurTempInteger>26)
CurTempInteger=26;
SPEEDSOUND=334.1+CurTempInteger*0.61;//計算聲速
DistanceValue=DistanceStatistics(); //測距並返回距離值
DisplayDistanceValue(DistanceValue); //顯示距離值
LEDRed=1;
}
}
}
}

//測距的數值排序求平均
float DistanceStatistics()
{
uchar i,j;
float disData[7],t;
//連續測距
for(i=0;i<7;i++)
{
disData=MeasuringDistance();
DelayMS(80);
}
//排序
for(j=0;j<=6;j++)
{
for(i=0;i<7-j;i++)
{
if(disData>disData[i+1])
{
t=disData;
disData=disData[i+1];
disData[i+1]=t;
}
}
}
return (disData[2]+disData[3]+disData[4])/3;
}

//測量距離
float MeasuringDistance()
{
//最大定時時間約65ms
TH0=0;
TL0=0;

//生成20us的脈沖寬度的觸發信號
Trig=1;
Delay20us();
Trig=0;

//等待回響信號變高電平
while(!Echo);
TR0=1; //啟動定時器0

//等待回響信號變低電平
while(Echo);
TR0=0; //關閉定時器0

//返回距離值(mm)
return (SPEEDSOUND*XTALTIME*((float)TH0*256+(float)TL0))/2000;
}

//HCSR04初始化
void HCSR04_Initialize()
{
//計算單片機計數周期 晶振=11.953M 單位us
XTALTIME=12/11.953;
//溫度25度時聲速的值
SPEEDSOUND=334.1+25*0.61;
Trig=0;
Echo=0;
TMOD=0x01;
}

//輸出距離值到LCD1602上
void DisplayDistanceValue(float dat)
{
uchar i=0,j=0,len;
uint value;
value=(uint)dat;
//范圍檢查大於4000mm和小於20mm都為超出測量范圍
if(value>4000)
{
LCD_Display_String(Prompts[1],0x00);
LCD_Display_String(Prompts[2],0x40);
//Beep(2);
}
else if(value<20)
{
LCD_Display_String(Prompts[1],0x00);
LCD_Display_String(Prompts[3],0x40);
//Beep(2);
}
else
{
//將數值轉換成字元串
len=UnsigedIntToString(value);
//保留1位小數
while(stringBuf!='\0')
{
if(len-j==1)
{
DistanceText[6+j]='.';
j++;
}else
{
DistanceText[6+j]=stringBuf;
i++;
j++;
}
}
DistanceText[6+j]='c';
j++;
DistanceText[6+j]='m';
i=7+j;
//剩餘位置補空格
while(i<16)
{
DistanceText=' ';
i++;
}
//LCD_Display_String(Prompts[0],0x00);
LCD_Display_String(DistanceText,0x40);
}
}

//顯示溫度值
void DisplayTemperatureValue()
{
TemperatureText[13]=CurTempInteger/10+'0';
TemperatureText[14]=CurTempInteger+'0';
TemperatureText[15]='C';
LCD_Display_String(TemperatureText,0x00);
}

//將無符號的整數轉成字元串，返回字元串長度
uchar UnsigedIntToString(uint value)
{
uchar i=0,t,length;
//從個位開始轉換
do
{
stringBuf='0'+value;
value=value/10;
i++;
}while(value!=0);
length=i;
//將字元串顛倒順序
for(i=0;i<(length/2);i++)
{
t=stringBuf;
stringBuf=stringBuf[length-i-1];
stringBuf[length-i-1]=t;
}
stringBuf[length]='\0';
return length;
}

//蜂鳴器

//延時函數 毫秒 @12.000MHz
void DelayMS(uint ms)
{
uchar i, j;
while(ms--)
{
_nop_();
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
}while (--i);
}
}

//延時函數 20微秒 @12.000MHz
void Delay20us()
{
uchar i;
_nop_();
i = 7;
while (--i);
}

//定時器0中斷
void Timer0() interrupt 1
{

}

//DS18B20代碼：

#include
#include

#define uchar unsigned char //無符號8位
#define uint unsigned int //無符號16位

//定義DS18B20埠DS18B20_DQ
sbit DS18B20_DQ = P2^7;

