(3)報警部分。

　　采用一個蜂鳴器，由P1.2輸出一定頻率的信號，在連接到蜂鳴器之前，經過一個三極管9 012的放大。報警部分的連線，如圖6所示。

　　(4)電源電路：220 V經9 V變壓器降壓后，再經D1~D4橋式整流和7 805穩壓后給電路各部分供電。

　　(5)晶振電路：采用12 MHz的晶振。

　　4 軟件

　　系統軟件設計采用模塊化設計，主要包括主程序設計、T1中斷服務子程序、INT0外部中斷服務子程序、測溫子程序、距離計算子程序、顯示子程序、延時子程序和報警子程序設計等。

　　系統軟件編制時應考慮相關硬件的連線，同時還要進行存儲空間、寄存器以及定時器和外部中斷引腳的分配和使用。本設計中P1.0引腳連接到7 HC04推挽放大電路再連接到超聲波發射傳感器，P1.0引腳輸出的將是軟件方式產生的40 kHz方波，而P3.2(INT0)則被用來接收回波。定時器T1，T0均工作在工作方式1，為16位計數，T1定時器被用來開啟一次測距過程以它的溢出為標志開始一個發射測量循環，T0定時器是用來計算脈沖往返時間，它們的初值均設為0。

　　系統初始化后就啟動定時器T1從0開始計數，此時主程序進入等待，當到達65 ms時T1溢出進入T1中斷服務子程序；在T1中斷服務子程序中將啟動一次新的超聲波發射，此時將在P1.0引腳上開始產生40 kHz的方波，同時開啟定時器T0計時，為了避免直射波的繞射，需要延遲1 ms后再開INT0中斷允許；INT0中斷允許打開后，若此時P3.2(INT0)引腳出現低電平則代表收到回波信號，將提出中斷請求進入INT0中斷服務子程序，在INT0中斷服務子程序中將停止定時器T0計時，讀取定時器T0時間值到相應的存儲區，同時設置接收成功標志；主程序一旦檢測到接收成功標志，將調用測溫子程序，采集超聲波測距時的環境溫度，并換算出準確的聲速，存儲到RAM存儲單元中；單片機再調用距離計算子程序進行計算，計算出傳感器到目標物體之間的距離；此后主程序調用顯示子程序進行顯示；若超過設定的最小報警距離還將啟動揚聲器報警；當一次發射、接收、顯示的過程完成后，系統將延遲100 ms重新讓T1置初值，再次啟動T1以溢出，進入下一次測距。如果由于障礙物過遠，超出量程，以致在T0溢出時尚未接收到回波，則顯示“ERROR”重新回到主流程進入新一輪測試。主程序和定時器T1、外部中斷INT0中斷服務子程序的框圖分別，如圖7～圖9所示。

　　此外，還有幾點需要說明的是：

　　(1)定時器T1之所以是65 ms溢出是因為它是16位定時／計數器(65 535)。在使用12MHz的晶振時，由于周期T=1/f=1／[(12×106)／12]=1μs，則一個機器周期是1μs，計數器每65 ms計數器溢出。

　　(2)本設計中40 kHz方波的產生采用軟件方式實現：控制P1.0口輸出12μs的高電平，再輸出13μs的低電平，這樣得到一個周期的40 kHz的脈沖，再循環發送8次。

　　(3)在CPU停止發送脈沖群后，由于電阻尼，換能器不能立即停止發送超聲波，在一段時間內仍然會發送，故這段時間內不可立即開啟INT0接收回波，要等待一段后以避免發送端的部分直射波未經被測物就直接繞射到接收端，這段被稱為“虛假反射波”。從發射開始一直到“虛假反射波”結束這段時間，不開放INT0中斷申請，可有效躲避干擾，但也會造成測試的“盲區”。本次設為1 ms，假定溫度為20℃，則測量盲區為s=1×10-3×344／2≈17．2 cm。

　　(4)最大測試距離將取決于：兩次脈沖群發送之間的最小時間間隔和脈沖的能量。一般來說，發射端脈沖個數越多，能量越大，所能測的距離也越遠。但也不是無限制的，本次讀取定時器T0的計數值，最大能測試的距離是T0尚沒溢出，故在溫度20℃下，最大測試距離為s=vt／2=65 535×344／(2×106)=11．272 m。在一些周期性發射超聲波設備中，如果要測試的最大距離是10 m，則兩次脈沖群之間的最小時間為t=2×s/v=2×10／344≈60：ms 。

　　5 結束語

　　為了驗證系統的測量精度，在實驗室進行了實地測量。利用本系統對20～1 000 cm范圍進行了多次測試，經補償后最大誤差達2 cm，線性度、穩定性和重復性都比較好。系統具有結構簡單、體積小、實時LCD顯示和報警、帶溫度補償、抗干擾性能好等優點。系統的誤差主要來自于發射探頭發出的超聲波是呈喇叭狀擴散傳播、被測物的表面不光滑且不一定垂直于兩探頭的軸線而導致所反射回來的波也許是從不同點獲得，此外電子元器件自身的時延、干擾等也造成一定影響。可以根據具體場合，選擇合適功率的探頭，以及調整程序中脈沖的頻率、寬度和個數等提高精度或測量距離，擴大系統的應用范圍。