当前位置：首页 > news >正文

HCSR04超声波测距仿真示例

news 2026/3/26 17:44:09

Windows 10，Proteus 8.17 sp4。80C52单片机晶振频率11.0592兆赫。使用Proteus内置超声波测距传感器模组HCSR04。

原理：MCU向TRIG引脚输出一个正脉冲，时长大于十微秒。在正脉冲下降边沿t1处，传感器立即发送8个40千赫声波并于t2时刻结束，此时ECHO输出高电平，时刻t3回波结束，ECHO引脚回到低电平。t2~t3的时长就是声波一个来回的时间。据此可推算距离。

HCSR04需要的是对高电平计时。可以用定时器0、1的GATE。或者CPU原地等待。前者需要硬件电路配合，很好理解，ECHO必须接INT0/1引脚才行。后者浪费时间。按照最大量程4米，一个来回是800厘米，假设ECHO返回的高电平信号的比例因子是58us/cm（此数字由声速决定），那么CPU需要原地等待46.4ms。这显然不太好。

使用定时器0的GATE，配合INT0下降沿中断，可以实现测量INT0引脚上的高电平。因为量程的问题，定时器0的16位不会溢出。

sbit Trig = P2^7;
sbit Echo = P3^2;
static WORD timingResult = 0;
static BOOL canRead = 0;
static BOOL canTrig = 1;void Timer0_Isr(void) interrupt 1 {TR0 = 0; //溢出了(实际不会)canRead = 0;
}
void Timer2_Isr(void) interrupt 5 {static BYTE x = 0;TF2 = 0;//需要手动清零if(++x == 20) {x = 0;// 200ms到了TR2 = 0;canTrig = 1;//允许再次触发}
}
void Ex0_Isr(void) interrupt 0 {timingResult = ((WORD)TH0 << 8) | TL0;TR0 = 0;TF0 = 0;ET0 = 0;canRead = 1; //本次ECHO结束，可以读结果
}
BOOL Radar_Trigger(void)
{ifnot(canTrig) return FALSE;Trig = 0; // 准备Echo = 1; // 输入模式TR0 = 0;TMOD &= 0xF0;TMOD |= 0x01; // 16位TMOD |= 0x08; // GATETL0 = 0;TH0 = 0;ET0 = 1; // 也可以是0，因为实际不会溢出TF0 = 0;TR0 = 1; // INT0高电平时才会计数EX0 = 0;IT0 = 1; // 下降沿触发IE0 = 0;PX0 = 1; // 测量任务比较紧迫（其实INT0已经是最优先了）TR2 = 0;T2CON = 0;TL2 = 0x00;TH2 = 0xDC;RCAP2L = 0x00;RCAP2H = 0xDC; // 10ms @11.0592MHzET2 = 1;TR2 = 1; // 检查周期用Trig = 1;Delay20us(); // 触发Trig = 0;EX0 = 1; //准备接受canRead = 0; //canTrig = 0; //等return TRUE;
}
BOOL Radar_GetTiming(LPWORD res) {if(res && canRead) {*res = timingResult;return TRUE;}return FALSE;
}

最后是测试效果。用下面主循环代码。

void main(void) {WORD d;UART_Init();EA=1;while(1) {if(Radar_Trigger())printf("Radar_Trigger: OK"  CRLF);if(Radar_GetTiming(&d))printf("%dcm" CRLF, (WORD)((float)d * 1.085f / 58.0f + 0.5f));}
}

表达式里面的1.085f是计数器计一次数的耗时（微秒），58.0f是根据声速换段得来的比例因子，单位us/cm：一米距离下用时5800us=5.8ms跑完一个来回，所以声速V=2m/5.8ms，约等于344.8m/s，大概对应22℃左右。查表法即可。

最终的效果是这样。