制作51單片機(jī)超聲波測(cè)距儀時(shí)，程序設(shè)計(jì)及試工作是一項(xiàng)重要內(nèi)容，所設(shè)計(jì)的程序51單片機(jī)超聲波測(cè)距程序只是在編譯環(huán)境下通過(guò)編譯，消除編程工作中產(chǎn)生的語(yǔ)法錯(cuò)誤后，直接將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)中與硬件一起進(jìn)行聯(lián)調(diào)，如果這時(shí)硬件設(shè)計(jì)制作是正確的還好說(shuō)，只需要進(jìn)行軟件的調(diào)試修改，燒寫到硬件環(huán)境中驗(yàn)證直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求即可，但這個(gè)工作也是需要反復(fù)不停地修改程序并燒錄到硬件單片機(jī)中進(jìn)行調(diào)試，但如果說(shuō)硬設(shè)計(jì)、制作及程序設(shè)計(jì)都存在問(wèn)題，整個(gè)調(diào)試工作就顯得無(wú)從下手，給軟件調(diào)試、硬件故障排出帶來(lái)非常大的困難，增加不少工作量，甚至造成整個(gè)超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作的失敗。有好的解決辦法嗎？回答是肯定的，就是程序仿真，編譯通過(guò)的程序，在Proteus環(huán)境下，按設(shè)計(jì)的硬件原理圖，把仿真圖畫好，調(diào)入程序在Proteus仿真環(huán)境下進(jìn)行程序的仿真，來(lái)驗(yàn)證程序設(shè)計(jì)的正確性及各項(xiàng)功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在仿真環(huán)境下完成程序的調(diào)試工作。通過(guò)仿真調(diào)試滿意后的程序，再燒寫到硬件環(huán)境下調(diào)試，這時(shí)，如果硬件工作正常，可以進(jìn)一步的驗(yàn)證程序的功能及正確性，如果工作不正常，這時(shí)可排出軟件設(shè)計(jì)的問(wèn)題，集中精力排出硬件設(shè)計(jì)、制作的問(wèn)題，有針對(duì)性的排出，從而可提高設(shè)計(jì)制作過(guò)程中的效率，大大減輕制作工作量，51單片機(jī)超聲波測(cè)距儀制作成功率可以得到100%的保證。

一、51單片機(jī)超聲波測(cè)距仿真如何進(jìn)行呢

Proteus仿真軟件內(nèi)沒有超聲波仿真模型，是不是超聲波測(cè)距仿真就不能進(jìn)行了，答案是否定的。超聲波測(cè)距仿真的方法歸納起來(lái)，有一下：

1、 利用按鍵直接入單片機(jī)超聲波接收判斷端口，人工加載一個(gè)信號(hào)到單片機(jī)端口上，模擬超聲波測(cè)距接收電路收到超聲波回波信號(hào)，讓單片機(jī)停止時(shí)間測(cè)量過(guò)程，從而對(duì)超聲波測(cè)距進(jìn)行一個(gè)最最簡(jiǎn)單的仿真。這種方式的仿真，仿真效果不直觀，不理想，不能得到想要的準(zhǔn)確的仿真顯示的結(jié)果值。需要人為手工不止的反復(fù)按下按鍵開關(guān)。

2、 利用延時(shí)方法進(jìn)行仿真。這樣的仿真，電子樂屋上制作得最好。仿真原理是這樣的，利用一個(gè)延時(shí)電路代替超聲波發(fā)送接收電路，模擬超聲波頭發(fā)送出超聲波后碰到被測(cè)物體返射回回波被超聲波接收頭接收到波的這一時(shí)間過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)超聲波的測(cè)距的仿真。使用延時(shí)電路的方式比較多，可用模擬電路，也可以用單片機(jī)。但最簡(jiǎn)單的方法就是利用555時(shí)基電路搭建一個(gè)延時(shí)電路，延時(shí)時(shí)長(zhǎng)可調(diào)，由單片機(jī)超聲波發(fā)端發(fā)送一超聲波信號(hào)觸發(fā)，延時(shí)時(shí)長(zhǎng)由可調(diào)延地電路決定，時(shí)長(zhǎng)0.2毫秒到30毫秒，這樣可實(shí)現(xiàn)仿真距離0.0 2-5米可調(diào)。比較簡(jiǎn)單就是555電路搭的仿真電路，但這種電路不形象，好一些的就是利用Proteus軟件，對(duì)仿真元件進(jìn)行封裝，這樣仿真時(shí)比較直觀形象。仿真元件的封裝這里就不進(jìn)行討論。這種仿真的方式，可以通過(guò)調(diào)節(jié)RV1可調(diào)電阻的阻值仿真出不同的距離值，方便仿真時(shí)仿真進(jìn)行如報(bào)警功能的仿真，整個(gè)仿真過(guò)程不象用按鍵開關(guān)仿真哪樣需要人為的進(jìn)行按鍵操作，只需要根據(jù)需要調(diào)節(jié)可調(diào)電阻就行。

