我去，兄弟们我们今天来学习一个牛逼 的硬件，它叫超声波测距模块HC—SR04
硬件：HC—SR04
哎，想当初最想要玩的就是这个模块，科技感十足，那现在就让我们玩玩吧
超声波测距传感器
原理就是说需要给Trig 10us的高电平，相当于是一个信号，到模块内部，模块内部有脉冲模块一直向着外部发送超声波，此时echo由低电平变成了高电平，然后如果有障碍物了，那么返回到echo里面会由高电平转换为低电平，计算的就是echo接收的第一个波到最后一个波，由高电平到最后一个波结束变成低电平的时间
因为你可以拿 0001（1） 0010（2） 0100（3） 1000（4） 这个几个二进制数从1转换到4，你一个个转换会发现就是有这个规律 ：二进制左移一位相当于x2的一次方 左移8位相当于左移2的8次方
超声波的时序图：（这也是我们第一次接触时序图）
这个是我们的最终代码，其中有很多的优化细节 都是为了测试硬件和提高稳定性的，所以有些代码不是功能的实现，而是细节的提升
#include "reg52.h"
#include <intrins.h> // 包含_nop_()函数
sbit D5 = P3^7; // 黄灯（距离<10cm时亮）
sbit D6 = P3^6; // 蓝灯（距离≥10cm时亮）
sbit Trig = P1^5; // 超声波触发引脚
sbit Echo = P1^6; // 超声波接收引脚
// 精确延时函数
void Delay10us() //@11.0592MHz
{
_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
}
void Delay50ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
i = 90;
j = 163;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
void Delay100ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
i = 183;
j = 105;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
// 定时器0初始化（16位模式）
void Time0_Init()
{
TMOD &= 0xF0; // 清零T0模式位
TMOD |= 0x01; // 设置T0为模式1（16位定时器）
TH0 = 0; // 初始化计数寄存器
TL0 = 0;
TR0 = 0; // 初始不启动定时器
}
// 触发超声波测距
void Trigger_HC_SR04()
{
Trig = 0;
_nop_();
Trig = 1; // 发送至少10μs的高电平触发信号
Delay10us();
Trig = 0;
}
// 主函数
void main()
{
unsigned int Time; // 超声波飞行时间（μs）
unsigned int Distance; // 距离（cm）
unsigned int timeout; // 超时计数器
unsigned char i; // 定义循环变量（解决编译错误）
Time0_Init(); // 初始化定时器
// 上电自检：LED交替闪烁3次
for(i=0; i<3; i++) { // 修正后的for循环
D5 = 0; D6 = 1; // 黄灯亮
Delay100ms();
D5 = 1; D6 = 0; // 蓝灯亮
Delay100ms();
}
// 默认状态：蓝灯亮（表示距离≥10cm）
D5 = 1;
D6 = 0;
Delay100ms(); // 等待传感器稳定
while(1)
{
// 确保Echo初始为低电平（否则可能是传感器异常）
if(Echo == 1) {
D5 = 1; D6 = 1; // 双灯亮表示异常
Delay100ms();
continue;
}
// 触发测距
Trigger_HC_SR04();
// 等待Echo变高（添加超时：约10ms）
timeout = 10000;
while(Echo == 0 && --timeout);
if(timeout == 0) {
D5 = 1; D6 = 1; // 超时错误：双灯亮
Delay50ms();
continue;
}
// 启动定时器
TH0 = 0;
TL0 = 0;
TR0 = 1;
// 等待Echo变低
timeout = 65535;
while(Echo == 1 && --timeout);
TR0 = 0;
// 计算距离（仅在未超时的情况下）
if(timeout != 0) {
// 计算时间（晶振补偿：11.0592MHz需要乘以1.085）
Time = (TH0 * 256 + TL0) * 1.085;
// 计算距离（单位：cm）
