HC-SR04 超声波测距模块 51串口读取代码

原文地址:http://blog.csdn.net/hzbigdog/article/details/6839828

HC-SR04 是最常见的用于单片机的超声波测距模块。

我拿到手后，研究了一番，改进了厂方提供的代码，重新整理成一个函数库。

如果最近你也在研究的话，可以参考一下。测距速度很快。调用也很方便，使用T0计数器。

并且采用串口方式将测距结果传回下位机。

代码部分，首先是接口管脚配置UltrasonicDistanceConfig.h

#ifndef  __ULTRASONIC_DISTANCE_CONFIG_H__
#define  __ULTRASONIC_DISTANCE_CONFIG_H__
#include 
//***************************************************//
//        HC-SR04 超声波测距模块配置文件             //
//---------------------------------------------------//
// 晶振:11.0592                                      //
// Create Date:2011-09-27  User:JerryLi              //
// email:[email protected]                             //
// 工作时将会占用 T0 计数器                          //
// HC-SR04 的探测精度范围为 2cm-400cm                // 
// 在当前晶振工作频率下，一次有效测距需要23.42ms     //  
//---------------------------------------------------//
#define DOUBLE_CRYSTAL_FREQ 11.0592	//晶振频率(单位M)(11.94477)
/**
 *管脚硬件连接配置
 * Echo回波引脚为 RX
 * Trig触发信号控制端 TX
*/
sbit RX =P1^1; //Echo回波引脚
sbit TX =P1^2; //Trig触发信号控制端	
#endif

其次为函数库头文件UltrasonicDistanceDriver.h

#ifndef  __ULTRASONIC_DISTANCE_DRIVER_H__
#define  __ULTRASONIC_DISTANCE_DRIVER_H__
#include 
//***************************************************//
//        HC-SR04 超声波测距模块操作库               //
//---------------------------------------------------//
// 晶振:11.0592                                      //
// Create Date:2011-09-27  User:JerryLi              //
// email:[email protected]                             //
// 工作时将会占用 T0 计数器                          //
// HC-SR04 的探测精度范围为 2cm-400cm                // 
// 在当前晶振工作频率下，一次有效测距需要23.42ms     // 
//---------------------------------------------------//

/*-------------------------------------------------------
 *超声波测距模块初始化函数
 *@return void
 *-------------------------------------------------------*/
extern void InitUltrasonicDistance(void);

/*-------------------------------------------------------
 *获取最近一次测得的距离
 *  注意:每次成功测距，需要耗时100ms-150ms左右时间
 *-------------------------------------------------------*/
extern unsigned int getDistance(void);

/*-------------------------------------------------------
 *获取最近一次的测距状态
 *@return unsigned int 0:正常 / 1:(err)距离太近 /2:(err)超量程
 *-------------------------------------------------------*/
extern unsigned int getDistanceState(void);

/*-------------------------------------------------------
 *检查距离操作（将测得的距离保存在公共变量中）
 *  备注:本函数调用完成后，需要通过getDistance()或getDistanceState()获得结果
 *  注意:每次成功测距，需要耗时100ms-150ms左右时间
 * @return 0:完成测距操作 / 1:正在延迟等待下次测距的开始
 *-------------------------------------------------------*/
extern unsigned char refreshDistance(void);
#endif

/*使用方式：
#include "SerialComm.h" //串口通讯操作类
void main(void)
{
	uchar pcOutBuf[30];
	uint iOld=0;

	InitUltrasonicDistance();
	InitSerialComm();
	while(1)
	{	
		//当调用测距函数后，返回为0，表示测距成功，否则测距函数正在延迟中
		if (0 == refreshDistance())
		{
			//当取值有效时，如果与前次值没变化，则不作更新
			if (0 == getDistanceState() && (iOld != getDistance()))
			{
				iOld = getDistance();
				sprintf(pcOutBuf, "S=%d\r\n", iOld);
				SerialSendStr(pcOutBuf); //送到串口			
			}
		}	
	}
}
*/

最后是函数库文件UltrasonicDistanceDriver.c

#include 		//包函8051内部资源的定义
#include 
#include "UltrasonicDistanceDriver.h"
#include "UltrasonicDistanceConfig.h"
//***************************************************//
//        HC-SR04 超声波测距模块操作库               //
//---------------------------------------------------//
// 晶振:11.0592                                      //
// Create Date:2011-09-27  User:JerryLi              //
// email:[email protected]                             //
// 工作时将会占用 T0 计数器                          //
// HC-SR04 的探测精度范围为 2cm-400cm                // 
// 在当前晶振工作频率下，一次有效测距需要23.42ms     // 
//---------------------------------------------------//
#define uchar unsigned char
/*1m所需周期:1000mm/(1微秒的声波距离mm * 1周期的us时间) => 1000/(0.17*1.0851);
 *4m = 1000/(0.17*1.0851) * 4 =	21684
 */
#define iMAX_LEN 21684
#define iMIN_LEN 109

unsigned int miDistance=0; //测距的距离值
uchar mcDistanceErr=0; //测距错误标记(0:正常 / 1:距离太近 /2:超量程)
bit mbDelayOverFlg = 1;	//延迟程序的控制标记(默认为延迟结束否则无法进入refreshDistance()函数)
uchar mbDelay10H, mbDelay10L; //测距的小单位时间延迟
/*-------------------------------------------------------
 *超声波测距模块初始化函数
 *@return void
 *-------------------------------------------------------*/
void InitUltrasonicDistance(void)
{
	unsigned int iTmp;

