【導(dǎo)讀】超聲波液位測(cè)量是一種非接觸式的測(cè)量方式,它是利用超聲波在同種介質(zhì)中傳播速度相對(duì)恒定以及碰到障礙物能反射的原理研制而成的。與其它方法相比,它不受光線、被測(cè)對(duì)象顏色的影響，對(duì)于被測(cè)物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力。因此，研究超聲波在高精度測(cè)距系統(tǒng)中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。此系統(tǒng)具有易控制、工作可靠、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)時(shí)檢測(cè)液位。并有超聲波處理模塊CX20106A、CD4069組成的超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、單片機(jī)復(fù)位電路、LED顯示電路、報(bào)警電路等。軟件部分由主程序、預(yù)置子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序組成。各探頭的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)綜合分析處理。最后通過(guò)實(shí)物的調(diào)試，各項(xiàng)參數(shù)及功能符合設(shè)計(jì)要求，能達(dá)到預(yù)期的目的。

　　

【正文】 ： // 在‘C’語(yǔ)言程序中： EA = 0 。 // 清除EA 位 EA = 0 。 // … 跟隨一條2 字接操作碼的指令 // 在匯編語(yǔ)言程序中： CLR EA 。 清除EA 位 CLR EA 。 … 跟隨一條2 字接操作碼的指令 如果在“CLR EA”操作碼（或任何清除EA 位的指令）的執(zhí)行期間產(chǎn)生了一個(gè)中斷，并且該指令的后面是一條單周期指令，則中斷可能被響應(yīng)。但是在中斷服務(wù)程序中讀EA 位時(shí)將返回‘0’值。當(dāng)“CLR EA”操作碼后面是一條多周期指令時(shí)，則中斷不會(huì)被響應(yīng)。 某些中斷標(biāo)志在CPU 進(jìn)入ISR 時(shí)被自動(dòng)清除。但大多數(shù)中斷標(biāo)志不是由硬件清除的，必須在 ISR 返回前用軟件清除。如果一個(gè)中斷標(biāo)志在CPU 執(zhí)行完中斷返回（RETI）指令后仍然保持置位狀態(tài)，則會(huì)立即產(chǎn)生一個(gè)新的中斷請(qǐng)求，CPU 將在執(zhí)行完下一條指令后重新進(jìn)入該ISR。 (1) MCU 中斷源和中斷向量 MCU 支持20 個(gè)中斷源。軟件可以通過(guò)將任何一個(gè)中斷標(biāo)志設(shè)置為邏輯‘1’來(lái)模擬一個(gè)中斷。如果中斷標(biāo)志被允許，系統(tǒng)將產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求，CPU 將轉(zhuǎn)向與該中斷標(biāo)志對(duì)應(yīng)的ISR 地址。 中斷源、對(duì)應(yīng)的向量地址、優(yōu)先級(jí)和控制位一覽表。(2) 外部中斷 兩個(gè)外部中斷源（/INT0和/INT1）可被配置為低電平觸發(fā)或下降沿觸發(fā)輸入，由 IT0（ IT1（）的設(shè)置決定。IE0（）和 IE1（）分別為外部中斷/INT0 和/INT1的中斷標(biāo)志。如果/INT0 或/INT1 外部中斷被配置為邊沿觸發(fā)，CPU 在轉(zhuǎn)向 ISR 時(shí)將自動(dòng)清除相應(yīng)的中斷標(biāo)志。當(dāng)被配置為電平觸發(fā)時(shí)，中斷標(biāo)志將跟隨外部中斷輸入引腳的狀態(tài)，外部中斷源必須一直保持輸入有效直到中斷請(qǐng)求被響應(yīng)。在 ISR返回前必須使該中斷請(qǐng)求無(wú)效，否則將產(chǎn)生另一個(gè)中斷請(qǐng)求。中斷優(yōu)先級(jí) 每個(gè)中斷源都可以被獨(dú)立地編程為兩個(gè)優(yōu)先級(jí)中的一個(gè)：低優(yōu)先級(jí)或高優(yōu)先級(jí)。一個(gè)低優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序可以被高優(yōu)先級(jí)的中斷所中斷，但高優(yōu)先級(jí)的中斷不能被中斷。每個(gè)中斷在 SFR（IPEIP2）中都有一個(gè)配置其優(yōu)先級(jí)的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置位，缺省值為低優(yōu)先級(jí)。如果兩個(gè)中斷同時(shí)發(fā)生，具有高優(yōu)先級(jí)的中斷先得到服務(wù)。如果這兩個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)相同，則由固定的優(yōu)先級(jí)順序決定哪一個(gè)先得到服務(wù) 。 中斷響應(yīng)時(shí)間 中斷響應(yīng)時(shí)間取決于中斷發(fā)生時(shí) CPU的狀態(tài)。 中斷系統(tǒng)在每個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期對(duì)中斷標(biāo)志采樣并對(duì)優(yōu)先級(jí)譯碼。最快的響應(yīng)時(shí)間為 5個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期：一個(gè)周期用于檢測(cè)中斷，4個(gè)周期完成對(duì) ISR的長(zhǎng)調(diào)用（LCALL） 。