感应开关盖垃圾桶项目实现.md

news2024/11/15 16:53:54

1.项目接线

接线示意图和实物图

示意图和接线说明：

  • 舵机控制口P1.1（定时器0中断）；
  • 超声波Trig接P1.5 ,Echo接P1.4 ；
  • 蜂鸣器接P2.0 口;
  • 震动传感器接P3.2 口（外部中断0）。
image-20230424154750278

实物图（未封装）：

image-20230424155200026

信号传输路线

路线1： 单片机P1^5引脚 ——> 超声波模块Trig引脚 ——> 超声波模块Echo引脚 ——> 单片机P1^4引脚 ——> 单片机P1^1引脚 ——> SG90舵机PWM引线

路线2：振动信号 ——> 振动传感器DO引脚 ——> 单片机P3^2引脚 ——> 单片机P1^1引脚 ——> SG90舵机PWM引线

路线3：单片机P2^0引脚 ——> 蜂鸣器I/O引脚

2.项目实现流程

基本控制逻辑

  1. 业务需求：
  • 功能1：检测靠近时，垃圾桶自动开盖并伴随蜂鸣器滴一声，2秒后关盖
  • 功能2：发生震动时，垃圾桶自动开盖并伴随蜂鸣器滴一声，2秒后关盖
  • 功能3：按下按键时，垃圾桶自动开盖并伴随蜂鸣器滴一声，2秒后关盖
  1. 控制逻辑： 可以看出本项目包含两三种模式。
  • 超声波感应工作模式（配合舵机）
    • 舵机用定时器0
    • 超声波用定时器1
  • 查询的方式添加按键控制（配合舵机）
  • 查询的方式添加震动控制（配合舵机）
    • 使用外部中断0配合震动控制

模式1（超声波控制舵机）——定时器中断

​ 首先对初始化定时器这部分代码进行整合：我们让超声波用定时器1，让舵机用定时器0。根据定时器编程的思路，针对之前的代码修改以下东西，更改完后测试代码：

  1. TMOD寄存器配置定时器0和1的工作模式为16位：回顾51芯片手册第7.1.1小节

    image-20230423131507959

    • 定时器0：

      • 让TMOD寄存器的高4位不变，低4位全部“置0”：TMOD &= 0XF0;
      • 让TMOD寄存器的高4位不变，第0位“置1”：TMOD |= 0X01;

    • 定时器1：

      • 让TMOD寄存器的低4位不变，高4位全部“置0”：TMOD &= 0X0F;
      • 让TMOD寄存器的低4位不变，第4位“置1”：TMOD |= 0X10;

  2. 配置定时器0和1的起始数数位置：回顾51芯片手册第7.1.1小节

    image-20230423132914210

    • 定时器0：舵机定一个0.5ms出来

      • TL0 = 0X33;
      • TH0 = 0XFE;

    • 定时器1：超声波从0开始数数

      • TL1 = 0;
      • TH1 = 0;

  3. TCON寄存器配置定时器0和1的溢出标志位清零：

    image-20230418230456964
    • 定时器0：TF0 = 0;
    • 定时器1：TF1 = 0;

  4. IE寄存器配置定时器0和1开启中断：回顾51芯片手册第6.2小节

    image-20230420220024273
    • 定时器0：舵机需要定时器中断来软件模拟PWM
      • EA = 1;
      • ET0 = 1;
    • 定时器1：超声波不需要定时器中断，数数就行了

  5. TCON寄存器配置定时器0和1开始数数：

    image-20230418230722881
    • 定时器0：TR0 = 1;
    • 定时器1：TR1 = 1;

​ 对超声波和舵机测试后的代码进行整合，经过学习，我整理出如下代码（用到的硬件是超声波传感器和舵机），接下来我们对如下代码进行优化，二次开发即可：

  1. 思路：

    全局变量：
    sfr指令直接找到AUXR寄存器: sfr AUXR = 0X8E;    //因为AUXR没有在reg52.h中声明
    sbit指令找到P1这个I/O口组的第5位，用作输出口，传递tirg信号给超声波传感器:
        sbit ultrasonicTrig = P1^5;
    sbit指令找到P1这个I/O口组的第4位，用作输入口，从超声波传感器接收echo信号:
        sbit ultrasonicEcho = P1^4;
    sbit指令找到与D5这个led对应的引脚: sbit ledD5 = P3^7;
    sbit指令找到与D6这个led对应的引脚: sbit ledD6 = P3^6;
    sbit指令找到P1这个I/O口组的第1位，用作输出口，传递PWM信号给舵机: sbit sg90_servo = P1^1;
    //sg90_servo的传递路线是：API6 ———> 定时器0中断(中断1)
    定义一个在定时器0的中断服务程序中用于计数的全局变量cnt: int cnt = 0;
    定义一个代表舵机角度的全局变量servoAngle: int servoAngle;   
    //servoAngle的值需要根据舵机的参数确定，传递路线为：API6 ——> 定时器0中断(中断1)

    1. 调用API1. 初始化定时器1，用于超声波传感器计时
2. 调用API5. 初始化定时器0，用于舵机绘制PWM波形图
3. 调用API6. 初始化舵机到0度转动位置，让垃圾桶处于关盖状态
4. while死循环，不断用超声波传感器测出距离，达到临界值后转动舵机，同时用led进行测试
    4.1 调用API2. 获取超声波传感器与障碍物的距离，保存在变量distance中:
        distance = get_distance();
    4.2 判断距离是否小于10cm，判据是distance < 10
        4.2.1 如果是，调用API9. 让舵机带动垃圾桶盖处于打开状态:
                调用API9: openStatus();
        4.2.2 否则，调用API10. 让舵机带动垃圾桶盖处于关闭状态:
                调用API10:closeStatus();

