制作51單片機(jī)超聲波測距儀時(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)超聲波測距程序只是在編譯環(huán)境下通過編譯，消除編程工作中產(chǎn)生的語法錯(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，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，但如果說硬設(shè)計(jì)、制作及程序設(shè)計(jì)都存在問題，整個(gè)調(diào)試工作就顯得無從下手，給軟件調(diào)試、硬件故障排出帶來非常大的困難，增加不少工作量，甚至造成整個(gè)超聲波測距系統(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)的問題，集中精力排出硬件設(shè)計(jì)、制作的問題，有針對(duì)性的排出，從而可提高設(shè)計(jì)制作過程中的效率，大大減輕制作工作量，51單片機(jī)超聲波測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，是不是超聲波測距仿真就不能進(jìn)行了，答案是否定的。超聲波測距仿真的方法歸納起來，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)間測量過程，從而對(duì)超聲波測距進(jìn)行一個(gè)最最簡單的仿真。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)間過程，從而實(shí)現(xiàn)超聲波的測距的仿真。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)長由可調(diào)延地電路決定，時(shí)長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。按照圖中時(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)用示波器測量到時(shí)間換算成距離與顯示基本一至。

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

#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;//超聲波測距模塊Trig

sbit echo=P3^2;//超聲波測距模塊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;