如果中斷標(biāo)志有效時(shí) CPU 正在執(zhí)行 RETI 指令，則需要再執(zhí)行一條指令才能進(jìn)入中斷服務(wù)程序。因此，最長(zhǎng)的中斷響應(yīng)時(shí)間（沒(méi)有其它中斷正被服務(wù)或新中斷具有較高優(yōu)先級(jí)）發(fā)生在 CPU 正在執(zhí)行 RETI指令，而下一條指令是 DIV 的情況。在這種情況下，響應(yīng)時(shí)間為 18 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期：一個(gè)時(shí)鐘周期用于檢測(cè)中斷，5 個(gè)周期執(zhí)行RETI，8個(gè)周期執(zhí)行DIV 指令，4個(gè)周期完成對(duì) ISR的長(zhǎng)調(diào)用（LCALL） 。如果CPU正在執(zhí)行一個(gè)具有相同或更高優(yōu)先級(jí)的中斷的 ISR，則新中斷要等到當(dāng)前ISR 執(zhí)行完（包括 RETI和下一條指令）才能得到服務(wù)。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖根據(jù)以上所述系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和所完成功能，系統(tǒng)軟件需要實(shí)現(xiàn)以下功能：在系統(tǒng)硬件中，己經(jīng)完成了超聲波發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路、回波檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)軟件中，要完成發(fā)射脈沖信號(hào)、采集回波信號(hào)。為了得到發(fā)射信號(hào)與接收回波間的時(shí)間差，要讀出此刻計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，然后存儲(chǔ)在RAM中，而且每次發(fā)射周期的開(kāi)始，需要對(duì)計(jì)數(shù)器清零。RAM中存儲(chǔ)的計(jì)數(shù)值并不能作為距離值直接顯示輸出，因?yàn)橛?jì)數(shù)值為十六進(jìn)制數(shù)，先要將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，然后根據(jù)計(jì)數(shù)值與實(shí)際距離的轉(zhuǎn)換公式計(jì)算出距離值。軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序。, 所示。主程序完成初始化工作。 開(kāi)始程序初始化定時(shí)中斷子程序收到回波結(jié)束是否外部中斷子程序 主程序流程圖定時(shí)中斷服務(wù)子程序完成超聲波的發(fā)射和接收，外部中斷服務(wù)子程序主要完成時(shí)間值的讀取、距離計(jì)算、結(jié)果的輸出等工作。， 外部中斷入口關(guān)外部中斷讀取時(shí)間值計(jì)算距離輸出結(jié)果開(kāi)外部中斷結(jié)束發(fā)射完否否是發(fā)射超聲波定時(shí)器初始化停止發(fā)射定時(shí)中斷入口結(jié)束 圖 定時(shí)服務(wù)子程序 外部中斷服務(wù)子程序 單片機(jī)的C程序設(shè)計(jì)1 編譯環(huán)境使用C 語(yǔ)言肯定要使用到C 編譯器，以便把寫好的C 程序編譯為機(jī)器碼，這樣單片機(jī)才能執(zhí)行編寫好的程序。KEIL uVISION3 是眾多單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)軟件中優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的MCS51 架構(gòu)的芯片，它集編輯，編譯，仿真等于一體，同時(shí)還支持，PLM，匯編和C 語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，它的界面和常用的微軟VC++的界面相似，界面友好，易學(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強(qiáng)大的功能。因此很多開(kāi)發(fā)51 應(yīng)用的工程師或普通的單片機(jī)愛(ài)好者，都對(duì)它十分喜歡。2 C程序//超聲波液位計(jì)程序清單：//晶振=12MHz//MCU=AT89C51////Trig = P1^0//Echo = P3^2include //包括一個(gè)51標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核的頭文件define uchar unsigned char //定義一下方便使用define uint unsigned intdefine ulong unsigned long//***********************************************sfr CLK_DIV = 0x97。 //為AT單片機(jī)定義,系統(tǒng)時(shí)鐘分頻 //為AT單片機(jī)的IO口設(shè)置地址定義sfr P0M1 = 0X93。sfr P0M0 = 0X94。sfr P1M1 = 0X91。sfr P1M0 = 0X92。sfr P2M1 = 0X95。sfr P2M0 = 0X96。//***********************************************sbit Trig = P1^0。 //產(chǎn)生脈沖引腳sbit Echo = P3^2。 //回波引腳sbit test = P1^1。 //測(cè)試用引腳uchar code SEG7[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}。//數(shù)碼管09uint distance[4]。 //測(cè)距接收緩沖區(qū)uchar ge,shi,bai,temp,flag,outeH,outeL,i。 //自定義寄存器bit succeed_flag。 //測(cè)量成功標(biāo)志//********函數(shù)聲明void conversion(uint temp_data)。void delay_20us()。//void pai_xu()。void main(void) // 主程序{ uint distance_data,a,b。 uchar CONT_1。 CLK_DIV=0X03。 //系統(tǒng)時(shí)鐘為12MHz晶振 P0M1 = 0。 //將io口設(shè)置為推挽輸出 P1M1 = 0。 P2M1 = 0。 P0M0 = 0XFF。 P1M0 = 0XFF。 P2M0 = 0XFF。 i=0。 flag=0。 test =0。 Trig=0。 //首先拉低脈沖輸入引腳 TMOD=0x11。 //定時(shí)器0，定時(shí)器1，16位工作方式 TR0=1。 //啟動(dòng)定時(shí)器0 IT0=0。 //由高電平變低電平，觸發(fā)外部中斷 ET0=1。 //打開(kāi)定時(shí)器0中斷 //ET1=1。 //打開(kāi)定時(shí)器1中斷 EX0=0。 //關(guān)閉外部中斷 EA=1。 //打開(kāi)總中斷0 while(1) //程序循環(huán) {EA=0。Trig=1。delay_20us()。Trig=0。 //產(chǎn)生一個(gè)20us的脈沖，在Trig引腳 while(Echo==0)。 //等待Echo回波引腳變高電平succeed_flag=0。 //清測(cè)量成功標(biāo)志EX0=1。 //打開(kāi)外部中斷TH1=0。 //定時(shí)器1清零TL1=0。 //定時(shí)器1清零TF1=0。 //TR1=1。 //啟動(dòng)定時(shí)器1EA=1。while(TH1 30)。//等待測(cè)量的結(jié)果，（可用中斷實(shí)現(xiàn)） TR1=0。 //關(guān)閉定時(shí)器1EX0=0。 //關(guān)閉外部中斷if(succeed_flag==1){ distance_data=outeH。 //測(cè)量結(jié)果的高8位distance_data=8。 //放入16位的高8位distance_data=distance_data|outeL。//與低8位合并成為16位結(jié)果數(shù)據(jù)distance_data*=12。 //因?yàn)槎〞r(shí)器默認(rèn)為12分頻distance_data/=58。 //微秒的單位除以58等于厘米} //為什么除以58等于厘米， Y米=（X秒*344）/2 // X秒=（ 2*Y米）/344 ==》X秒=*Y米 ==》厘米=微秒/58 if(succeed_flag==0){distance_data=0。 //沒(méi)有回波則清零test = !test。 //測(cè)試燈變化} /// distance[i]=distance_data。 //將測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū) /// i++。 /// if(i==3) /// { /// distance_data=(distance[0]+distance[1]+distance[2]+distance[3])/4。 /// pai_xu()。 /// distance_data=distance[1]。 a=distance_data。 if(b==a) CONT_1=0。 if(b!=a) CONT_1++。 if(CONT_1=3) { CONT_1=0。 b=a。 conversion(b)。 } /// i=0。 /// } }}//***************************************************************//外部中斷0，用做判斷回波電平INTO_() interrupt 0 // 外部中斷是0號(hào) { outeH =TH1。 //取出定時(shí)器的值 outeL =TL1。 //取出定時(shí)器的值 succeed_flag=1。 //至成功測(cè)量的標(biāo)志 EX0=0。 //關(guān)閉外部中斷 }//****************************************************************//定時(shí)器0中斷,用做顯示timer0() interrupt 1 // 定時(shí)器0中斷是1號(hào) { TH0=0xfd。 //寫入定時(shí)器0初始值 TL0=0x77。 switch(flag) {case 0x00:P0=ge。 P2=0xfd。flag++。break。 case 0x01:P0=shi。P2=0xfe。flag++。break。 case 0x02:P0=bai。P2=0xfb。flag=0。break。 } }//*****************************************************************/*//定時(shí)器1中斷,用做超聲波測(cè)距計(jì)時(shí)timer1() interrupt 3 // 定時(shí)器0中斷是1號(hào) {TH1=0。TL1=0。 }*///******************************************************************//顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序void conversion(uint temp_