    中断1: 封装定时器0的中断服务程序， void Timer0_Routine()   interrupt 1
//每当定时器0爆表都会由硬件自动调用该函数，目的是用定时器中断软件模拟PWM波形，输出给SG90舵机
    1.1 修改代表数数次数的循环变量cnt，让其自加1: cnt++;
    1.2 程序清零：令溢出标志位TF0“置0”: TF0 = 0;
    1.3 重新初始化寄存器TL0和TH0，重新确定计数起点:
        TL0 = 0X33;
        TH0 = 0xFE;
    1.4 判断是否数到与角度对应的数值，其中舵机0度位置对应数值1，即高电平0.5ms，...，
        舵机135度位置对应数值4，即高电平2.0ms, 判据是cnt <= servoAngle
    //内在逻辑：根据设置的转动角度servoAngle，实时绘制PWM波形图
    //注意事项: 判据到底有没有等于号要根据你在main函数中初始化的PWM波形图进行选择
        1.4.1 如果是，说明需要把电平拉高: sg90_servo = 1;
        1.4.2 否则，把电平拉低:  sg90_servo = 0;
    1.5 判断是否到达20ms，即是否爆表40次，判据是cnt == 40
    //内在逻辑：利用40次爆表，确定PWM波形的周期是20ms
        1.5.1 如果是，说明需要重置cnt: cnt = 0;
        1.5.2 否则，啥也不干

    /* 一级函数：f1 f2 f5 f6 f9 f10 */
f1. 封装初始化定时器1的API: void initT1();
//用于超声波传感器测距，所以不着急开始数数，也不需要开启中断
    f1.1 禁用ALE信号，降低单片机时钟对外界的电磁辐射: AUXR &= 0x1F;
    f1.2 通过TMOD寄存器配置定时器16位工作模式:
            TMOD &= 0X0F;
            TMOD |= 0X10;  
    f1.3 通过TL0和TH0寄存器，初始化定时器，从0开始数数:
            TL1 = 0;
			TH1 = 0;
f2. 封装利用超声波传感器计算距离的API: double get_distance();
    f2.1 调用API3. 给超声波的trig端口至少10us的高电平: start_ultrasonic();
    f2.2 echo引脚由低电平跳转到高电平代表开始发送超声波，波发出的那一下开始启动定时器
            根据超声波时序图，用空循环体，暂时卡死程序: while(ultrasonicEcho == 0);
            定时器开始计时: TR1 = 1;
    f2.3 echo引脚由高电平跳转到低电平代表波返回来了，停止定时器计数
            根据超声波时序图，用空循环体，暂时卡死程序: while(ultrasonicEcho == 1);
            定时器停止计时: TR1 = 0;
    f2.4 根据定时器数一次用时1.085us的特点，计算超声波发送和返回经历的时间，保存在变量time中:
        time = ((TH1<<8) + TL1)*1.085;
    f2.5 根据公式计算出超声波传感器和障碍物之间的距离，保存在变量distance中:
        distance = time * 0.034 / 2;    //确定量纲: 340m/s = 34000cm/s = 34cm/ms = 0.034cm/us
    f2.6 定时器1清零:
            TL1 = 0;
            TH1 = 0;
    f2.7 返回distance
f5. 封装初始化定时器0的API，在11.0592MHz的晶振频率下定0.5ms出来: void initT0();   
//用于绘制舵机的PWM波形图，0.5ms是控制舵机的最小时间单位
    f5.1 禁用ALE信号，降低单片机时钟对外界的电磁辐射: AUXR &= 0x1F;
    f5.2 通过TMOD寄存器配置定时器16位工作模式:
            TMOD &= 0XF0;
            TMOD |= 0X01;  
    f5.3 通过TL0和TH0寄存器，初始化定时器，定一个0.5ms出来:
            TL0 = 0x33;
            TH0 = 0xFE;
    f5.4 让溢出标志位清零: TF0 = 0;
    f5.5 打开定时器0的中断开关:
            EA = 1;
            ET0 = 1;
    f5.6 通过TCON寄存器的运行控制位TR0，让定时器开始数数: TR0 = 1;
f6. 封装初始化舵机位置的API: void initSG90_0degree();
    f6.1 调用API8. 让系统稳定一下，减少软件模拟PWM信号的误差: Delay300ms();
    f6.2 修改全局变量sg90_servo，让PWM波形从低电平开始: sg90_servo = 0;
    f6.3 修改全局变量servoAngle，让舵机初始角度为0度:
        servoAngle = 1;
        cnt = 0;
f9. 封装舵机带动垃圾桶盖处于打开状态的API: void openStatus();
    f9.1 用LED作为测试:
        ledD5 = 0;
        ledD6 = 1;
    f9.2 修改全局变量servoAngle，让舵机转到135度位置，并保持2s时间
        servoAngle = 4;
        cnt = 0;
        调用API7: Delay2000ms();
f10. 封装舵机带动垃圾桶盖处于关闭状态的API: void closeStatus();
    f10.1 用LED作为测试:
        ledD5 = 1;
        ledD6 = 0;
    f10.2 修改全局变量servoAngle，让舵机转到0度位置，仅维持0.15s时间
        servoAngle = 1;
        cnt = 0;
        调用API11: Delay150ms();