51單片機(jī)超聲波測(cè)距仿真截圖中可以看到，黃色的波形是單片機(jī)送給HC-SR04模塊TRIG端口高電平信號(hào)，綠色的是HC-SR04模塊ECHO端送出的高電平，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，圖中顯示的是1.65毫秒，按照計(jì)算公式S=340×t/2計(jì)算距離，計(jì)算時(shí)把速度的單位換算成厘米/微秒。按照?qǐng)D中時(shí)間計(jì)算的距離值為：S=0.034×(14.70×1000)/2=249.9厘米。仿真時(shí)用示波器測(cè)量到時(shí)間換算成距離與顯示基本一至。

下面是經(jīng)過(guò)本次仿真運(yùn)行的程序，該程序同時(shí)也寫進(jìn)單片機(jī)超聲波測(cè)距儀硬件中驗(yàn)證過(guò)了。

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

sbit rs=P2^0;//1602的數(shù)據(jù)/指令選擇控制線

sbit rw=P2^1;//1602的讀寫控制線

sbit en=P2^2;//1602的使能控制線

sbit trig=P2^5;//超聲波測(cè)距模塊Trig

sbit echo=P3^2;//超聲波測(cè)距模塊Echo

bit flag1;//觸發(fā)信號(hào)標(biāo)志位//

uchar count;//中斷累加變量

long int distance;//測(cè)量所得距離

unsigned char code table[ ]={"0123456789"}; //定義字符數(shù)組顯示數(shù)字

void delay(uint n)

{

uint x,y;

for(x=n;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

void delayt(uint x)

{

uchar j;

while(x-- > 0)

{

for(j = 0;j < 125;j++)

{

;

}

}

}

void lcd_wcom(uchar com)

{

rs=0;//選擇指令寄存器

rw=0;//選擇寫

P0=com;//把命令字送入P0

delay(5);//延時(shí)一小會(huì)兒，讓1602準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)

en=1;//使能線電平變化，命令送入1602的8位數(shù)據(jù)口,這點(diǎn)非常重要

en=0;

}

void lcd_wdat(uchar dat)

{

rs=1;//選擇數(shù)據(jù)寄存器

rw=0;//選擇寫

P0=dat;//把要顯示的數(shù)據(jù)送入P0

delay(5);//延時(shí)一小會(huì)兒，讓1602準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù),也就是檢測(cè)忙信號(hào)，這點(diǎn)非常重要。

en=1;//使能線電平變化，數(shù)據(jù)送入1602的8位數(shù)據(jù)口

en=0;

}

void lcd_init()

{

lcd_wcom(0x38);//8位數(shù)據(jù)，雙列，5*7字形，用到功能設(shè)定指令

lcd_wcom(0x0c);//開啟顯示屏，關(guān)光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍，用到顯示開關(guān)控制指令

lcd_wcom(0x06);//顯示地址遞增，即寫一個(gè)數(shù)據(jù)后，顯示位置右移一位，用到了寫入模式設(shè)置指令

lcd_wcom(0x01);//清屏，用到了清屏指令

}

void lcd_xianshi()

{

lcd_wcom(0x80+0x40);

lcd_wdat('D');

lcd_wdat('i');

lcd_wdat('s');

lcd_wdat('t');

lcd_wdat('a');

lcd_wdat('n');

lcd_wdat('c');

lcd_wdat('e');

lcd_wdat(':');

lcd_wcom(0x80+0x4c);

lcd_wdat('.');

lcd_wcom(0x80+0x4e);//單位是厘米//

lcd_wdat('c');

lcd_wdat('m');

}

void init_t0()

{

TMOD=0x01;

TL0=0x66;

TH0=0xfc;//1ms

ET0=1;

EA=1;