超声波工作原理

超声波工作原理 原文来自：牛奶动力博客 www.milk-power.com          这次做机器人用到了超声波，才开始看它的工作原理，感觉还很简单，但是调试到最后，发现了很多问，该碰到的都碰到了。赶紧写出来分享给大家。        先把超声波的工作原理贴出来：       从超声波的工作原理可以知道，其实只要单片机的两个引脚就足够，一个引脚接发送端，一个引脚接接收端即可。工作时，发送端引脚置高电平10us时间的脉冲，这将激发超声波模块发送8个40khz周期的电平信号，然后模块的收端开始检测回波（实际上，两个眼睛，一个是发送的，一个是用来接收的）。一旦发现有回波信号，就会输出一个响应给接收端引脚，这个响应是一个高电平脉冲。所以，我们只要在接收端去检测是否有高电平脉冲即可。       但从程序编写与调试的过程来看，并没有那么简单。因为超声波第一次发送40KHZ的信号出去后反射回来，有可能又被反弹回去，这样以来，相当于超声波在两个障碍物之间不断地来回反弹，导致接收端不断地收到”回波信号“——实际上第一次反弹回来的才是回波信号，其他的都是二次、三次...的反弹回波信号。如果每次检测到回波就让蜂鸣器响一次，那么，我们程序运行时，可能会听到蜂鸣器不断地响，可能就是这个原因。      另外，需要关注的是，超声波如果前面没有障碍物，也会在接收端引脚上故意输出140us的电平，以”防止发射信号对回响信号的影响“。      从上面的分析看来，不管超声波前面有无障碍物，接收端引脚肯定都会出现高电平脉冲。所以我们在编程时，必须过滤掉这140us。         讲完超声波的工作原理，我们来看下编写程序的思路。       由于超声波可能会连续收到回响信号，导致接收端不断出现高电平脉冲，而实际上，我们有用的仅仅是第一次反射回来的回响信号，因此，使用”查询接收端引脚是否出现高电平“的方法行不通。可以使用外部中断，只检测第一次反射回来的信号，后续的反射信号全部丢弃不管。      下面看下140us的处理。根据公式us/58 = 厘米，140us就是约2cm的距离。因此在超声波前2cm有障碍物，刚好也会返回140us的高电平，而超声波的测量范围是3-4.5米，因此可以不考虑140us。      最后总结一下思路，发送端随便选一个引脚，这里选择P1.0，接收端使用外部中断0引脚P3.2。程序一开始，我们做定时器、中断的初始化，然后给发送端引脚一个高电平10us。 接下来，我们不断查询接收引脚是否有高电平出现，一旦出现高电平，立即启动定时器。选择单片机的外部中断0为下跳沿中断，因此当高电平一过，立即进入中断，此时关掉定时器，就OK了。后面再发现接收引脚跳变也不要进中断。       具体的程序见日志《超声波模块的调试（二）——该碰到的都碰到了》       原文来自：牛奶动力博客 www.milk-power.com