    /* 二级函数: f3 f4 f7 f8 f11 */
f3. 封装启动超声波传感器的API: void start_ultrasonic();
    f2.1 修改全局变量ultrasonicTrig，让它一开始处于低电平: ultrasonicTrig = 0;
    f2.2 修改全局变量ultrasonicTrig，让它处于高电平，并保持10μs:
        ultrasonicTrig = 1;
        调用API4: Delay10us();
    f2.3 修改全局变量ultrasonicTrig，让它回到低电平:
f4. 封装软件延时10微秒的API，用于给超声波传感器trig引脚10us的高电平: void Delay10us();
f7. 封装软件延时2s的API，用于打开垃圾桶盖时，即使感应不到物体也能保持开盖: void Delay2000ms();
f8. 封装软件延时0.3s的API，用于稳定程序，减少软件模拟PWM信号的误差: void Delay300ms();
f11. 封装软件延时0.15s的API，用于防止物体快速接近传感器时也会转动舵机的情况（有点像消抖）: void Delay150ms();

  2. 代码：

    #include "reg52.h"
#include "intrins.h"
 
sfr AUXR            = 0x8E;
sbit ultrasonicTrig = P1^5;
sbit ultrasonicEcho = P1^4;
sbit ledD5          = P3^7;
sbit ledD6          = P3^6;
sbit sg90_servo     = P1^1;
int cnt = 0;
int servoAngle;
 
/* API1: 定时器T1的初始化@11.0592MHz，我们不关心初值，从0开始计算就行，用于超声波传感器 */
void initT1();
/* API2. 超声波计算距离 */
double get_distance();
/* API3: 启动超声波传感器 */
void start_ultrasonic();
/* API4: 软件延时10微秒，用于给超声波传感器trig引脚10us的高电平 */
void Delay10us();
/* API5: 定时器T0的初始化，定0.5ms出来@11.0592MHz，用于舵机 */
void initT0();
/* API6. 初始化sg90舵机到0度位置 */
void initSG90_0degree();
/* API7: 软件延时2s，用于打开垃圾桶盖时，即使感应不到物体也能保持开盖2s */
void Delay2000ms();
/* API8: 软件延时0.3s，用于稳定程序，减少软件模拟PWM信号的误差 */
void Delay300ms();
/* API9: 测试，代表舵机带动垃圾桶盖打开状态 */
void openStatus();
/* API10: 测试，代表舵机带动垃圾桶盖关闭状态 */
void closeStatus();
/* API11. 软件延时0.15s，用于在关盖状态进行延时，防止物体快速接近传感器时也会转动舵机 */
void Delay150ms();
 
void main(void)
{
    double distance;
    initT1();               //定时器1用于超声波传感器
    initT0();               //定时器0用于舵机
    initSG90_0degree();     //初始化舵机，让垃圾桶处于关盖状态
    while(1){
        distance = get_distance();
        if(distance < 10){         
            openStatus();
        }else{
            closeStatus();
        }
    }  
}
 
void initT1()
{
    AUXR &= 0x1F;       //禁用ALE信号，降低单片机时钟对外界的电磁辐射
    TMOD &= 0X0F;        
    TMOD |= 0X10;       //配置定时器1为16位工作模式
    TL1 = 0;       
    TH1 = 0;            //初始化定时器，从0开始就行
    //定时器1不着急开始数数
}
 
double get_distance()
{
    double time;
    double distance;
    /* 1.给超声波的trig端口至少10us的高电平 */
    start_ultrasonic();
    /* 2.echo引脚由低电平跳转到高电平代表开始发送超声波，波发出的那一下开始启动定时器 */
    while(ultrasonicEcho == 0); //空循环体，暂时卡死程序
    TR1 = 1;
    /* 3.echo引脚由高电平跳转到低电平代表波返回来了，停止定时器计数 */
    while(ultrasonicEcho == 1); //空循环体，暂时卡死程序
    TR1 = 0;
    /* 4.计算超声波发送和返回经历的时间 */
    time = ((TH1<<8) + TL1)*1.085;  //us为单位
    /* 5.计算出超声波传感器和障碍物之间的距离，先确定量纲: 340m/s = 34000cm/s = 34cm/ms = 0.034cm/us */
    distance = time * 0.034 / 2;    //cm为单位
    /* 6.定时器1清零，重新计时 */
    TL1 = 0;
    TH1 = 1;
    return distance;
}
 
void start_ultrasonic()
{
    ultrasonicTrig = 0;
    ultrasonicTrig = 1;
    Delay10us();
    ultrasonicTrig = 0;
}
 
void Delay10us()        //@11.0592MHz
{
    unsigned char i;
 
    i = 2;
    while (--i);
}
 
void initT0()
{
    AUXR &= 0x1F;       //禁用ALE信号，降低单片机时钟对外界的电磁辐射
    TMOD &= 0XF0;        
    TMOD |= 0X01;       //配置定时器0为16位工作模式
    TL0 = 0x33;    
    TH0 = 0xFE;         //初始化定时器，定一个0.5ms出来
    TF0 = 0;            //让溢出标志位清零
    EA = 1;             //打开总中断EA
    ET0 = 1;            //打开定时器0的中断ET0
    TR0 = 1;            //定时器0开始数数
}
 
void initSG90_0degree()
{
    Delay300ms();           //让系统稳定一下
    sg90_servo = 0;         //初始化PWM波形从低电平开始
    servoAngle = 1;         //初始角度是0度
    cnt = 0;
}
 
