激光测距c语言编程

⑴ 求基于AT89C52超声波测距简易设计的源程序，要求用3个LED管显示其测距，精确到小数点后2位如，X.XX米。

目前国内超声波测距器的设计大多采用汇编语言设计。由于单片机应用系统的日趋复杂，要求所写
的代码规范化，模块化，并便于多人以软件工程的形式进行协同开发，汇编语言作为传统的单片机应用系
统的编程语言，已经不能满足这样的实际需要了，而C语言以其结构化和能产生高效代码满足了这样的需
求，成为电子工程师进行单片机系统编程时的首先编程语言。在本设计中，由于C语言程序有利于实现较
复杂的算法，汇编语言程序具有较高的效率并且容易精确计算程序运行的时间，而超声波测距器的程序既
有较复杂的距离计算又要求精确计算超声波测距时程序运行的时间，所以本设计采用C语言和汇编语言
混合编程来实现。本文论述的是一种基于AT89C52单片机的超声波测距器，可用于汽车倒车等场合⋯。
1设计要求
设计一个超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用
于如液位、井深、管道长度的测量等场合。要求测量范围在0．10—5．00 m，测量精度lem，测量时与被测物
体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。
2设计思路
2．1超声波及其测距原理
超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。
完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送
器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应
的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换为超声波，发射超声波；而在收到回
波的时候，则将超声振动转换成电信号。
超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOt(time of fliight)。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返
回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。测量距离的方法有很多
种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波
收稿日期：2008-04-08
作者简介：周功明(1963一)，男，副教授，主要研究方向：电子信息科学技术。
·50· 绵阳师范学院学报(自然科学版) 第27卷
在标准空气中的传播速度为331．45粑秒，由单片机负责计时，单片机使用12．0M晶振，所以此系统的测
量精度理论上可以达到毫米级。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波
可以用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也
能达到要求。
超声波发生器可以分为两类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。本课题
属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现【7】。
2．2超声波测距器的系统框图
根据设计要求并综合各方面因素，可以采用AT89C52单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED
数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成，超声波测距器的系统框图如下图l所示¨2|：
3系统组成
3．1硬件部分
主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路
和超声波检测接收电路三部分组成。采用AT89C52来
实现对CX20106A红外接收芯片和TCT40—10系列超
声波转换模块的控制。单片机通过P1．0引脚经反相
＼
超声波接收E ：， LED显示单片机r
／＼
Z ∑
超声波发送高控制器
：> 扫描驱动
图1 超声波测距器系统设计框图
Fig．1 Ultrasonic eLangi．g system design diagram
器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INTO引脚的电平由高电平变为低电平时就
认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍
物之间的距离¨≈J。
3．2软件部分
主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序等部分。
4系统硬件电路设计
4．1单片机系统及显示电路
单片机采用AT89C52或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，减小测
量误差。单片机用P1．0端口输出超声波转化器所需的40KHz方波信号，利用外中断0口检测超声波接收
电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP
三极管驱动。单片机系统及显示电路如下图2所示‘1。31。
图2单片机及显示电路原理图
Fig．2 MCU and display circuit schematics
第8期周功明等：基于AT89C52单片机的超声波测距器设计·51．
4．2超声波发射电路原理图
压电超声波转换器的功能：利用压电晶体谐振工作。内部结构如图3‘3Ⅲ1所示，它有两个压电晶片和
一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频
率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片PI．O
将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，
这时它就是一超声波发生器；如没加电压，当共
振板接收到超声波时，将压迫压电振荡器作振
动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声
波接收转换器。超声波发射转换器与接收转换
器其结构稍有不同。
4．3超声波检测接收电路图3发射电路原理图
参考红外转化接收电路，本设计采用集成
F‘g·3 U1‘ms。nie劬啪mi‘妇c‘咖1‘∞hem蚯c
电路CX20106A，这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控
常用的载波频率38KHz与测距超声波频率
40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测
电路。如图4【3 J[71超声波检测接收电路原理图
