学习STC51单片机13（芯片为STC89C52RC）

我去，兄弟们我们今天来学习一个牛逼的硬件，它叫超声波测距模块HC—SR04

硬件：HC—SR04

哎，想当初最想要玩的就是这个模块，科技感十足，那现在就让我们玩玩吧

超声波测距传感器

原理就是说需要给Trig 10us的高电平，相当于是一个信号，到模块内部，模块内部有脉冲模块一直向着外部发送超声波，此时echo由低电平变成了高电平，然后如果有障碍物了，那么返回到echo里面会由高电平转换为低电平，计算的就是echo接收的第一个波到最后一个波，由高电平到最后一个波结束变成低电平的时间

因为你可以拿 0001（1） 0010（2） 0100（3） 1000（4）这个几个二进制数从1转换到4，你一个个转换会发现就是有这个规律：二进制左移一位相当于x2的一次方左移8位相当于左移2的8次方

超声波的时序图：（这也是我们第一次接触时序图）

这个是我们的最终代码，其中有很多的优化细节都是为了测试硬件和提高稳定性的，所以有些代码不是功能的实现，而是细节的提升

#include "reg52.h"

#include <intrins.h> // 包含_nop_()函数

sbit D5 = P3^7; // 黄灯（距离<10cm时亮）

sbit D6 = P3^6; // 蓝灯（距离≥10cm时亮）

sbit Trig = P1^5; // 超声波触发引脚

sbit Echo = P1^6; // 超声波接收引脚

// 精确延时函数

void Delay10us() //@11.0592MHz

{

_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();

}

void Delay50ms() //@11.0592MHz

{

unsigned char i, j;

i = 90;

j = 163;

{

while (--j);

} while (--i);

}

void Delay100ms() //@11.0592MHz

{

unsigned char i, j;

i = 183;

j = 105;

{

while (--j);

} while (--i);

}

// 定时器0初始化（16位模式）

void Time0_Init()

{

TMOD &= 0xF0; // 清零T0模式位

TMOD |= 0x01; // 设置T0为模式1（16位定时器）

TH0 = 0; // 初始化计数寄存器

TL0 = 0;

TR0 = 0; // 初始不启动定时器

}

// 触发超声波测距

void Trigger_HC_SR04()

{

Trig = 0;

_nop_();

Trig = 1; // 发送至少10μs的高电平触发信号

Delay10us();

Trig = 0;

}

// 主函数

void main()

{

unsigned int Time; // 超声波飞行时间（μs）

unsigned int Distance; // 距离（cm）

unsigned int timeout; // 超时计数器

unsigned char i; // 定义循环变量（解决编译错误）

Time0_Init(); // 初始化定时器

// 上电自检：LED交替闪烁3次

for(i=0; i<3; i++) { // 修正后的for循环

D5 = 0; D6 = 1; // 黄灯亮

Delay100ms();

D5 = 1; D6 = 0; // 蓝灯亮

Delay100ms();

}

// 默认状态：蓝灯亮（表示距离≥10cm）

D5 = 1;

D6 = 0;

Delay100ms(); // 等待传感器稳定

while(1)

{

// 确保Echo初始为低电平（否则可能是传感器异常）

if(Echo == 1) {

D5 = 1; D6 = 1; // 双灯亮表示异常

Delay100ms();

continue;

}

// 触发测距

Trigger_HC_SR04();

// 等待Echo变高（添加超时：约10ms）

timeout = 10000;

while(Echo == 0 && --timeout);

if(timeout == 0) {

D5 = 1; D6 = 1; // 超时错误：双灯亮

Delay50ms();

continue;

}

// 启动定时器

TH0 = 0;

TL0 = 0;

TR0 = 1;

// 等待Echo变低

timeout = 65535;

while(Echo == 1 && --timeout);

TR0 = 0;

// 计算距离（仅在未超时的情况下）

if(timeout != 0) {

// 计算时间（晶振补偿：11.0592MHz需要乘以1.085）

Time = (TH0 * 256 + TL0) * 1.085;