//定时器0的中断服务程序，目的是用定时器中断软件模拟PWM波形，输出给SG90舵机
void Timer0_Routine()   interrupt 1   
{
    cnt ++;
    TF0 = 0;
    TL0 = 0x33;
    TH0 = 0xFE;
    if(cnt <= servoAngle){    //根据设置的转动角度，实时绘制PWM波形图
        sg90_servo = 1;
    }else{
        sg90_servo = 0;
    }
    if(cnt == 40){            //利用40次爆表，确定PWM波形的周期是20ms
        cnt = 0;
    }
}
 
void Delay2000ms()      //@11.0592MHz
{
    unsigned char i, j, k;
 
    _nop_();
    i = 15;
    j = 2;
    k = 235;
    do
    {
        do
        {
            while (--k);
        } while (--j);
    } while (--i);
}
 
void Delay300ms()       //@11.0592MHz
{
    unsigned char i, j, k;
 
    _nop_();
    i = 3;
    j = 26;
    k = 223;
    do
    {
        do
        {
            while (--k);
        } while (--j);
    } while (--i);
}
 
void openStatus()
{
    ledD5 = 0;
    ledD6 = 1;
    servoAngle = 4;     //舵机转到135度位置
    cnt = 0;
    Delay2000ms();
}
 
void closeStatus()
{
    ledD5 = 1;
    ledD6 = 0;
    servoAngle = 1;     //舵机转到0度位置
    cnt = 0;
    Delay150ms();
}
 
void Delay150ms()       //@11.0592MHz
{
    unsigned char i, j, k;
 
    _nop_();
    i = 2;
    j = 13;
    k = 237;
    do
    {
        do
        {
            while (--k);
        } while (--j);
    } while (--i);
}

模式2（查询法按键控制舵机）

  1. 初步思路：

    全局变量 | 增加：
1. sbit指令找到P2这个I/O口组的第1位，用作输入口，代表开发板上的按键SW1: sbit SW1 = P2^1;

    main函数 | 修改第4.2步的逻辑：
......
......
4. while死循环，不断用超声波传感器测出距离，达到临界值后转动舵机，同时用led进行测试
    4.1 调用API2. 获取超声波传感器与障碍物的距离，保存在变量distance中:
        distance = get_distance();
    4.2 判断距离是否小于10cm或者是否按下SW1按键，判据是distance < 10 || SW1 == 0
        2.2.1 如果是，调用API9. 让舵机带动垃圾桶盖处于打开状态:
                调用API9: openStatus();
        2.2.2 否则，调用API10. 让舵机带动垃圾桶盖处于关闭状态:
                调用API10: closeStatus();

  2. 这个程序中，是否需要给按键额外一个软件消抖？答：不需要，因为distance > 10是大概率事件，所以一般情况下程序总是在调用closeStatus()函数，我们回顾这个函数中实际上有加上一个150ms的延时，所以模式2中不需要再给按键额外的软件消抖了。

模式3（查询法振动控制舵机）——外部中断

  • ==选用P32口作为振动传感器接线口的原因==：一会儿我们要用外部中断实现该模式，而查阅51单片机开发板原理图，P32口是复用引脚，可以作为外部中断0。
image-20230423225652220

  1. 初步思路：

    全局变量 | 增加：
1. sbit指令找到P3这个I/O口组的第2位，用作输入口，获取振动传感器信号: sbit vibrate = P3^2;

    main函数 | 继续修改第4.2步的逻辑：
......
......
4. while死循环，不断用超声波传感器测出距离，达到临界值后转动舵机，同时用led进行测试
    4.1 调用API2. 获取超声波传感器与障碍物的距离，保存在变量distance中:
        distance = get_distance();
    4.2 判断距离是否小于10cm，或者是否按下SW1按键，或者受到振动，判据是:
        distance < 10 || SW1 == 0 || vibrate == 0
        4.2.1 如果是，调用API9. 让舵机带动垃圾桶盖处于打开状态:
                调用API9: openStatus();
        4.2.2 否则，调用API10. 让舵机带动垃圾桶盖处于关闭状态:
                调用API10: closeStatus();

  2. 出现的BUG：有时候受到振动了，但是振动传感器上的指示灯短暂亮了一下就又灭掉了，直接表现为舵机没有转动，也就是说在高精度的场合振动传感器工作好像出现了问题。

  3. BUG分析：这种情况和我们第一个项目《电动车报警器》出现的bug很像（在报警状态下强制解除报警模式）

    • 振动传感器的电平信号维持的时间很短，而按键的低电平信号是个持续的信号，也就是说振动信号没有按键信号稳定和持久，这是一方面。
    • 另一方面，因为distance > 10是大概率事件，所以一般情况下程序总是在调用closeStatus()函数，我们回顾这个函数中实际上有加上一150ms的延时，所以振动传感器的信号很有可能在这150ms以内被丢失掉了，没有及时被捕获到。

  4. 解决方法：外部中断。

  1. **外部中断0的中断号是什么？**查阅51芯片手册的6.1小节：
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解释：

  • 外部中断的中断号是0。
  • 中断开关有两个，分别是EX0和EA。
  • 暂时不用考虑IE0，图中可以看出，它类似于定时器的溢出标志位TF0。
  1. 外部中断0的中断开关是什么？查阅51芯片手册的6.2小节：
image-20230424101351957

解释：

  • 在IE这个寄存器的第0位，也就是EX0，是外部中断0的中断开关，高电平代表中断开启。可以把EX0理解为：enable extern 0
  1. 外部中断0什么时候触发？查阅中断触发行为：
image-20230424101743826
image-20230424104043504