//當前採集的溫度值整數部分
int xdata CurTempInteger;
//當前採集的溫度值小數部分
int xdata CurTempDecimal;

void Delayus(uint count)
{
while (--count);
}

uchar Reset_DS18B20()
{
uchar status;
DS18B20_DQ=1;
Delayus(1);
//開始復位過程
DS18B20_DQ=0; //數據線拉低
Delayus(100); //延時480us-960us
DS18B20_DQ=1; //數據線拉高
Delayus(10); //延時15us-60us
status=DS18B20_DQ; //讀取數據線上的狀態
Delayus(120);
return status;
}

void WriteByteToDS18B20(uchar dat)
{
uchar i;
for(i=0;i<8;i++)
{
DS18B20_DQ=0;
DS18B20_DQ=dat&0x01; //發送1位數據
Delayus(15); //延時60us以上
DS18B20_DQ=1; //釋放匯流排，等待匯流排恢復
dat>>=1; //准備下一位數據
}
}

uchar ReadByteFromDS18B20()
{
uchar i,dat=0;
for(i=0;i<8;i++)
{

DS18B20_DQ=0; //拉低匯流排，產生讀信號
dat>>=1;
DS18B20_DQ=1; //釋放匯流排，准備讀1位數據
Delayus(2); //延時4us
if(DS18B20_DQ) dat|=0x80; //合並每位數據
Delayus(15); //延時60us
DS18B20_DQ=1; //拉高匯流排，准備讀下1位數據
}
return dat;
}

void ReadTemperatureFromDS18B20()
{
uchar flag=0;//正負符號標志
//存儲當前採集的溫度值
uchar TempValue[]={0,0};
if(Reset_DS18B20())
{
CurTempInteger=255;
CurTempDecimal=0;
}
else
{
WriteByteToDS18B20(0xCC);//跳過ROM命令
WriteByteToDS18B20(0x44);//溫度轉換命令
Reset_DS18B20();//復位
WriteByteToDS18B20(0xCC);//跳過ROM命令
WriteByteToDS18B20(0xBE);//讀取溫度暫存器命令
TempValue[0]=ReadByteFromDS18B20();//先讀低位元組溫度值
TempValue[1]=ReadByteFromDS18B20();//後讀高位元組溫度值
Reset_DS18B20();//復位

//計算溫度值
//先進行正溫度與負溫度判斷，高5位全為1（0xF8）則為負數
if((TempValue[1]&0xF8)==0xF8)
{
//負溫度計算：取反加1，低位元組為0時，高位元組取反加1，否則不需要。
TempValue[1]=~TempValue[1];
TempValue[0]=~TempValue[0]+1;
if(TempValue[0]==0x00) TempValue[1]++;
flag=1;//負數標志
}
//將溫度值分為整數和小數兩部分存儲(默認為12位精度)
CurTempInteger=((TempValue[1]&0x07)<<4)|((TempValue[0]&0xF0)>>4); if(flag) CurTempInteger=-CurTempInteger;
CurTempDecimal=(TempValue[0]&0x0F)*625;
}
}

//LCD1602程序代碼：

#include
#include

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define Delay4us(){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}

sbit LCD_RS=P2^0;
sbit LCD_RW=P2^1;
sbit LCD_EN=P2^2;

void LCDDelay(uint ms)
{
uchar i, j;
while(ms--)
{
_nop_();
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
}while (--i);
}
}

bit LCD_Busy_Check()
{
bit result;
LCD_RS=0; LCD_RW=1; LCD_EN=1;
Delay4us();
result=(bit)(P0&0x80);
LCD_EN=0;
return result;
}

void Write_LCD_Command(uchar cmd)
{
while(LCD_Busy_Check());
LCD_RS=0; LCD_RW=0; LCD_EN=0; _nop_(); _nop_();
P0=cmd; Delay4us();
LCD_EN=1; Delay4us(); LCD_EN=0;
}

void Write_LCD_Data(uchar dat)
{
while(LCD_Busy_Check());
LCD_RS=1;LCD_RW=0;LCD_EN=0;
P0=dat;Delay4us();
LCD_EN=1;Delay4us();LCD_EN=0;
}

void LCD_Set_POS(uchar pos)
{
Write_LCD_Command(pos|0x80);
}

void LCD_Initialize()
{
Write_LCD_Command(0x01); LCDDelay(5);
Write_LCD_Command(0x38); LCDDelay(5);
Write_LCD_Command(0x0C); LCDDelay(5);
Write_LCD_Command(0x06); LCDDelay(5);
}

void LCD_Display_String(uchar *str, uchar LineNo)
{
uchar k;
LCD_Set_POS(LineNo);
for(k=0;k<16;k++)
{
Write_LCD_Data(str[k]);
}
}

void LCD_Display_OneChar(uchar Dat, uchar X, uchar Y)
{
Y &= 0x01; //限制Y不能大於1(2行，0-1)
X &= 0x0F; //限制X不能大於15(16個字元，0-15)
if(Y) {X |= 0x40;} //當要在第二行顯示時地址碼+0x40;
X |= 0x80; //算出指令碼
Write_LCD_Command(X);
Write_LCD_Data(Dat);
}