所示，适当改变C4的大小，可改变接收电路的
灵敏度和抗干扰能力。⋯． J。j-二
5系统程序设计
超声波测距软件设计主要由主程序，超声
波发射子程序，超声波接收中断程序及显示子
程序组成。下面对超声波测距器的算法，主程
序，超声波发射子程序和超声波接收中断程序
逐一介绍。
5．1超声波测距器的算法设计
GND
图4超声波检测接收电路原理图
Fig．4 Ultrasonic receiver and detection circuit schematic
图5【_列示意了超声波测距的原理，即超声
波发生器T在某一时刻发出的一个超声波信号，当超声波遇到被测物
体后反射回来，就被超声波接收器R所接受。这样只要计算出发生信
号到接收返回信号所用的时问，就可算出超声波发生器与反射物体的
距离。
距离计算公式：d=s／2=(c木t)／2，其中d为被测物与测距器的距
离，s为声波的来回路程，c为声速，t为声波来回所用的时间。
图5超声波测距原理图
Fig．5 Ultrasonic Ranging schematic
声速c与温度有关(见表1)，如温度变化不大，则可认为声速是基
本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往
返时间，即可求得距离。在系统加入温度传感器来监测环境温度，可进行温度补偿。这里可以用DSl8820
测量环境温度，根据不同的环境温度确定一声速提高测距的稳定性。为了增强系统的可靠性，可在软硬件
上采用抗干扰措施。
表1不同温度下的超声波速表
Table I Under different temperatures ultrasonic velocity Table
·52· 绵阳师范学院学报(自然科学版) 第27卷
5．2主程序
主程序首先对系统环境初始化，设置定时器1D工作模式为16位的定时计数器模式，置位总中断允许
位EA并给显示端Po和P2清0。然后调用超声波发生子程序送出一个超声波脉冲，为避免超声波从发射
器直接传送到接收器引起的直接波触发，需延迟0．1ms(这也就是测距器会有一个最小可测距离的原因)
后，才打开外中断0接收返回的超声波信号。由于采用12MHz的晶振，机器周期为lus，当主程序检测到接
收成功的标志位后，将计数器哟中的数(即超声波来回所用的时
间)按下式计算即可测得被测物体与测距仪之间的距离，设计时取
20℃时的声速为344 m／s则有：d=(C木TO)／2=172T0／10000cm
(其中，ID为计数器，ID的计数值)。
测出距离后结果将以十进制BCD码方式LED，然后再发超声
波脉冲重复测量过程。主程序框图如图6所示。
5．3超声波发生子程序和超声波接收中断程序
超声波发生子程序的作用是通过PI．0端口发送2个左右的
超声波信号频率约40KHz的方波，脉冲宽度为12 US左右，同时把
计数器，ID打开进行计时。超声波测距器主程序利用外中断0检
测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号(INT0引脚出现
低电平)，立即进入中断程序。进入该中断后就立即关闭计时器
，ID停止计时，并将测距成功标志字赋值l。如果当计时器溢出时
还未检测到超声波返回信号，则定时器rID溢出中断将外中断0关
闭，并将测距成功标志字赋值2以表示此次测距不成功H旬J。
5．4超声波测距器的部分程序清单
／宰超声波测距器弹片机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；
／木超声波测距器主程序术／
Void main(void)
{data unchar dispram[5]；
data uint i；
data ulong time；
p0=0xff；
pl=0xff；
TMOD=0X11：
IE=0x80；
While(1)
{．“}
开始
系统初始化
发送超声波脉冲
等待发射超声波
计算距离
显示结果0．5s
图6主程序框图
diagram of the main program
第8期周功明等：基于AT89C52单片机的超声波测距器设计·53·
6软硬件调试
超声波测距仪的制作和调试，其中超声波发射和接收采用中15的超声波换能器TCT40一IOFl(T发
射)和TCT40—10S1(R接收)，中心频率为40kHz，安装时应保持两换能器中心轴线平行并相距4—8 cm，
其余元件无特殊要求。若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。根据测量范围
要求不同，可适当调整与接收换能器并接的滤波电容C4的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。
硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。根据实际情况可以修改超
声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适应不同距离的测量需要∞】【71。
7 结束语
本文设计的是基于AT89C52单片机的超声波测距器，可应用于汽车倒车等场合，提醒驾驶员倒车时有
效的避开可能对倒车造成危害的障碍物和行人，从而有效避免由于倒车造成的汽车碰撞或擦伤经济损失
和人身安全问题。具有较强的实用性。
参考文献：
[1] 周功明．基于AT89C2051弹片机的防盗自动报警电子密码锁系统设计[J]．绵阳师范学院学报，2007，26(5)：112—
116．
[14]
张齐．单片机应用系统设计技术一基于c语言编程[M]．北京：电子工业出版社，2006．
李光飞．单片机c程序设计实例指导[M]．北京：航空航天大学业出版社，2005．
楼燃苗，李光飞．51系列单片机设计实例[M]．北京：航空航天大学业出版社，2003．
Zhongbo Li．Electronic Technique[M]．Beijing：Mechannic Instrical Prees，2003．
赖麒文．8051单片机c语言彻底应用[M]．北京：科学业出版社，2002．
何希才．传感器及其应用电路[M]．北京：电子工业出版社，2001．
丁元杰．单片微机原理及应用[M]．北京：机械工业出版社，2001．
孙串友，孙晓斌．感测技术基础[M]．北京：电子工业出版社，2001．
马忠梅．单片机的c语言应用程序设计[M]．北京：航空航天大学业出版社，1999．
刘喜昂，周志宇．基予多超声传感器的机器人安全避障技术[J]．测控技术，2003，23(2)：71—73．
翟国富，刘茂恺．一种实时高精度的机器人用超声波测距处理方法[J]．应用声学，1990，15(1)：17—24．
Cray C，Swinhoe C F，Myinl．Target controlled infusion of ketamine曲analgessia for TIV A with propof01．Can．J Anesth，1999，
40：957．
R J Higgens．Electronics and Analog Integrated Circuits[M]．N．J：Prentice—Hall Inc，2001．