解释：

  • 外部中断有两种触发方式可以配置，一种是下降沿触发，一种是低电平触发。
  • 下降沿触发由TCON寄存器的第0位，也就是IT0 进行配置，高电平代表下降沿触发。
  • 低电平触发也由TCON寄存器的第0位，也就是IT0 进行配置，低电平代表低电平触发。

  1. 最终思路：

    全局变量 | 增加
1. 代表是否受到振动的状态标志位，默认是0: char vibrate_falg = 0;	//1表示受到振动

    main函数 | 继续修改第4步开始的逻辑：
......
......
4. 调用API12. 初始化外部中断0，用于振动传感器控制舵机
5. while死循环，不断用超声波传感器测出距离，达到临界值后转动舵机，同时用led进行测试
    5.1 调用API2. 获取超声波传感器与障碍物的距离，保存在变量distance中:
        distance = get_distance();
    5.2 判断距离是否小于10cm，或者是否按下SW1按键，或者受到振动，判据是:
        distance < 10 || SW1 == 0 || vibrate_flag == 0
        5.2.1 如果是:
                调用API9，让舵机带动垃圾桶盖处于打开状态: openStatus();
				将状态标志位vibrate_flag程序“置0”：vibrate_flag = 0;
        5.2.2 否则，调用API10. 让舵机带动垃圾桶盖处于关闭状态:
                调用API10: closeStatus();

    中断 | 增加
中断0: 封装外部中断0的中断服务程序， void INT0_Routine()   interrupt 0
//每当检测到P3^2引脚出现低电平，都会由硬件自动调用该函数，目的是检测到振动传感器的低电平后，挂起closeStatus()函数，立马记住低电平状态
    0.1 修改状态标志位vibrate_flag: vibrate_flag = 1;

    /* 一级函数：f1 f2 f5 f6 f9 f10 */ | 增加
f12. 封装初始化外部中断0的API，用于振动传感器控制舵机
    f12.1 通过TCON寄存器的ITO位，令外部中断0的触发方式为低电平触发，匹配振动传感器: IT0 = 0;
	f12.2 通过总中断EA和IE寄存器的EX0位，开启外部中断0：
        EA = 1;
        EX0 = 1;

Debug成功，完事

  • 最后加入蜂鸣器，我将它的I/O口接在了单片机的P2^0口。程序中简单修改openStatus()函数即可，另外，对于超声波传感器一直感应到distance<10时蜂鸣器还在那响，甚至垃圾桶出现了“抽抽”的情况（因为cnt在开盖状态下又被赋值为0了），我们的解决方法是定义一个记录上一次舵机角度的全局变量lastAngle。思路如下：

    全局变量 | 增加
1. sbit指令找到P2这个I/O口组的第0位，用作输出口，控制蜂鸣器: sbit buzzer = P2^0;
2. 定义记录上一次舵机角度的全局变量lastAngle: char lastAngle;
//lastAngle的传递路线为：initSG90_0degree() ——> openStatus(); 或 closeStatus();

    /* 一级函数：f1 f2 f5 f6 f9 f10 */ | 修改
f6. 封装初始化舵机位置的API: void initSG90_0degree();
	f6.1 调用API8. 让系统稳定一下，减少软件模拟PWM信号的误差: Delay300ms();
	f6.2 修改全局变量sg90_servo，让PWM波形从低电平开始: sg90_servo = 0;
	f6.3 修改全局变量servoAngle，让舵机初始角度为0度: 
		servoAngle = 1;
		cnt = 0;
f9. 封装舵机带动垃圾桶盖处于打开状态的API: void openStatus();
	f9.1 修改全局变量servoAngle，让舵机转到135度位置，不着急令cnt=0
    	servoAngle = 4;
	f9.2 判断这次的角度是否和上次的角度不一样，判据是: servoAngle != lastAngle
        f9.2.1 如果是，说明需要做出动作
        	f9.2.1.1 程序清零cnt: cnt = 0;
			f9.2.1.2 用LED作为测试: 
					ledD5 = 0;
					ledD6 = 1;
			f9.2.1.3 利用已有的延时函数，让蜂鸣器响0.3s:
				buzzer = 0;
				调用API8: Delay300ms();
				buzzer = 1;
		f9.2.2 否则，啥也不干
    f9.3 不管上一次角度是否等于这次角度，总是要更新最后一次角度值，并延时2s
		lastAngle = servoAngle;
		调用API7: Delay2000ms();
f10. 封装舵机带动垃圾桶盖处于关闭状态的API: void closeStatus();
	f10.1 用LED作为测试: 
		ledD5 = 1;
		ledD6 = 0;
	f10.2 修改全局变量servoAngle和lasrAngle，让舵机转到0度位置，仅维持0.15s时间
    	servoAngle = 1;
		cnt = 0;
		修改全局变量lastAngle: lastAngle = servoAngle;
		调用API11: Delay150ms();f9.