Distance = Time * 17 / 1000; // 等价于Time * 0.017
// 根据距离控制LED
if(Distance < 10) { //如果 timeout 没有减到 0（即 Echo 信号在超时之前成功从高电平变回低电平）
D5 = 0; D6 = 1; // 蓝灯亮：距离大于小于10cm
} else {
D5 = 1; D6 = 0; // 黄灯亮：距离大于10cm
}
} else {
D5 = 1; D6 = 1; // 超时错误：双灯亮
}
Delay50ms(); // 测量间隔，避免频繁触发 手册规定两次间隔至少60ms（哎我这边写50也无所谓的）
}
}
当然我这个是优化过了的代码，因为之前的代码不稳定，容易实现不了功能你们可以拿去试试水
旧代码
这个代码有几点 需要重要解释的就是计算
首先时间的计算，本质就是计算echo的高电平到低电平的时间
那么我们定时器的TH0 和TL0 是发挥作用的，因为他们记录了次数，每次是1.085us，因为晶振的频率是11.059Mhz，我们定时器的模式又是16位，所以我们又要知道TH0和TL0是8位寄存器，高八位给TH0，低八位给TL0，记录的都是次数，我们将低八位让给TL0 其实就是这个效果啦
10101011 要变成1010101100000000（这个是一个二进制格式），那么我们该怎么办呢其实就是用到了这个方法
二进制左移一位相当于x2的一次方 左移8位相当于左移2的8次方
你看这个图就非常明显了，DEC是十进制这个数为65535是2的16次方，也就是16位2进制能有多少种搭配个数，那我们这个 前面8位数TH0的位置 后面8位数TL0的位置，所以我们可以根据这个信息来获取次数，我们通过二进制的数据来转换成10进制的次数，那么这个次数就可以与每次1.085us进行相乘得出总的时间
还有一个要注意的是距离的计算，有个公式叫做距离=速度 x 时间 但是由于我们这个超声波的话是这样的，时间多付出一倍，所以距离要/2的，一来一回
声音的速度为340m/s
随后根据公式就可以算出距离了。
最后我们来一些Tips：
对于第一个timeout设置为10ms是为什么?????
10ms 就是一个“兼顾大家”的折中值，既不过短（避免误判），也不过长（避免卡死），属于经验性参数。它的合理性可以从这几个角度理解
1. “大家”是谁？
- 硬件层面：超声波模块（如 HC-SR04）的典型响应时间在 微秒级到几毫秒（例如，测距 1 米时，Echo 变高延迟约 5.8ms，但实际传感器内部电路响应可能更快）。
- 软件层面：嵌入式系统通常需要 快速失败（避免因硬件故障导致整个系统僵死）。
- 用户体验：10ms 对人类来说几乎无感（LED 报错时用户不会觉得“卡顿”）。
就是Trig高电平进去之后，我们这个就要进行判断了，因为：超声波模块（如 HC-SR04）的典型响应时间在 微秒级到几毫秒
所以
- 只要 Echo 仍然为 0（低电平）并且 timeout 自减后仍不为 0，就继续循环。
- 如果 Echo 变为 1（高电平）或者 timeout 减到 0，循环终止。
Echo 高电平的持续时间（从第一个有效回波触发变高，到最后一个回波处理完毕变低）直接对应超声波往返的时间，而这个时间可以用来计算距离
这段代码有点意思：
timeout = 65535;
while(Echo == 1 && --timeout);
TR0 = 0;
- 如果 Echo 正常变低（测距完成），循环退出。
- 如果 Echo 因硬件故障一直保持高电平，timeout 会递减至 0，强制退出循环（避免死等）。
4. 为什么 timeout 初始值设为 65535？
- 65535（0xFFFF）是 16 位无符号整数的最大值，确保超时时间足够长（约 71ms @11.095MHz 51单片机）。
- 覆盖最大测距：
- HC-SR04 最大测距约 5 米，对应 Echo 高电平时间 ≈ 29ms（580µs/cm × 500cm）。
- 设置 timeout = 65535 可确保即使测最远距离也不会误触发超时。
5米最大测距 = 硬件限制（Echo 最大 29ms） + 声波衰减。
3. 实例验证
场景1：正常测距（Echo 按预期变低）
- Echo 从 1 → 0（耗时 5ms），timeout 从 65535 减到 60000（未到 0）。
- 结果：timeout != 0 → 进入 if 分支，计算距离。
场景2：超时异常（Echo 保持高电平）
- Echo 始终为 1，timeout 从 65535 递减至 0（耗时约 65ms）。
- 结果：timeout == 0 → 进入 else 分支，双灯亮报错。
场景3：干扰导致 Echo 异常变低
- Echo 因干扰短暂变低，但 timeout 未减到 0（如剩余 10000）。
- 结果：timeout != 0 → 仍进入 if 分支，但计算的距离可能无效（需软件滤波处理）。