⑵ 基于单片机超声波测距c语言程序求解释

//上面这段什么意思？
//上下面这段什么意思？ 没有code为什么也可以存16进制？
uchar dis_smg[8] ={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8};

有code和没有code的区别在于 dis_smg变量的存储的存储方式上
我记得有code的适合 dis_smg的数组元素不能改变的吧 记得不清楚了
你可以网络去

//下面是不是数码管引脚和单片机引脚对应？
//数码管位选定义
sbit smg_we1 = P3^4; //数码管位选定义

答案: 是

⑶ 1602显示超声波测距的C语言程序和Proteus仿真图

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

#define uchar unsigned char //无符号8位
#define uint unsigned int //无符号16位
#define ulong unsigned long //无符号32位

sbit K1=P1^0; //按下K1后，开始测距
sbit LEDRed=P1^1; //测距指示灯，亮表示正在测距，灭表示测距完成
//sbit BEEP=P1^2; //报警测量超出范围

sbit Trig=P2^5; //HC-SR04触发信号输入
sbit Echo=P2^6; //HC-SR04回响信号输出

float xdata DistanceValue=0.0; //测量的距离值
float xdata SPEEDSOUND; //声速
float xdata XTALTIME; //单片机计数周期
uchar xdata stringBuf[6]; //数值转字符串缓冲

//LCD1602提示信息
uchar code Prompts[][16]=
{
{"Measure Distance"}, //测量距离
{"- Out of Range -"}, //超出测量范围
{"MAX range 400cm "}, //测距最大值400cm
{"MIN range 2cm "}, //测距最小值2cm
{" "}, //清屏
{" Press K1 Start "} //按键开始测量
};
uchar xdata DistanceText[]="Range: "; //测量结果字符串
uchar xdata TemperatureText[]="Temperature: ";//测量温度值

extern void LCD_Initialize(); //LCD初始化
extern void LCD_Display_String(uchar *, uchar); //字符串显示
extern void ReadTemperatureFromDS18B20(); //从DS18B20读取温度值
extern int xdata CurTempInteger;

//毫秒延时函数
void DelayMS(uint ms);
//20微秒延时函数
void Delay20us();
//HCSR04初始化
void HCSR04_Initialize();
//测量距离
float MeasuringDistance();
//测距的数值排序求平均
float DistanceStatistics();
//输出距离值到LCD1602上
void DisplayDistanceValue(float dat);
//将无符号的整数转成字符串，返回字符串长度，不包括'\0'结束符
uchar UnsigedIntToString(uint value);
//蜂鸣器
//void Beep(uchar time);
//显示温度值
void DisplayTemperatureValue();

void main()
{
LCD_Initialize();//LCD1602初始化
LCD_Display_String(Prompts[0],0x00);
LCD_Display_String(Prompts[5],0x40);
ReadTemperatureFromDS18B20(); //测温度
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();//测温度
DisplayTemperatureValue();
if(CurTempInteger<14)
CurTempInteger=14;
else if(CurTempInteger>26)
CurTempInteger=26;
SPEEDSOUND=334.1+CurTempInteger*0.61;//计算声速
DistanceValue=DistanceStatistics(); //测距并返回距离值
DisplayDistanceValue(DistanceValue); //显示距离值
LEDRed=1;
}
}
}
}

//测距的数值排序求平均
float DistanceStatistics()
{
uchar i,j;
float disData[7],t;
//连续测距
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;
}

//测量距离
float MeasuringDistance()
{
//最大定时时间约65ms
TH0=0;
TL0=0;

//生成20us的脉冲宽度的触发信号
Trig=1;
Delay20us();
Trig=0;

//等待回响信号变高电平
while(!Echo);
TR0=1; //启动定时器0

//等待回响信号变低电平
while(Echo);
TR0=0; //关闭定时器0

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

//HCSR04初始化
void HCSR04_Initialize()
{
//计算单片机计数周期 晶振=11.953M 单位us
XTALTIME=12/11.953;
//温度25度时声速的值
SPEEDSOUND=334.1+25*0.61;
Trig=0;
Echo=0;
TMOD=0x01;
}