代码心得：

  • 基于之前的代码做二次开发时，我们先将之前的代码烧录到单片机中进行验证：确保接线没问题、确保代码能正常运行来完成所需功能。

可以优化的地方：

  • BUG：超声波传感器没有被供电时，按键和振动传感器是无效的，无法驱动舵机转动。原因：在我们main函数第4.1点中有这么一条语句：distance = get_distance();。再回顾我在get_distance()函数中写的一条暂停程序的语句：while(ultraSonicEcho == 0);。所以，如果程序不给超声波传感器上电，那么get_distance()函数永远会卡死在那里，因为无法发送超声波，也无法接收回超声波。

  1. 总体思路：将上面的三种模式的思路组合在一起就行了，最后确认一全局变量的传递路线

    全局变量：
1.sfr指令直接找到AUXR寄存器: sfr AUXR = 0X8E;    //因为AUXR没有在reg52.h中声明
2.sbit指令找到P1这个I/O口组的第5位，用作输出口，传递tirg信号给超声波传感器:
    sbit ultrasonicTrig = P1^5;
3.sbit指令找到P1这个I/O口组的第4位，用作输入口，从超声波传感器接收echo信号:
    sbit ultrasonicEcho = P1^4;
4.sbit指令找到与D5这个led对应的引脚: sbit ledD5 = P3^7;
5.sbit指令找到与D6这个led对应的引脚: sbit ledD6 = P3^6;
6.sbit指令找到P1这个I/O口组的第1位，用作输出口，绘制PWM信号给舵机: sbit sg90_servo = P1^1;
//sg90_servo的传递路线是：initSG90_0degree() ———> 定时器0中断(中断1)
7.定义一个在定时器0的中断服务程序中用于计数的全局变量cnt: int cnt = 0;
8.定义一个代表舵机角度的全局变量servoAngle: int servoAngle;   
//servoAngle的值需要根据舵机的参数确定，传递路线为：
//路线1. initSG90_0degree() ——> 定时器0中断(中断1)
//路线2. openStatus() ——> lastAngle ——> 定时器0中断(中断1)
//路线3. closeStatus ——> lastAngle ——> 定时器0中断(中断1)
9.sbit指令找到P2这个I/O口组的第1位，用作输入口，代表开发板上的按键SW1: sbit SW1 = P2^1;
10. 定义代表是否受到振动的状态标志位，默认是0: char vibrate_falg = 0;	
//vibrate_flag的传递路线是：外部中断0(中断0) ——> main函数
11.sbit指令找到P2这个I/O口组的第0位，用作输出口，控制蜂鸣器: sbit buzzer = P2^0;
12.定义记录上一次舵机角度的全局变量lastAngle: char lastAngle;
//lastAngle的传递路线为：initSG90_0degree() ——> openStatus(); 或 closeStatus();

    1. 调用API1. 初始化定时器1，用于超声波传感器计时
2. 调用API5. 初始化定时器0，用于舵机绘制PWM波形图
3. 调用API6. 初始化舵机到0度转动位置，让垃圾桶处于关盖状态
4. 调用API12. 初始化外部中断0，用于振动传感器控制舵机
5. while死循环，不断用超声波传感器测出距离，达到临界值后转动舵机，同时用led进行测试
    5.1 调用API2. 获取超声波传感器与障碍物的距离，保存在变量distance中:
        distance = get_distance();
    5.2 判断距离是否小于10cm，或者是否按下SW1按键，或者受到振动，判据是:
        distance < 10 || SW1 == 0 || vibrate_flag == 0
        5.2.1 如果是:
                调用API9，让舵机带动垃圾桶盖处于打开状态: openStatus();
				将状态标志位vibrate_flag程序“置0”：vibrate_flag = 0;
        5.2.2 否则，调用API10. 让舵机带动垃圾桶盖处于关闭状态:
                调用API10: closeStatus();

    中断0: 封装外部中断0的中断服务程序， void INT0_Routine()   interrupt 0
//每当检测到P3^2引脚出现低电平，都会由硬件自动调用该函数，目的是检测到振动传感器的低电平后，挂起closeStatus()函数，立马记住低电平状态
    0.1 修改状态标志位vibrate_flag: vibrate_flag = 1;
中断1: 封装定时器0的中断服务程序， void Timer0_Routine()   interrupt 1
//每当定时器0爆表都会由硬件自动调用该函数，目的是用定时器中断软件模拟PWM波形，输出给SG90舵机
    1.1 修改代表数数次数的循环变量cnt，让其自加1: cnt++;
    1.2 程序清零：令溢出标志位TF0“置0”: TF0 = 0;
    1.3 重新初始化寄存器TL0和TH0，重新确定计数起点:
        TL0 = 0X33;
        TH0 = 0xFE;
    1.4 判断是否数到与角度对应的数值，其中舵机0度位置对应数值1，即高电平0.5ms，...，
        舵机135度位置对应数值4，即高电平2.0ms, 判据是cnt <= servoAngle
    //内在逻辑：根据设置的转动角度servoAngle，实时绘制PWM波形图
    //注意事项: 判据到底有没有等于号要根据你在main函数中初始化的PWM波形图进行选择
        1.4.1 如果是，说明需要把电平拉高: sg90_servo = 1;
        1.4.2 否则，把电平拉低:  sg90_servo = 0;
    1.5 判断是否到达20ms，即是否爆表40次，判据是cnt == 40
    //内在逻辑：利用40次爆表，确定PWM波形的周期是20ms
        1.5.1 如果是，说明需要重置cnt: cnt = 0;
        1.5.2 否则，啥也不干

