蓝桥杯篇---超声波距离测量频率测量

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简介

以上就是今天要讲的内容，本文简单介绍了IAP15F2K61S2中的超声波距离测量与频率测量。

第一部分：超声波的简介

IAP15F2K61S2 是一款基于8051内核的单片机，常用于超声波测距。超声波测距通过发射超声波并接收反射波，计算时间差来确定距离。

工作原理

1.发射超声波

发射超声波：单片机通过IO口触发超声波传感器发射超声波。

2.接收反射波

接收反射波：传感器接收反射波并输出信号。

3.计算时间差

计算时间差：单片机测量发射到接收的时间差。

4.计算距离

计算距离：根据声速和时间差计算距离。

硬件连接

1.Trig

Trig：连接单片机IO口，用于触发超声波。

2.Echo

Echo：连接单片机IO口，用于接收反射信号。

示例代码

以下代码展示了如何在IAP15F2K61S2上实现超声波测距。

#include <reg52.h>

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

sbit Trig = P1^0;  // 超声波Trig引脚
sbit Echo = P1^1;  // 超声波Echo引脚

void delay_us(uint us) {
    while (us--);
}

void delay_ms(uint ms) {
    uint i, j;
    for (i = ms; i > 0; i--)
        for (j = 110; j > 0; j--);
}

void Ultrasonic_Init() {
    Trig = 0;
    Echo = 1;
}

uint Ultrasonic_Measure() {
    uint time = 0;
    Trig = 1;
    delay_us(10);  // 保持10us高电平
    Trig = 0;

    while (!Echo);  // 等待Echo变高
    while (Echo) {  // 测量高电平时间
        time++;
        delay_us(1);
    }

    return time;
}

void main() {
    uint distance;
    Ultrasonic_Init();

    while (1) {
        distance = Ultrasonic_Measure() * 0.017;  // 计算距离，单位cm
        delay_ms(100);  // 延时100ms
    }
}

代码说明

1. delay_us 和 delay_ms：用于微秒和毫秒级延时。

2. Ultrasonic_Init：初始化超声波传感器。

3. Ultrasonic_Measure：触发超声波并测量反射时间。

4. main：循环测量距离并计算。

注意事项

1.声速

声速：假设声速为340m/s，实际应用中需根据环境调整。

2.延时精度

延时精度：延时函数的精度会影响测量结果。

3.硬件连接

硬件连接：确保Trig和Echo引脚连接正确。

通过以上代码，你可以在IAP15F2K61S2上实现超声波测距。

第二部分：频率测量简介

IAP15F2K61S2 是一款基于8051内核的单片机，支持通过定时器和外部中断实现频率测量。频率测量通常用于测量周期性信号的频率，例如方波、正弦波等。

频率测量原理

1.信号输入

信号输入：将待测信号连接到单片机的外部中断引脚或定时器输入引脚。

2.计数

计数：在固定时间内统计信号的脉冲数量。

3.计算频率

计算频率：根据脉冲数量和测量时间计算频率。

硬件连接

将待测信号连接到单片机的 P3.2（INT0） 或 P3.3（INT1） 引脚（外部中断引脚），或者连接到定时器的输入引脚（如 T0 或 T1）。

示例代码：使用定时器和外部中断测量频率

以下代码展示了如何使用定时器和外部中断在 IAP15F2K61S2 上实现频率测量。

#include <reg52.h>

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

sbit FreqInput = P3^2;  // 待测信号连接到P3.2（INT0）

uint pulse_count = 0;    // 脉冲计数
bit measure_flag = 0;    // 测量标志位

void Timer0_Init() {
    TMOD |= 0x02;  // 定时器0，模式2（8位自动重装）
    TH0 = 0x00;    // 初始值
    TL0 = 0x00;
    ET0 = 1;       // 使能定时器0中断
    EA = 1;        // 使能总中断
    TR0 = 1;       // 启动定时器0
}

void External_Init() {
    IT0 = 1;  // 设置INT0为下降沿触发
    EX0 = 1;  // 使能外部中断0
    EA = 1;   // 使能总中断
}

void Timer0_ISR() interrupt 1 {
    measure_flag = 1;  // 定时器溢出，设置测量标志
}

void External_ISR() interrupt 0 {
    pulse_count++;  // 每次下降沿触发，脉冲计数加1
}

void main() {
    uint frequency = 0;
    Timer0_Init();     // 初始化定时器0
    External_Init();   // 初始化外部中断

    while (1) {
        if (measure_flag) {  // 如果定时器溢出
            measure_flag = 0; // 清除标志位
            frequency = pulse_count * 2;  // 计算频率（假设定时器溢出时间为0.5秒）
            pulse_count = 0;  // 重置脉冲计数
        }
    }
}

代码说明

1. Timer0_Init：初始化定时器0，设置为模式2（8位自动重装），定时器溢出时间为固定值。

2. External_Init：初始化外部中断0，设置为下降沿触发。

3. Timer0_ISR：定时器0中断服务函数，定时器溢出时设置测量标志。

4. External_ISR：外部中断0服务函数，每次检测到下降沿时增加脉冲计数。

5. main：主循环中检测测量标志，计算频率并重置计数。

频率计算公式

频率 = 脉冲数 / 测量时间
代码中假设定时器溢出时间为 0.5 秒，因此频率为 pulse_count * 2。

注意事项

1.定时器溢出时间

定时器溢出时间：根据实际需求调整定时器的溢出时间，确保测量精度。

2.信号幅度

信号幅度：待测信号的幅度需要在单片机输入引脚的可接受范围内。

3.噪声干扰

噪声干扰：高频信号可能受到噪声干扰，建议在硬件上添加滤波电路。

4.测量范围

测量范围：定时器和外部中断的频率测量范围有限，高频信号可能需要分频处理。

通过以上代码和说明，你可以在 IAP15F2K61S2 上实现频率测量功能。如果需要测量更高频率的信号，可以考虑使用定时器的捕获功能或外部计数器。

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总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了IAP15F2K61S2中的超声波距离测量与频率测量。