对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。
P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX @DPTR”指令）时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX @R1”指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。在对Flash ROM编程和程序校验期间，P2也接收高位地址和一些控制信号。
P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。
在对Flash ROM编程或程序校验时，P3还接收一些控制信号。
3.2单片机时钟电路及复位电路设计
本系统采用STC系统列单片机，相比其他系列单片机具有很多优点。一般STC单片机资源比其他单片机要多，而且执行速度快；STC系列单片机使用串口对单片机进行烧写，下载程序较为方便；STC51单片机内部集成了看门狗电路；且具有很强抗干扰能力。
本系统采用内部方式的时钟电路和加电自复位的复位电路，如下图3-3图3-4所示：
图3-3复位电路 图3-4时钟电路 因而该组I/O口在使用时必须外接上拉电阻。
由于单片机P0口内部不含上拉电阻，为高阻态，不能正常地输出高/低电平，
3.3超声波测距模块设计
超声波模块采用现成的CH-SR04超声波模块，该模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。
基本工作原理：采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号;模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。实物如下图5。其中VCC 供5V 电源，GND 为地线，TRIG 触发控制信号输入，ECHO 回响信号输出等四支线。
图3-5 超声波模块
3.3.1 超声与超声波特性
声音是与人类生活紧密相关的一种自然现象。当声音的频率高到超过人耳听觉的频率极限(根据大量实验数据统计，取整数为20000赫兹)时，人们就会觉察不出周围声音的存在，因而称这种高频率的声为“超”声。人的听觉范围如图3-7所示。
图3-6 人的听觉范围
3.3.1.1束射特性
由于超声波的波长短，超声波射线可以和光线一样，能够反射、折射，也能聚焦，而且遵守几何光学上的所有定律。即超声波射线从一种物质表面反射时，入射角等于反射角，当射线透过一种物质进入另一种密度不同的物质时就会产生折射现象，也就是要改变它的传播方向，两种物质的密度差别愈大，则折射率也愈大。
图3-7 超声波传感器辐射特性示意图
3.3.1.2吸收特性
声波在各种介质中传播时，随着传播距离的增加，其强度会逐渐减弱，这是因为介质要吸收掉它的部分能量。对于同一介质，声波的频率越高，介质吸收就越强。对于一个频率一定的声波，在气体中传播时吸收尤为历害，在液体中传播时吸收就比较弱，在固体中传播时吸收是最小的。
3.3.1.3超声波的能量传递特性
超声波之所以能在各个工业部门中得到广泛的应用，主要原因还在于比声波具有强大得多的功率。为什么有这么强大的功率呢。因为当声波进入某一介质中时，由于声波的作用使物质中的分子也随之振动，振动的频率和声波频率—样，分子振动的频率决定了分子振动的速度。频率愈高速度愈大。物资分子由于振动所获得的能量除了与分子本身的质量有关外，主要是由分子的振动速度的平方决定的,所以如果声波的频率愈高，也就是物质分子愈能得到更高的能量。超声波的频率比普通声波要高出很多，所以它可以使物质分子获得很大的能量；换句话来说，超声波本身就可以供给物质分子足够大的功率。
3.3.1.4超声波的声压特性
当声波进入某物体时,由于声波振动使物质分子相互之间产生压缩和稀疏的作用，将使物质所受的压力产生变化。由于声波振动引起附加压力现象叫声压作
用。
图3-8 超声波传感器的声压图
3.3.2超声波传感器的原理及结构
超声换能器是在超声频率范围内将交变的电信号转换成声信号或者将外界声场中的声信号转换为电信号的能量转换器件。超声换能器的种类很多，按照实现超声换能器机电转换的物理效应的不同可将换能器分为电动式、电磁式、压电式和电铁伸缩式等。目前压电式换能器的理论研究和实际应用最为广泛，本文超声波测距选用的也是压电式超声波换能器。
图3-9 超声波换能器TCT40-16套件实物组
压电换能器的发展和应用是以压电效应的发现和压电材料的发展为前提条件的，1880年居里兄弟发现了晶体的压电效应，但直到电子管放大器的发明，压电材料的压电效应才真正用于电声转换上来。在第一次世界大战期间，法国物理学家朗之万于1916年研制成功了第一个真正实用的压电换能器，并将其应用于潜艇的探测中。在朗之万发明的换能器中，压电石英片被夹在两块厚钢板中，后来这种换能器被广泛应用于超声探测仪中。直到现在，朗之万型换能器仍在得到广泛的应用，如功率超声和水声中。同时，由于压电换能器作为高频声源的出
现，使得高频声的研究成为现实，而声学的应用也被迅速地扩展，一个重要的声学分支—超声学迅速发展起来，并得到了越来越多的重视。 压电效应包括逆压电效应和正压电效应。
将具有逆压电效应的介质置于电场中，由于电场作用介质内部正负电荷中心发生位置变化，这种位置变化在宏观上表现为产生了形变，形变与电场强度成正比。如电场反向，则形变亦相反。这一现象称为逆压电效应。利用逆压电效应能产生超声波。将适当的交变电信号施加到晶体上，晶体将发生交替的压缩和拉伸，因而产生振动，振动频率与交变电压的频率相同，若把晶体祸合到弹性介质中，晶体将充当一个超声源的作用，超声波将被辐射到那种介质中。
当对某电介质施加应力时，产生的变形将引起内部正负电荷中心发生相对位移而产生极化，在介质两端面上出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与应力成正比，这种效应称为正压电效应。利用正压电效应将机械能(即声能转换成电能，接受超声波的装置，称为接收换能器。
常见的压电材料有石英晶体、压电陶瓷、压电半导体、高分子压电材料等。 超声波传感器的结构:超声波发生器是一个超声频电子振荡器，当把振荡器产生的超声频电压加到超声换能器的压电陶瓷上时，压电陶瓷组件就在电场作用下产生纵振动。压电组件在超声振荡时，仿佛是一个小活塞，其振幅很小，但这种振动加速度很大，于是把电磁振荡能量转化为振动能量，这种巨大的超声波能量，沿着特定方向传播出来。其关键技术是使超声波声束变细，除待测物体外不受其它构造物的影响。
超声波换能器是产生超声波必需的能量转换装置，它把超声电磁振荡的能量转换为声波。相邻两片的压电陶瓷片极化方向相反，芯片的数目成偶数，以使前后金属盖板或壳体与同一极性的电极相连，否则就需要在前后盖板与芯片之间垫以绝缘垫圈，而这样会导致结构不必要的增大。两芯片之间，芯片与金属盖板之间通常夹以薄黄铜片，并用强力胶胶合。在压电组件的中央部分用结合轴与圆锥状谐振子连成一体，圆锥状谐振子的边缘部分装有圆环状弹性橡胶减振器，使之与外壳固定，起声阻匹配作用。在电一声变换部分的前面的超声波束整形板，是对应圆锥状谐振子的振动模式设置的几个开口。使超声波波束指向尖锐，吸声片吸收多余反射声波。
通过上述超声换能结构，配以适当的收发电路，可以使超声能量的定向传输，并按预期接收反射波，实现超声遥控、测距、防盗等检测功能。
3.3.3 超声波传感器的种类
超声波传感器根据应用范围的不同可分为以下四类： 1.通用型超声波传感器
超声波传感器的带宽一般为几kHz，并具有选频特性。通用型超声波传感器