    /* 一级函数：f1 f2 f5 f6 f9 f10 f12*/
f1. 封装初始化定时器1的API: void initT1();
//用于超声波传感器，所以不着急开始数数，也不需要开启中断
    f1.1 禁用ALE信号，降低单片机时钟对外界的电磁辐射: AUXR &= 0x1F;
    f1.2 通过TMOD寄存器配置定时器16位工作模式:
            TMOD &= 0X0F;
            TMOD |= 0X10;  
    f1.3 通过TL0和TH0寄存器，初始化定时器，从0开始数数:
            TL1 = 0;
			TH1 = 0;
f2. 封装利用超声波传感器计算距离的API: double get_distance();
    f2.1 调用API3. 给超声波的trig端口至少10us的高电平: start_ultrasonic();
    f2.2 echo引脚由低电平跳转到高电平代表开始发送超声波，波发出的那一下开始启动定时器
            根据超声波时序图，用空循环体，暂时卡死程序: while(ultrasonicEcho == 0);
            定时器开始计时: TR1 = 1;
    f2.3 echo引脚由高电平跳转到低电平代表波返回来了，停止定时器计数
            根据超声波时序图，用空循环体，暂时卡死程序: while(ultrasonicEcho == 1);
            定时器停止计时: TR1 = 0;
    f2.4 根据定时器数一次用时1.085us的特点，计算超声波发送和返回经历的时间，保存在变量time中:
        time = ((TH1<<8) + TL1)*1.085;
    f2.5 根据公式计算出超声波传感器和障碍物之间的距离，保存在变量distance中:
        distance = time * 0.034 / 2;    //确定量纲: 340m/s = 34000cm/s = 34cm/ms = 0.034cm/us
    f2.6 定时器1清零:
            TL1 = 0;
            TH1 = 0;
    f2.7 返回distance
f5. 封装初始化定时器0的API，在11.0592MHz的晶振频率下定0.5ms出来: void initT0();   
//用于绘制舵机的PWM波形图，0.5ms是控制舵机的最小时间单位
    f5.1 禁用ALE信号，降低单片机时钟对外界的电磁辐射: AUXR &= 0x1F;
    f5.2 通过TMOD寄存器配置定时器16位工作模式:
            TMOD &= 0XF0;
            TMOD |= 0X01;  
    f5.3 通过TL0和TH0寄存器，初始化定时器，定一个0.5ms出来:
            TL0 = 0x33;
            TH0 = 0xFE;
    f5.4 让溢出标志位清零: TF0 = 0;
    f5.5 打开定时器0的中断开关:
            EA = 1;
            ET0 = 1;
    f5.6 通过TCON寄存器的运行控制位TR0，让定时器开始数数: TR0 = 1;
f6. 封装初始化舵机位置的API: void initSG90_0degree();
    f6.1 调用API8. 让系统稳定一下，减少软件模拟PWM信号的误差: Delay300ms();
    f6.2 修改全局变量sg90_servo，让PWM波形从低电平开始: sg90_servo = 0;
    f6.3 修改全局变量servoAngle，让舵机初始角度为0度:
        servoAngle = 1;
        cnt = 0;
f9. 封装舵机带动垃圾桶盖处于打开状态的API: void openStatus();
    f9.1 用LED作为测试:
        ledD5 = 0;
        ledD6 = 1;
    f9.2 修改全局变量servoAngle，让舵机转到135度位置，并保持2s时间
        servoAngle = 4;
        cnt = 0;
        调用API7: Delay2000ms();
f10. 封装舵机带动垃圾桶盖处于关闭状态的API: void closeStatus();
    f10.1 用LED作为测试:
        ledD5 = 1;
        ledD6 = 0;
    f10.2 修改全局变量servoAngle，让舵机转到0度位置，仅维持0.15s时间
        servoAngle = 1;
        cnt = 0;
        调用API11: Delay150ms();
f12. 封装初始化外部中断0的API，用于振动传感器控制舵机
    f12.1 通过TCON寄存器的ITO位，令外部中断0的触发方式为低电平触发，匹配振动传感器: IT0 = 0;
	f12.2 通过总中断EA和IE寄存器的EX0位，开启外部中断0：
        EA = 1;
        EX0 = 1;

    /* 二级函数: f3 f4 f7 f8 f11 */
f3. 封装启动超声波传感器的API: void start_ultrasonic();
    f2.1 修改全局变量ultrasonicTrig，让它一开始处于低电平: ultrasonicTrig = 0;
    f2.2 修改全局变量ultrasonicTrig，让它处于高电平，并保持10μs:
        ultrasonicTrig = 1;
        调用API4: Delay10us();
    f2.3 修改全局变量ultrasonicTrig，让它回到低电平:
f4. 封装软件延时10微秒的API，用于给超声波传感器trig引脚10us的高电平: void Delay10us();
f7. 封装软件延时2s的API，用于打开垃圾桶盖时，即使感应不到物体也能保持开盖: void Delay2000ms();
f8. 封装软件延时0.3s的API，用于稳定程序，减少软件模拟PWM信号的误差: void Delay300ms();
f11. 封装软件延时0.15s的API，用于防止物体快速接近传感器时也会转动舵机的情况（有点像消抖）: void Delay150ms();

  2. 代码：

    #include "reg52.h"
#include "intrins.h"

sfr AUXR            = 0x8E;
sbit ultrasonicTrig = P1^5;
sbit ultrasonicEcho = P1^4;
sbit ledD5          = P3^7;
sbit ledD6          = P3^6;
sbit sg90_servo     = P1^1;
sbit SW1 			= P2^1;
sbit vibrate		= P3^2;	//外部中断0口
sbit buzzer			= P2^0;
int cnt = 0;
char servoAngle;
char vibrate_flag = 0;
char lastAngle;