    TMOD |=0x01; //设T0为方式1，GATE=1；
	//T0计数器初始化
	TH0=0; //高位置0
	TL0=0; //低位置0
	TR0=0; //开始前先关闭计数器
	ET0=1; //允许T0中断
	EA=1; //开启总中断

	iTmp = (unsigned int)(65536-(10000/(12/DOUBLE_CRYSTAL_FREQ))); //10ms的延迟提前计算
	mbDelay10H = iTmp >> 8; //高8位值
	mbDelay10L = iTmp &0x0F; //低8位值
}

/**-------------------------------------------------------
 * 定时器函数，T0计数器使用1号中断
 *   作用：用于延迟出发测距，每次测距完成后，需要延迟>60ms
 *         因此当计数器溢出时，time=65.535ms,mbDelayCtlFlg=1
 * ------------------------------------------------------- 
*/
void tim0_()interrupt 1 
{	
	TR0 = 0; //T0关闭计数器
	mbDelayOverFlg = 1; //设定延迟结束
}

/*-------------------------------------------------------
 *启动超声波测距模块，TX保持22us的高电平
 *-------------------------------------------------------*/
void StartModule()
{
	TX = 1; //控制端置1
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	TX=0; //控制端置0，等待接收回波
}

/*-------------------------------------------------------
 *获取最近一次测得的距离
 *  注意:每次成功测距，需要耗时100ms-150ms左右时间
 *-------------------------------------------------------*/
unsigned int getDistance(void)
{
	return miDistance;
}

/*-------------------------------------------------------
 *获取最近一次的测距状态
 *@return unsigned int 0:正常 / 1:(err)距离太近 /2:(err)超量程
 *-------------------------------------------------------*/
unsigned int getDistanceState(void)
{
	return mcDistanceErr;
}

/*-------------------------------------------------------
 *检查距离操作（将测得的距离保存在公共变量中）
 *  备注:本函数调用完成后，需要通过getDistance()或getDistanceState()获得结果
 *  注意:每次成功测距，需要耗时100ms-150ms左右时间
 * @return 0:完成测距操作 / 1:正在延迟等待下次测距的开始
 *-------------------------------------------------------*/
unsigned char refreshDistance(void)
{
	unsigned int i; //超量程检测变量
	unsigned int iCycle; //计算总周期

	if (1 == mbDelayOverFlg)//判断是否在延迟期
	{	
		i = iMAX_LEN; //置入最大量程
		StartModule(); //发送测距模块启动信号
		/**
		 * 此语句的作用:
		 *   没有收到回波且在N(iMAX_LEN*N)米障碍物信号返回需要的时间前则等待
		 *   (无信号即时返回，防止死循环，阻碍其它程序的执行)
		 */
		while(!RX && i-->0);
		//判断处理结果
		if (i>0) //小于N米
		{
			TR0=1; //收到回波的上边沿(RX=1)，打开计数器
			while(RX);//当回波RX=0时，测距结束
			TR0=0; //关闭定时器（需要一个时钟周期）
			iCycle = (TH0 * 256 + TL0) + 1; //计算总消耗的周期
			TH0=0;
			TL0=0;
	
			if (iCycle <= iMIN_LEN)
			{
				mcDistanceErr = 1;//距离太近
				/**
				 * 距离超近：重启延迟时间 >10ms，保证上一个声波回波已经消失
				 *           T0计数器重装值mbDelay10H, mbDelay10L，在
				 *           InitUltrasonicDistance()初始化函数中生成
				 */
				mbDelayOverFlg = 0; //复位延迟标志
				TH0 = mbDelay10H; //重装计数器高8位
				TL0 = mbDelay10L; //重装计数器低8位
				TR0 = 1; //启动延迟计数器
			}
			else
			{
				//(iCycle * 1.0851 * 0.17 / 10) => iCycle * 0.01844670 
				miDistance = (unsigned int)(iCycle * 0.01844670);//(单位cm)
				mcDistanceErr = 0;//测距正常值
				/**
				 * 一次测距完成需要延迟>60ms的时间，保证上一个声波回波已经消失
				 * 这儿使用16位计数器的整个空间，> 65.535ms
				 */
				mbDelayOverFlg = 0; //复位延迟标志
				TH0 = 0; //T0，高位归0复位
				TL0 = 0; //T0，低位归0复位
				TR0=1;//打开T0延迟计数器（此时不测距，所以不影响测距的计算）
			}
		}
		else 
			mcDistanceErr = 2; //超量程

		return 0; //完成测距操作
	}
	else //正在延迟等待下次测距的开始
		return 1;
}

这个是函数库的调用文件，主程序main.c

我是用自己的串口通信函数送回收到的数据的，你可以使用系统的print函数来输出数据到串口，结构很简单看了就懂。

/***********************************************************************************************************/
//HC-SR04 超声波测距模块 DEMO 程序
//晶振：11.0592
//接线：模块TRIG接 P1.2  ECH0 接P1.1
//串口波特率:9600
/***********************************************************************************************************/
#include 		//包函8051内部资源的定义
#include 
//#include "SerialComm.h"
#include "UltrasonicDistanceDriver.h"
/********************************************************/
void main(void)
{
	char pcOutBuf[30];
	unsigned int iOld=0;

	InitUltrasonicDistance();
	InitSerialComm();
	while(1)
	{	
		//当调用测距函数后，返回为0，表示测距成功，否则测距函数正在延迟中
		if (0 == refreshDistance())
		{
			//当取值有效时，如果与前次值没变化，则不作更新
			if (0 == getDistanceState() && (iOld != getDistance()))
			{
				iOld = getDistance();
				//sprintf(pcOutBuf, "S=%d\r\n", iOld);
				//SerialSendStr(pcOutBuf); //送到串口			
				P2=~(unsigned int)(iOld); //点灯
			}
		}		
	}
}