基于51单片机的超声波测距设计（带温度补偿）

利用STC89C52单片机、超声波模块（HC-RS04）、DS18B20数字温度传感器和LCD1602液晶显示模块制作一个超声波测距仪，液晶屏第一行显示温度和超声波速度“T:30°C  V:349m/s”，第二行显示测量距离“S=X.XXXm”。

所设计的测距仪测量单位为米，精确到小数点后面3位（毫米），测量范围：0.05m~5m。

（一）基本部分

1、液晶显示功能 

（1）开机时，液晶屏第一行显示温度和超声波速度，例如“T:30°C  V:349m/s”，第二行显示测量距离“S=0.000m”

（2）操作对应的功能按键时，液晶屏第一行显示温度和超声波速度，例如“T:30°C  V:349m/s”，第二行显示测量距离“S=X.XXXm”。

（3）本超声波测距仪使用4个独立按键。第1个按键为复位清零功能；第2个按键为单次测量功能；第3个按键为瞬时连续测量功能；第4个按键为平均连续测量功能。

（4）第1个按键为复位清零功能。无论什么时候按下该键，液晶屏第二行均显示测量距离“S=0.000m”

（5）第2个按键为单次测量功能。每按一次该键，就发射一次超声波，液晶屏第二行对应显示一次测量距离“S=X.XXXm”

（6）第3个按键为瞬时连续测量功能。按下该键，连续发射超声波，液晶屏第二行对应显示瞬时测量距离“S=X.XXXm”，再按一次该键，数字保持，以便读数

（7）第4个按键为平均连续测量功能。按下该键，连续发射超声波，液晶屏第二行对应显示平均测量距离“S=X.XXXm”，再按一次该键，数字保持，以便读数

（8）第5个按键为自动/手动温度设置按键，转换到手动设置温度值，这时可以利用加键和减键使温度在0度至50度范围内调节，再按一次该键，重新回到自动温控状态，如此循环。

（9）第6个按键为温度加按键，当处于手动温度控制状态时，按下本按键可以加温度，最高可以加到50摄氏度。

（10）第7个按键为温度减按键，当处于手动温度控制状态时，按下本按键可以减温度，最低可以减0摄氏度。

程序代码如下：

/**************************************/

/*   超声波测距（自动/手动温度校正）  */

/*   （超声波模块+18B20+1602液晶）    */

/**************************************/

#include

#include

#define uchar unsigned char 

#define uint unsigned int

#define LcdData P0                   //1602数据端口

sbit LCD_RS=P2^6;      //1602 RS端口

sbit LCD_RW=P2^5;      //1602 RW端口

sbit LCD_EN=P2^7;      //1602 EN端口

sbit Echo=P2^4;        //HC-SR04 接收端口

sbit Trig=P2^3;        //HC-SR04 发射端口

sbit Resets_Key=P1^0;  //复位清零按键

sbit Single_Key=P1^1;  //单次测量按键    误差较大 

sbit Contin_Key=P1^2;  //连续测量按键    误差小 

sbit Averag_Key=P1^3;  //连续（平均测量）按键   误差较小 

sbit Setting_Key=P1^4; //温度修正按键

sbit Add_Key=P1^5;     //温度加1按键

sbit Sub_Key=P1^6;     //温度减1按键

sbit DQ=P3^7;          //DS18B20单总线接口

bit Temp_Flag;         //正负温度标志：温度为正Temp_Flag=0，否则为1

uint temp=25;          //温度值

bit flag_flow=0,flag_one=0,flag_clear=0,flag_con1=0,flag_con2=0,flag_temp=0;

uchar i=0,m,j,k;

uint time=0,S=0,S1=0,totle=0;

float V=346.0;

uint Sav[11];                                                          //连续测量时10次平均值数组

uchar Line1[16]={"T:   C  V:346m/s"};          //1602第一行初始字符显示数组

uchar Line2[16]={"S=     m        "};          //1602第二行初始字符显示数组

void Delayms(uchar xms);                        //延时xms函数

void WriteLcd(uchar Dat,bit x);        //1602写函数

void InitLcd(void);                                //1602初始化函数

void DisplayLcd();                                //1602显示函数

void init();                                        //初始化函数

void keyscan();                                        //键扫描函数

void StartModule();                            //启动模块函数

void Conut(void);                                 //测量计算函数

void Delayus(uchar xus);        //us级延时函数

bit Init_DS18B20(void);         //初始化DS18B20函数

uchar Read_DS18B20(void);       //读DS18B20函数

void Write_DS18B20(uchar Dat);  //写DS18B20函数

void GetTemp();                 //取温度函数

void CalcTestTemp();            //温度处理函数

void main(void)    //主函数

{

        init();

