第三篇 SG90舵机和HC-SR04测距

目录

一、SG90舵机

1、PWM

2、占空比 

3、输出PWM的方式

4、编程实现舵机0-135°转动（demo1.c）

二、HC-SR04测距

1、测距原理

2、测距实现（demo2.c）

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一、SG90舵机

 SG90舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化，改变舵机转动的角度。

1、PWM

脉冲宽度调制 （Pulse Width Modulation）<详细解释见百度>

2、占空比 

一个周期内(50HZ = 20ms)，高电平占据时长的百分比

🔖以0-180度的舵机为例，已知舵机的pwm周期为20ms，占空比和舵机转动角度关系如下：

占空比	转动角度	高电平持续时间
2.5%	0°	0.5 ms
5.0%	45°	1.0 ms
7.5%	90°	1.5 ms
10.0%	135°	2.0 ms
12.5%	180°	2.5 ms

🔖理解：一个周期（20ms）内出现刚好2ms的高电平，舵机转至135°的位置

（个人觉得这里体现在为代码的时候并不好理解）

3、输出PWM的方式

🔖硬件PWM：通过芯片内部模块输出，一般手册或芯片IO口会标明PWM

🔖软件PWM（模拟PWM）：如果没有集成PWM功能，可以通过普通I/O口模拟,相对硬件PWM来说精准度略差。

4、编程实现舵机0-135°转动（demo1.c）

#include "reg52.h"
#include <intrins.h>
sbit servo = P3^1;
char cnt = 0;
char angle = 1;
/**********软件延时2s***********/
void Delay2000ms(){	
	unsigned char i, j, k;
	_nop_();
	i = 15;
	j = 2;
	k = 235;
	do{
		do{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}
/**********软件延时0.5s***********/
void Delay500ms(){	
	unsigned char i, j, k;
	_nop_();
	i = 4;
	j = 129;
	k = 119;
	do{
		do{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}
/**********定时器0初始化***********/
void timer0Init(){	//500微秒=0.5ms
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式
	TL0 = 0x33;		//设置定时初始值
	TH0 = 0xFE;		//设置定时初始值
	TR0 = 1;		//定时器0开始计时
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	ET0 = 1;		//定时器中断
	EA = 1;			//总中断
}
/**********定时器中断处理***********/
void interruptHandler() interrupt 1{
	TL0 = 0x33;		//重新设置定时初始值
	TH0 = 0xFE;		//重新设置定时初始值
	cnt++;
	if(cnt < angle){	//若此时angle=4(转至135°),cnt=0时拉高电平到cnt=4时不满足拉低,即获得2ms的高电平
		servo = 1;			//若此时angle=1(转至0°)，cnt=0时拉高到cnt=1时不满足拉低，即获得0.5ms的高电平
	}else{
		servo = 0;
	}
	if(cnt == 40){		//PWM的周期20ms
		cnt = 0;
		servo = 1;
	}
}

void main(void){
	Delay500ms();		//延时让系统稳定
	timer0Init();		//打开定时器
	servo = 1;			//启动定时后，给一个高电平且让angle=1,此时中断第一次触发cnt=1时,cnt < angle不满足，拉低电平
	angle = 1;			//即获得0.5ms的高电平,让舵机转至0°
	while(1){				//每隔2秒，在0°和135°切换
		angle = 4;
		cnt = 0;
		Delay2000ms();
		angle = 1;
		cnt = 0;
		Delay2000ms();
	}
}

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二、HC-SR04测距

1、测距原理

 

🔖原理：向 Trig 引脚发送一个 10us 的脉冲信号，开始发送超声波，并把 Echo置为高电平，发射超声波之后，与接收到传回的超声波之前，Echo这个响应引脚会一直呈现高电平，然后准备接收返回的超声波。等到超声波撞到障碍物弹回来并被模块接收，Echo引脚置为低电平。

（有用的话：Echo持续高电平的时间就是超声波往返路程的花费的时间，通过记录时间，再利用路程=速度X时间 可算出路程（注意是往返路程），已知：超声波速度340m/s）

2、测距实现（demo2.c）

#include "reg52.h"
#include <intrins.h>
sbit Trig = P1^0;
sbit Echo = P1^1;
sbit led1 = P3^6;

void Delay10us(){	//软件延时10us
	unsigned char i;
	i = 2;
	while (--i);
}
//定时器模式的初始化 -- 16位
void time0Init(){
	TMOD |= 0x1<<0;
	TMOD &= ~(0x1<<1);
	TL0 = 0;
	TH0 = 0;
}
//向Trig发送一个10us的脉冲信号
void startHC(){
	Trig = 0;
	Trig = 1;
	Delay10us();
	Trig = 0;
}
void main(void){
	double distance;
	led1 = 1;
	time0Init();
	while(1){
		startHC();
		while(Echo != 1);	//echo非高电平时，循环等待 -- 等待波开始发送
		TCON |= 0x1<<4;	//执行到这里说明echo为高电平，波开始发送 -- 开启定时器
		
		while(Echo != 0);			//echo非低电平时，循环等待 -- 等待波的返回
		TCON &= ~(0x1<<4);		//到这里说明波已经返回
		
		distance = (((TH0<<8) + TL0) * 1.085)*0.034;	//定时器得到时间，计算得到距离（已知速度340m/s）
		if((distance/2) < 10){
			led1 = 0;
		}else{
			led1 = 1;
		}
		TH0 = 0;		//重新从0计数
		TL0 = 0;
	}
}

说明：由于笔者水平有限，文中不可避免有所错漏，敬请各读者斧正