/* API1: 定时器T1的初始化@11.0592MHz，我们不关心初值，从0开始计算就行，用于超声波传感器 */
void initT1();
/* API2. 超声波计算距离 */
double get_distance();
/* API3: 启动超声波传感器 */
void start_ultrasonic();
/* API4: 软件延时10微秒，用于给超声波传感器trig引脚10us的高电平 */ 
void Delay10us();
/* API5: 定时器T0的初始化，定0.5ms出来@11.0592MHz，用于舵机 */
void initT0();
/* API6. 初始化sg90舵机到0度位置 */
void initSG90_0degree();
/* API7: 软件延时2s，用于打开垃圾桶盖时，即使感应不到物体也能保持开盖2s */
void Delay2000ms();
/* API8: 软件延时0.3s，用于稳定程序，减少软件模拟PWM信号的误差 */
void Delay300ms();
/* API9: 测试，代表舵机带动垃圾桶盖打开状态 */
void openStatus();
/* API10: 测试，代表舵机带动垃圾桶盖关闭状态 */
void closeStatus();
/* API11. 软件延时0.15s，用于在关盖状态进行延时，防止物体快速接近传感器时也会转动舵机 */
void Delay150ms();
/* API12. 外部中断0的初始化，用于振动传感器控制舵机 */
void initINT0();

void main(void)
{
	double distance;
	initT1();               //定时器1用于超声波传感器
    initT0();               //定时器0用于舵机
	initINT0();				//外部中断0用于振动传感器
    initSG90_0degree();     //初始化舵机，让垃圾桶处于关盖状态
	while(1){
        distance = get_distance();
		if(distance < 10 || SW1 == 0 || vibrate_flag == 1){		
			openStatus();
			vibrate_flag = 0;
		}else{
			closeStatus();
		}
	}	
}

void initT1()
{
	AUXR &= 0x1F;		//禁用ALE信号，降低单片机时钟对外界的电磁辐射
	TMOD &= 0X0F;		  
	TMOD |= 0X10;		//配置定时器1为16位工作模式
	TL1 = 0;		
	TH1 = 0;			//初始化定时器，从0开始就行
	//定时器1不着急开始数数
}

double get_distance()
{
    double time;
    double distance;
    /* 1.给超声波的trig端口至少10us的高电平 */
    start_ultrasonic();
    /* 2.echo引脚由低电平跳转到高电平代表开始发送超声波，波发出的那一下开始启动定时器 */
    while(ultrasonicEcho == 0);	//空循环体，暂时卡死程序
    TR1 = 1; 
    /* 3.echo引脚由高电平跳转到低电平代表波返回来了，停止定时器计数 */
    while(ultrasonicEcho == 1);	//空循环体，暂时卡死程序
    TR1 = 0;
    /* 4.计算超声波发送和返回经历的时间 */
    time = ((TH1<<8) + TL1)*1.085;	//us为单位
    /* 5.计算出超声波传感器和障碍物之间的距离，先确定量纲: 340m/s = 34000cm/s = 34cm/ms = 0.034cm/us */
    distance = time * 0.034 / 2;	//cm为单位
    /* 6.定时器1清零，重新计时 */
    TL1 = 0;
    TH1 = 1;
    return distance;
}

void start_ultrasonic()
{
	ultrasonicTrig = 0;
	ultrasonicTrig = 1;
	Delay10us();
	ultrasonicTrig = 0;
}

void Delay10us()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i;

	i = 2;
	while (--i);
}

void initT0()
{
	AUXR &= 0x1F;		//禁用ALE信号，降低单片机时钟对外界的电磁辐射
	TMOD &= 0XF0;		  
	TMOD |= 0X01;		//配置定时器0为16位工作模式
	TL0 = 0x33;		
	TH0 = 0xFE;			//初始化定时器，定一个0.5ms出来
	TF0 = 0;			//让溢出标志位清零
    EA = 1;             //打开总中断EA
    ET0 = 1;            //打开定时器0的中断ET0 
	TR0 = 1;			//定时器0开始数数
}

void initSG90_0degree()
{
    Delay300ms();			//让系统稳定一下
	sg90_servo = 0;			//初始化PWM波形从低电平开始
	servoAngle = 1; 		//初始角度是0度
	cnt = 0;
	lastAngle = 1;
}

//定时器0的中断服务程序，目的是用定时器中断软件模拟PWM波形，输出给SG90舵机
void Timer0_Routine()    interrupt 1    
{
    cnt ++;
    TF0 = 0;
    TL0 = 0x33;
    TH0 = 0xFE;
	if(cnt <= servoAngle){	  //根据设置的转动角度，实时绘制PWM波形图
		sg90_servo = 1;
	}else{
		sg90_servo = 0;
	}
    if(cnt == 40){     		  //利用40次爆表，确定PWM波形的周期是20ms
        cnt = 0;
    }
}

void Delay2000ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	_nop_();
	i = 15;
	j = 2;
	k = 235;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void Delay300ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	_nop_();
	i = 3;
	j = 26;
	k = 223;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void openStatus()
{
    servoAngle = 4;		//舵机转到135度位置
	if(servoAngle != lastAngle){
		cnt = 0;
		ledD5 = 0;
		ledD6 = 1;
		buzzer = 0;
		Delay300ms();
		buzzer = 1;
	}
	lastAngle = servoAngle;	//不管上一次角度是否等于这次角度，总是要更新最后一次角度值
	Delay2000ms();
}

void closeStatus()
{
    ledD5 = 1;
    ledD6 = 0;
    servoAngle = 1;		//舵机转到0度位置
    cnt = 0;
	lastAngle = servoAngle;
	Delay150ms();
}

void Delay150ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	_nop_();
	i = 2;
	j = 13;
	k = 237;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void initINT0()	
{
	IT0 = 0;	//外部中断0的触发方式为低电平触发，匹配振动传感器
	EA = 1;
	EX0 = 1;	//开启外部中断0
}

//外部中断0的中断服务程序，目的是检测到振动传感器的低电平后，挂起closeStatus()函数，立马记住低电平状态
void INT0_Routine()	   interrupt 0
{
	vibrate_flag = 1;
}

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