51单片机与超声波测距模块

使用HC-SR04超声波测距模块与51单片机汇编。

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--by Captdam @ 2018-12-20 21:50 GMT edited

测距仪的目标当然是测距了 _(:3 _| <)__这不明摆着的嘛。

最近在零件堆里找到一块不知道什么时候买的超声波测距模块了，应该是有三五年以上了。正好最近在捣鼓6500陀螺仪模块，就想把这玩意可以和那个陀螺仪模块连在同一块单片机上，做成集成姿态感应模块。

因为那个陀螺仪的工作方式是上位机下达查询指令-单片机通过软件SPI（我用的STC89C52没有硬件SPI）走I2C协议查询陀螺仪的姿态数据寄存器，然后通过UART把信息回报给上位机。所以，这个超声波测距模块将连接到那一张单片机上，取得距离数据后通过UART，和姿态数据一并上传给上位机。

这一片blog是关于这个超声波模块的，因此陀螺仪模块的东西不涉及。

我手上的这一个模块是HC-SR04，有四个引脚：VCC（5V供电），Trigger，Echo，GND。工作的时候，首先给与Trigger脚一个大于10us的高电平（虽然我测试时8us也够了，但是为了保险还是使用datasheet给的的10us吧）。接下来，超声波模块上面的喇叭会发出8个40kHz的声波。然后，Echo脚将会被模块拉高声波从模块发出到达物体后返回模块的时间。也就是说，Echo脚的电压会被拉高的时间=声波从模块到模块前方物体运行一个来回的时间。

因为单片机使用12MHz晶振且运行于12T模式，所以单片机一个cycle就是1us，那么距离（cm）=cycle count / 58。

顺便吐槽一下，因为这个模块太基本了，所以很多厂商都在做，datasheet也是五花八门（只有logo部分）。不过基本90%的datasheet上关于声波频率都误写成了40Hz。

一个datasheet里面没有提到的东西：如果距离在模块的测距范围以外，模块将会在echo脚上返回大于65535us宽度的信号。（并没有使用逻辑分析仪测量，是根据不同写法的代码与运行结果测得盲测的）

首先，根据datasheet，这个模块需要4根连线：两根供电接电源上，另外两根数据接单片机上。

要测量距离，关键是测量echo脚上高电平的持续时间，所以，我们将需要使用一个timer来执行这个操作。因为timer0和timer1都已经被使用了，只剩下timer2，正好timer2支持外部下降沿对timer2的值进行捕获。所以，就将超声波模块的echo脚连接单片机的P1.1（T2EX，T2触发脚）；对于超神波模块的trigger脚，我们只要能给它一个10us脉冲就行，所以任何脚都可以，于是我就选择P1.2了。

另外，需要再验证一下。因为datasheet表示这个模块最远能够测试4m的距离，也就是说echo的宽度最大可以达到23200us。对于12Mhz，12T的MSC-51，也就是23200个cycle。timer2支持16-bit捕获，也就是说最大可以支持65535cycle，所以使用timer2进行测量是可行的。

关于UART，RX，TX，波特率发生器倒没什么特别可说的。

首先，完整的代码：

因为这个只是demo，单片机启动后只会测量一次。实际使用时，会使用UART或者其他中断触发MAIN的部分，达到“上位机发送请求-下位机测量返回数据”这样的工作模式。