STM32單片機的高精度超聲波測距系統設計

一、系統組成

STM32單片機的高精度超聲波測距系統的設計主要由STM32單片機、超聲波發射電路、接受電路、補償電路和軟件等構成。該系統將STM32單片機作為整個系統的核心，通過協調各部分電路工作，進而實現高精度的超聲波測距口。

二、系統硬件設計

1、超聲波發射電路

超聲波發射電路兩個最主要的組成部分就是超聲波探頭和超聲波激勵電路。超聲波探頭不僅是超聲波發射電路的一個重要組成部分，更是整個超聲波測距系統的重要組成部分。它是超聲波測距系統中用以發射或接受超聲波信號的主要器件。超聲波激勵電路的基本工作原理是首先利用相應的機理信號對一特定形式的電壓進行處理之后，將其加載到超聲波探頭上，然后再通過超聲波探頭壓電晶片將其自身所具有的電能轉化為超聲波信號圖。

2、超聲波縷收電路

超聲波接收電路由超聲波信號采集與超聲波信號處理兩部分組成，該電路主要負責對超聲波回波信號進行捕捉。由于電脈沖信號是由超聲波傳感器在接收到超聲波回波信號之后經過轉變而形成的，所以在正常情況下，它是無法直接進人到STM32單片機當中的。另外，超聲波在傳播過程中，往往會有部分超聲波因為在輔助介質中傳播而發生耗損現象，且超聲波回波信號減小的幅度也會隨著被測物體距離的增大而增大。

受聲波的反射、散射和（2.2.3超聲波補償電路）聲束本身擴散等的影響，使得超聲波在傳播過程中其大小將會隨著傳播距離的改變而改變，傳播距離越大，超聲波信號則越小。在STM32單片機的高精度超聲波測距系統設計過程中，為了提高測量結果的精度，設計人員通常會對衰減的超聲波回波進行時間增益補償，這就需要將超聲波補償電路加人到系統設計之內，超生波補償電路的設計基本上都是采用具有時司增益控制功能的接收放大器。

3、超聲波補償電路

受聲波的反射、散射和（2.2.3超聲波補償電路）聲束本身擴散等的影響，使得超聲波在傳播過程中其大小將會隨著傳播距離的改變而改變，傳播距離越大，超聲波信號則越小。在STM32單片機的高精度超聲波測距系統設計過程中，為了提高測量結果的精度，設計人員通常會對衰減的超聲波回波進行時間增益補償，這就需要將超聲波補償電路加人到系統設計之內，超生波補償電路的設計基本上都是采用具有時司增益控制功能的接收放大器。

4、主控器

該系統的核心組成部分采用STM32單片機，該單片機對主控器主頻與定時器的控制是通過PLL進行陪頻，從而讓主控器的頻率可以達到72MHz。主控器擁有如此高分辨率的定時器，可以實現超聲波測距的高精度測量巧］。2.3系統軟件設計

STM32單片機的高精度超聲波測距系統，其軟件設計的主要流程如下：首先，對系統各個饃塊進行初始化，通過STM32單片機的PWM產生頻率為40KHz的、具有8個周期的脈沖方波，并將要在漠塊中進行捕捉的超聲波回波輸人到捕捉指令當中;其次，待超聲波回波順利進人到接收電路之后，利用整形電路和放大電路等硬件對其進行相應的處理并傳送到STM32單片機內，當STM32單片機捕捉到回波觸發信號時，利用軟件濾波和峰值時間檢測法來計算出峰值時刻回波的到達時間;最后，借助相關計算公式得出被測距離值。