//输出距离值到LCD1602上
void DisplayDistanceValue(float dat)
{
uchar i=0,j=0,len;
uint value;
value=(uint)dat;
//范围检查大于4000mm和小于20mm都为超出测量范围
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
{
//将数值转换成字符串
len=UnsigedIntToString(value);
//保留1位小数
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;
//剩余位置补空格
while(i<16)
{
DistanceText=' ';
i++;
}
//LCD_Display_String(Prompts[0],0x00);
LCD_Display_String(DistanceText,0x40);
}
}

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

//将无符号的整数转成字符串，返回字符串长度
uchar UnsigedIntToString(uint value)
{
uchar i=0,t,length;
//从个位开始转换
do
{
stringBuf='0'+value;
value=value/10;
i++;
}while(value!=0);
length=i;
//将字符串颠倒顺序
for(i=0;i<(length/2);i++)
{
t=stringBuf;
stringBuf=stringBuf[length-i-1];
stringBuf[length-i-1]=t;
}
stringBuf[length]='\0';
return length;
}

//蜂鸣器

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

//延时函数 20微秒 @12.000MHz
void Delay20us()
{
uchar i;
_nop_();
i = 7;
while (--i);
}

//定时器0中断
void Timer0() interrupt 1
{

}

//DS18B20代码：

#include
#include

#define uchar unsigned char //无符号8位
#define uint unsigned int //无符号16位

//定义DS18B20端口DS18B20_DQ
sbit DS18B20_DQ = P2^7;

//当前采集的温度值整数部分
int xdata CurTempInteger;
//当前采集的温度值小数部分
int xdata CurTempDecimal;

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

uchar Reset_DS18B20()
{
uchar status;
DS18B20_DQ=1;
Delayus(1);
//开始复位过程
DS18B20_DQ=0; //数据线拉低
Delayus(100); //延时480us-960us
DS18B20_DQ=1; //数据线拉高
Delayus(10); //延时15us-60us
status=DS18B20_DQ; //读取数据线上的状态
Delayus(120);
return status;
}

void WriteByteToDS18B20(uchar dat)
{
uchar i;
for(i=0;i<8;i++)
{
DS18B20_DQ=0;
DS18B20_DQ=dat&0x01; //发送1位数据
Delayus(15); //延时60us以上
DS18B20_DQ=1; //释放总线，等待总线恢复
dat>>=1; //准备下一位数据
}
}

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

DS18B20_DQ=0; //拉低总线，产生读信号
dat>>=1;
DS18B20_DQ=1; //释放总线，准备读1位数据
Delayus(2); //延时4us
if(DS18B20_DQ) dat|=0x80; //合并每位数据
Delayus(15); //延时60us
DS18B20_DQ=1; //拉高总线，准备读下1位数据
}
return dat;
}

void ReadTemperatureFromDS18B20()
{
uchar flag=0;//正负符号标志
//存储当前采集的温度值
uchar TempValue[]={0,0};
if(Reset_DS18B20())
{
CurTempInteger=255;
CurTempDecimal=0;
}
else
{
WriteByteToDS18B20(0xCC);//跳过ROM命令
WriteByteToDS18B20(0x44);//温度转换命令
Reset_DS18B20();//复位
WriteByteToDS18B20(0xCC);//跳过ROM命令
WriteByteToDS18B20(0xBE);//读取温度暂存器命令
TempValue[0]=ReadByteFromDS18B20();//先读低字节温度值
TempValue[1]=ReadByteFromDS18B20();//后读高字节温度值
Reset_DS18B20();//复位

//计算温度值
//先进行正温度与负温度判断，高5位全为1（0xF8）则为负数
if((TempValue[1]&0xF8)==0xF8)
{
//负温度计算：取反加1，低字节为0时，高字节取反加1，否则不需要。
TempValue[1]=~TempValue[1];
TempValue[0]=~TempValue[0]+1;
if(TempValue[0]==0x00) TempValue[1]++;
flag=1;//负数标志
}
//将温度值分为整数和小数两部分存储(默认为12位精度)
CurTempInteger=((TempValue[1]&0x07)<<4)|((TempValue[0]&0xF0)>>4); if(flag) CurTempInteger=-CurTempInteger;
CurTempDecimal=(TempValue[0]&0x0F)*625;
}
}

//LCD1602程序代码：

#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不能大于1(2行，0-1)
X &= 0x0F; //限制X不能大于15(16个字符，0-15)
if(Y) {X |= 0x40;} //当要在第二行显示时地址码+0x40;
X |= 0x80; //算出指令码
Write_LCD_Command(X);
Write_LCD_Data(Dat);
}