// 计算距离（单位：cm）

Distance = Time * 17 / 1000; // 等价于Time * 0.017

// 根据距离控制LED

if(Distance < 10) { //如果 timeout 没有减到 0（即 Echo 信号在超时之前成功从高电平变回低电平）

D5 = 0; D6 = 1; // 蓝灯亮：距离大于小于10cm

} else {

D5 = 1; D6 = 0; // 黄灯亮：距离大于10cm

}

} else {

D5 = 1; D6 = 1; // 超时错误：双灯亮

}

Delay50ms(); // 测量间隔，避免频繁触发手册规定两次间隔至少60ms（哎我这边写50也无所谓的）

}

当然我这个是优化过了的代码，因为之前的代码不稳定，容易实现不了功能你们可以拿去试试水

旧代码

这个代码有几点需要重要解释的就是计算

首先时间的计算，本质就是计算echo的高电平到低电平的时间

那么我们定时器的TH0 和TL0 是发挥作用的，因为他们记录了次数，每次是1.085us，因为晶振的频率是11.059Mhz，我们定时器的模式又是16位，所以我们又要知道TH0和TL0是8位寄存器，高八位给TH0，低八位给TL0，记录的都是次数，我们将低八位让给TL0 其实就是这个效果啦

10101011 要变成1010101100000000（这个是一个二进制格式），那么我们该怎么办呢其实就是用到了这个方法

二进制左移一位相当于x2的一次方左移8位相当于左移2的8次方

你看这个图就非常明显了，DEC是十进制这个数为65535是2的16次方，也就是16位2进制能有多少种搭配个数，那我们这个前面8位数TH0的位置后面8位数TL0的位置，所以我们可以根据这个信息来获取次数，我们通过二进制的数据来转换成10进制的次数，那么这个次数就可以与每次1.085us进行相乘得出总的时间

还有一个要注意的是距离的计算，有个公式叫做距离=速度 x 时间但是由于我们这个超声波的话是这样的，时间多付出一倍，所以距离要/2的，一来一回

声音的速度为340m/s

随后根据公式就可以算出距离了。

最后我们来一些Tips：

对于第一个timeout设置为10ms是为什么?????

10ms 就是一个“兼顾大家”的折中值，既不过短（避免误判），也不过长（避免卡死），属于经验性参数。它的合理性可以从这几个角度理解

1. “大家”是谁？

硬件层面：超声波模块（如 HC-SR04）的典型响应时间在 微秒级到几毫秒（例如，测距 1 米时，Echo 变高延迟约 5.8ms，但实际传感器内部电路响应可能更快）。
软件层面：嵌入式系统通常需要 快速失败（避免因硬件故障导致整个系统僵死）。
用户体验：10ms 对人类来说几乎无感（LED 报错时用户不会觉得“卡顿”）。

就是Trig高电平进去之后，我们这个就要进行判断了，因为：超声波模块（如 HC-SR04）的典型响应时间在 微秒级到几毫秒

所以

只要 Echo 仍然为 0（低电平）并且 timeout 自减后仍不为 0，就继续循环。
如果 Echo 变为 1（高电平）或者 timeout 减到 0，循环终止。

Echo 高电平的持续时间（从第一个有效回波触发变高，到最后一个回波处理完毕变低）直接对应超声波往返的时间，而这个时间可以用来计算距离

这段代码有点意思：

timeout = 65535;

while(Echo == 1 && --timeout);

TR0 = 0;

如果 Echo 正常变低（测距完成），循环退出。
如果 Echo 因硬件故障一直保持高电平，timeout 会递减至 0，强制退出循环（避免死等）。

4. 为什么 timeout 初始值设为 65535？

65535（0xFFFF）是 16 位无符号整数的最大值，确保超时时间足够长（约 71ms @11.095MHz 51单片机）。
覆盖最大测距：
- HC-SR04 最大测距约 5 米，对应 Echo 高电平时间 ≈ 29ms（580µs/cm × 500cm）。
- 设置 timeout = 65535 可确保即使测最远距离也不会误触发超时。