        InitLcd();

        while(1)

        {

                keyscan();                         //键扫描函数

            DisplayLcd();

            if(flag_temp==0)

            {

                    GetTemp();

                    CalcTestTemp();

            }

            if(flag_one==1||flag_con1==1||flag_con2==1)

            {

                    StartModule();         //开始发射超声波

                while(!Echo);                 //当RX为零时等待

            TR0=1;                         //开启计数

            while(Echo);             //当RX为1计数并等待

                TR0=0;                         //关闭计数

            Conut();                 //计算

            Delayus(200);

                flag_one=0;

            }

        } 

}

void Delayms(uchar xms)   //延时ms函数

{

    uchar i,j;

    for(i=xms;i>0;i--)

            for(j=110;j>0;j--);

}

void WriteLcd(uchar Dat,bit x)  //1602写函数（写指令时x=0，写数据时x=1）

{

        LCD_EN=0;

        LcdData=Dat;

        LCD_RS=x;

        LCD_RW=0;

        LCD_EN=1;

        Delayms(1);

        LCD_EN=0;

}

void InitLcd(void)           //1602初始化函数

{

        WriteLcd(0x38,0);  //功能设定（38H）,8位数据，2行显示，5*7点阵

        WriteLcd(0x0C,0);  //显示开、关设定（0CH），开显示，不显示光标，光标不闪烁

        WriteLcd(0x06,0);  //输入模式设定（06H），读写一个字符后，地址指针加1，且光标加1

        WriteLcd(0x01,0);  //清除显示（01H），清除数据RAM中的数据

}

void DisplayLcd()                                  //液晶屏显示函数

{

    uchar y;

    V=(331.4+temp*0.607);

    Line1[2]=temp/10+0x30;

    Line1[3]=temp%10+0x30;

    Line1[4]=0xDF;                  //显示℃中C前面的小圆

    Line1[10]=(uint)V/100+0x30;

    Line1[11]=(uint)V%100/10+0x30;

    Line1[12]=(uint)V%10+0x30;

    if(flag_clear==1)

    S1=0;

    if((S1>=7000)||flag_flow==1)    //超出测量范围显示“-”

        {         

            flag_flow=0;

            Line2[2]='-';

            Line2[3]='.';

            Line2[4]='-';

            Line2[5]='-';

            Line2[6]='-';

        }

    else

        {

            Line2[2]=S1/1000+0x30;

            Line2[3]='.';

            Line2[4]=S1%1000/100+0x30;

            Line2[5]=S1%100/10+0x30;

            Line2[6]=S1%10+0x30;

        }

    WriteLcd(0x80,0);               //设定第一行地址

    for(y=0; y<16; y++)

        WriteLcd(Line1[y],1);

    WriteLcd(0xc0,0);               //设定第二行地址

    for(y=0; y<16; y++)

        WriteLcd(Line2[y],1);

}

void init()        //初始化函数

{

    TMOD=0x01;        //设T0为方式1，GATE=1；

    TH0=0;

    TL0=0;          

    ET0=1; //允许T0中断

    EA=1;  //开启总中断

}

void keyscan()                         //键扫描函数

{

    if(Resets_Key==0)                         //复位清零键

    {

        Delayms(5);

        if(Resets_Key==0)

        {

                while(Resets_Key==0);

            flag_clear=1;

            }

    }

    if(Single_Key==0)                         //单次测量键

    {

        Delayms(5);

        if(Single_Key==0)

        {

                while(Single_Key==0);

                flag_one=1;

            flag_con1=0;

                flag_con2=0;

                flag_clear=0;

            }

    }

    if(Contin_Key==0)                         //连续瞬时测量键