图15 避障原理
如图15所示，超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：
s=340t/2
就是所谓的时间差测距法
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3.7 定时报警电路
报警电路分为单片机控制电路和报警发声电路。它主要通过单片机的定时计数功能完成定时45分钟并使报警电路发出报警声，用以提醒学生休息！ 89c52单片机内有两个可编程的定时器/计数器，满足诸如对外部脉冲进行记数，产生精确的定时时间，作串行口的波特发生器等功能的需要。它们具有两种工作模式(计数器模式和定时器模式)及4种工作方式(方式0，方式1，方式2，方式3)。其控制字均在相应的特殊功能寄存器中，通过对它的特殊功能寄存器的编制，可以方便的选择适当的工作模式和工作方式。 当定时器/计数器为定时工作方式时，计数器的加1信号由振荡器的12分频信号产生，即每过一个机器周期，计数器加1，直至计数满溢出为止。显然，定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。因一个机器周期等于12个振荡周期，所以计数频率fcount=1/12osc。如果晶振为12MHz，则计数周期为：
T=1/（12×106）Hz×1/12=1μs
这是最短的定时周期。若要延长定时时间，则需要改变定时器的初值，并要适当选择定时器的长度(如8位、13位、16位等)。
当定时器/计数器为计数工作方式时，通过引脚T0和T1对外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。计数器在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输入电平。若一个机器周期采样值为1，下一个机器周期采样值为0，则计数器加1。此后的机器周期S3P1期间，新的计数值装入计数器。所以检测一个由1至0的跳变需要两个机器周期，故外部事年的最高计数频率为振荡频率的1/24。例如，如果选用12MHz晶振，则最高计数频率为0.5MHz。虽然对外部输入信号的占空比无特殊要求，但为了确保某给定电平在变化前至少被采样一次，外部计数脉冲的高电平与低电平保持时间均需在一个机器周期以上。工作方式控制寄存器TMOD用于控制定时器/计数器的工作模式及工作方式，它的字节地址为89H。定时器/计数器的两个作用是用来精确的模拟一段时间间隔(作定时器用)或累计外部输入的脉冲个数(作计数器用)。
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当作定时器用时，在其输入端输入周期固定的脉冲个数，即可计算出所定时间的长度。当89c52内部的定时器/计数器被选定为定时器工作模式时，记数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期产生一个脉冲使计数器增1，因此，定时器/计数器的输入脉冲和机器周期一样，为时钟频率的1/12。本设计采用的时钟周期为6MHz，记数速度为500KHz，输入脉冲的时间间隔为0.5秒。
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4 系统软件设计方案
该方案的编程思路是先确定主程序，之后根据各硬件电路功能来设计子程序模块，最后再将各模块嵌入主程序中。这样编程结构简单，由于子程序模块与硬件电路一一对应，所以调试起来十分方便。本设计软件方框图如图18所示。
多功能视力保护器主程序 测光子程序 计时子程序 报警子程序 超声波子程序 图18 系统软件设计方框图
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4.1 系统主程序流程图
如图19所示为系统坐姿检测超声波测量主程序流程图。
开始 系统初始发送超声波脉等待发射超声计算避障 显示结果
图19 超声波测距子程序流程图
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