這段時(shí)間要用超聲波做一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，就是使用超聲波和舵機(jī)結(jié)合，做一個(gè)自動(dòng)壁障演示實(shí)驗(yàn)。

就是將超聲波接到舵機(jī)上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)舵機(jī)來(lái)獲取各個(gè)方向到小車的距離，從而控制小車運(yùn)動(dòng)，避開(kāi)障礙物，并尋找最佳路徑。整個(gè)小車基于航太電子提供的51智能小車，如下圖：

車前面的超聲波模塊就是固定在下面的舵機(jī)上面的，實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)需要將顯示屏取下，否則會(huì)檔到舵機(jī)。

下面簡(jiǎn)單說(shuō)下超聲波模塊：

HC-SR04超聲波測(cè)距模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)3mm;模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路，檢測(cè)角度為30°。

另外還有超聲波的控制方式：

(1)采用IO口TRIG觸發(fā)測(cè)距，給最少10us的高電平信號(hào)。

(2)模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回;

(3)有信號(hào)返回，通過(guò)IO口ECHO輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2

下面說(shuō)說(shuō)這個(gè)超聲波的缺陷了，由于該超聲波測(cè)距本身的缺陷以及該模塊也是市面上比較便宜的模塊，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)往往達(dá)不到要求，特別是小車在運(yùn)行時(shí)整個(gè)車子是在震動(dòng)的，對(duì)距離測(cè)試十分不利。

當(dāng)車子在跑動(dòng)時(shí)測(cè)出來(lái)的距離變動(dòng)幅度會(huì)較大，如果加上舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，想實(shí)時(shí)測(cè)到距離是更不可能的了。目前超聲波測(cè)量周期建議是100ms，在100ms的時(shí)間里，超聲波在車上的變動(dòng)還是比較大的，所以在測(cè)量距離的時(shí)候，盡量讓車子停下來(lái)，而且舵機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

另外還有一個(gè)大問(wèn)題，就是前面的障礙物與超聲波不是正對(duì)著，而是呈一個(gè)較大的角度時(shí)，測(cè)出來(lái)的距離也是不準(zhǔn)的。這種現(xiàn)象體現(xiàn)在當(dāng)小車與墻斜著跑過(guò)去時(shí)會(huì)直接撞上去，顯然是完全沒(méi)檢測(cè)到墻面。根據(jù)示波器查看結(jié)果，當(dāng)相對(duì)正對(duì)超聲波傾斜角度小于約30°時(shí)，還是可以測(cè)出來(lái)的，當(dāng)變得更大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)回響電平突然變得很長(zhǎng)的情況，這種時(shí)候也會(huì)有測(cè)量比較接近實(shí)際的時(shí)候，所以在這里需要做濾波處理?；仨懶盘?hào)要么是接近實(shí)際，要么是很長(zhǎng)，這樣的情況是很好判斷的。

下面是我基于51單片機(jī)平臺(tái)做的超聲波讀取的方法，暫沒(méi)考慮單片機(jī)性能浪費(fèi)的問(wèn)題，用到了while等待。觸發(fā)信號(hào)輸出以及回響信號(hào)計(jì)數(shù)采用了定時(shí)器T2

如下：

初始化函數(shù)，對(duì)T2 初始化

void UltraSoundInit()

{

Trig = 0;

TH2 = RCAP2H = 0;

TL2 = RCAP2L = 0;

TR2 = 0;//關(guān)閉定時(shí)器

ET2=1; //允許T2中斷

}

然后就是T2的中斷函數(shù)，當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)進(jìn)入，可以用來(lái)判斷輸出的回響信號(hào)是否過(guò)長(zhǎng)，當(dāng)超聲波模塊異常時(shí)也可用來(lái)跳出while死循環(huán)

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

* 函 數(shù) 名 ：Timer0Int

* 函數(shù)功能 ：定時(shí)器0中斷服務(wù)函數(shù)

* 輸 入 ：無(wú)

* 輸 出 ：無(wú)

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

void Timer2Int() interrupt 5 // 定時(shí)器2中斷是5號(hào)，當(dāng)定時(shí)器2發(fā)生溢出時(shí)說(shuō)明量測(cè)的距離過(guò)遠(yuǎn)或超聲波本次測(cè)量異常

{

TF2 = 0;

overflow_count++;

TH2 = 0;

TL2 = 0;

if(overflow_count == 2)

{

status = 5;//超時(shí)

}

}

下面就是測(cè)量的方法，比較簡(jiǎn)單，當(dāng)測(cè)量失敗就讓那個(gè)全局變量為0，注意：超聲波是有最小測(cè)量距離的，一般障礙物理超聲波2cm以內(nèi)時(shí)，測(cè)得距離就不準(zhǔn)了，所以測(cè)量距離不可能為0

void GetDistance()

{

//發(fā)送觸發(fā)信號(hào)

Trig = 1;

status = 1;

TH2 = 0;

TL2 = 0;

TR2 = 1;//打開(kāi)定時(shí)器

while(TL2 < 42);//延時(shí)超過(guò)10us

status = 2;

Trig = 0;

TR2 = 0;

TH2 = 0;

TL2 = 0;

overflow_count = 0;

TR2 = 1;

while(Echo == 0)//等待回向信號(hào)起始位置

{

if(status == 5)

{

status = 0;

distance_cm = 0;

return;//本次失敗

}

}

TR2 = 0;//清空計(jì)數(shù)

TH2 = 0;

TL2 = 0;

overflow_count = 0;

TR2 = 1;

while(Echo == 1)//開(kāi)始計(jì)算長(zhǎng)度

{

if(status == 5)

{

status = 0;

distance_cm = 0;

TR2 = 0;

return;//本次失敗

}

}

dis_count =overflow_count*65536 + TH2*256 + TL2;

TR2 = 0;

distance_cm = (unsigned int)(((long)(dis_count) * 34)/8000);//聲速 dis_count*(1/(FOSC/12))*Vsound*100/2

status = 0;//準(zhǔn)備下次發(fā)送

}

下面就是要調(diào)用上面函數(shù)的方法，注意這個(gè)函數(shù)執(zhí)行間隔至少是100ms(其實(shí)75ms的時(shí)候也可以)

void GetDistanceDelay()

{

distance_cm = 0;

while(distance_cm == 0)

{

GetDistance();

if(distance_cm != 0)

{

return;

}

Delayms(100);

}

}

這樣做雖然浪費(fèi)了很多處理器性能，但比起獲得錯(cuò)誤數(shù)據(jù)還是要好些。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，除了車子前行時(shí)沒(méi)100ms檢測(cè)一次距離，在其他時(shí)候都是要等車子停止時(shí)才測(cè)距的，另外使用超聲波做這個(gè)事本來(lái)就是比較勉強(qiáng)的，如果想要更好的效果，建議搭配其他傳感器如光電對(duì)管壁障模塊，用這個(gè)模塊來(lái)檢測(cè)斜邊的障礙物還是很有效的，也就是遠(yuǎn)處交給超聲波處理，近處交給壁障模塊處理。