STM32单片机高精度超声波测距系统设计与实现

本文主要探讨了一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计。STM32单片机以其高性能和丰富的功能特性，如72MHz的主频和高分辨率定时器，为实现高精度测量提供了优越的基础。设计中，利用定时器的PWM功能驱动超声波发射，并通过输入捕获功能接收回波信号，这种同步操作消除了发射和计时的启动延迟，提升了测量的准确性。 为了确保回波信号的稳定性和精度，设计了时间增益补偿电路(TGC)。通过实验确定不同距离对应的增益值，将这些参数存储在单片机的Flash中，实时根据接收到的时间信号动态调整放大器的增益，实现了对回波信号的时间补偿，进一步提高了测量精度。 此外，系统采用双比较器整形电路，分别处理近距离和远距离的回波信号。近距离比较器有助于屏蔽超声波衍射信号，缩小了测量盲区，而软件峰值检测算法替代了复杂的硬件电路，降低了成本并增强了系统的稳定性。 该系统的测量性能优异，达到了1mm的高精度，具有3cm的低盲区，量程可达500cm，适用于多种应用场景，如停车倒车雷达、液面检测（如油箱液位）以及自动门感应和机器人视觉识别。若将其与其他测距仪整合，可以构建更大规模的定位和避障系统。 总结来说，这篇硕士学位论文详细研究了如何利用STM32单片机的技术优势，结合精心设计的电路和算法，实现了一个高精度、低盲区的超声波测距系统，具有广泛的实际应用价值。