基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计.pdf

《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第19卷第15期电子设计工程2011年8月Vol.19No.15ElectronicDesignEngineeringAug.2011基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计苑洁，常太华（华北电力大学控制与计算机工程学院，北京102206）摘要：提出了一种基于STM32单片机的超声波测距系统的设计方案。与传统单片机相比，STM32的主频和定时器的频率高达72MHz，提高了时间测量的分辨率。在开启定时器计时的同时，启动PWM通道驱动超声波发射器和输入捕获通道捕捉回波信号，提高了测量的精度。

2、在充分分析超声波测距产生盲区和误差原因的基础上，设计了时间增益补偿电路（TGC）和双比较器整形电路分别测量远、近距离，并通过软件算法对回波信号进行峰值时间检测，简化了电路。实验研究表明，该系统测量精度达到了1mm，盲区低至2.5cm。关键词：STM32单片机；超声波测距；双比较器；时间增益补偿（TGC）；峰值时间检测中图分类号：TP216文献标识码：文章编号：1674－6236（2011）15-0076-03Designofultrasonicdistancemeasurementsystemb

3、asedonSTM32microprocessorYUANJie，CHANGTai-hua（NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China）Abstract：AnultrasonicdistancemeasurementsystembasedonSTM32Microprocessorispresented.Comparedwiththetraditionalmicrocontroller，thebasicfrequencyandtheT

4、imerfrequencyoftheSTM32microcontrollerreachupto72MHz，whichimprovetheresolutionofthemeasuringtime.ThesuperiorityisthatyoucanstartPWMchannelstodriveultrasonictransmittersandinputcapturechannelatthesametime.Thetimegaincompensation（TGC）circuitandthedoubl

5、ecomparatorplasticcircuitareusedtoreducetheblindareaanderror.Inaddition，usingthepeaktimedetectingtechniquethroughthesoftwarealgorithm，thearrivaltimeofultrasonicechocanbecorrectlydetected.Theexperimentsshowthatthesystemmeasurementaccuracycanreachto1mm

6、andtheblindarealowto2.5cm.Keywords：STM32Microprocessor；ultrasonicdistancemeasuring；doublecomparator；time-gaincompensation（TGC）；peaktimedetecting超声波测距是一种典型的非接触测量方式。超声波在气c易受到空气中温度、湿度、压强等因素的影响，其中温度的体、液体及固体中以不同速度传播，定向性好、能量集中、传影响最大。一般温度每升高1℃，声速增加约为0.6m／s［

7、5］。输过程中衰减较小、反射能力较强［1］。且超声波测距系统结构本文采用DS18B20数字温度计来检测现场温度，用以实现波简单、电路易实现、成本低、速度快，所以在工业自动控制、建速的校准，因很多文献对此都有说明，故本文不做深入介绍。筑工程测量和机器人视觉识别等领域应用非常广泛。c=331.4×姨1+T/273超声波测距一般采用渡越时间法［2-4］。超声波测距的实质≈331.4+0.607T（m/s）（2）是时间的测量，即：用超声脉冲激励超声探头向外发射超声式中，T为环境温度。波，同时接收从被测物

8、体反射回来的超声波（简称回波），通1系统组成过精确测量从发射超声波至接收回波所经历的射程时间t（渡越时间），按下式计算超声波探头与被测物体之间的距离超声波测距系统由STM32单片机、超声波发射电路、接S，即收电路、放大电路、比较整形电路、测温电路等组成。系统以S=1ct（1）STM32单片机为核心，协调各部分电路工作。STM32单片机2首先发出一系列频率为40kHz的方波，输送给超声波发射其中，c为空气介质中声波的传播速度。电路并激励出超声波。超声波在空气中传播，遇障碍物返回，在常温下，超声波的