基于STM32微控制器的高精度超声波测距系统的开发设计

简介：
本项目专注于开发一种以STM32微控制器为核心，用于实现高精度超声波测距的技术方案。系统通过优化算法和硬件配置，显著提升了距离测量的精确度与可靠性，在多种应用场景中展现出优越性能。 超声波测距是一种广泛应用的非接触式测量方法。本段落提出了一种基于STM32单片机的高精度超声波测距方案。相较于传统单片机，STM32通过PLL倍频可将主频及定时器频率提升至72MHz，为实现精确测量提供了保障条件。 该方案中，利用STM32定时器的PWM功能驱动超声波发射，并使用输入捕获功能接收回波信号，在启动测距时同时开启PWM与输入捕获以消除发射和计时间的偏差。此外，设计了时间增益补偿电路（TGC），在等待回波的过程中随着距离增加逐渐增大放大器的增益值，通过实验确定不同距离下的电位器增量，并将这些参数固化于单片机FLASH中，在测距过程中动态调整以实现精确的时间补偿。 为了同时减小盲区并保持测量范围不受影响，设计了双比较器整形电路分别处理近、远距离回波信号。近距离的比较器有效屏蔽超声波衍射信号，从而减少了测量盲区。 本段落创新性地采用软件算法而非硬件电路进行峰值时间检测，简化了系统复杂度，并提升了系统的稳定性与精度。实验表明该方案在1mm内可以实现高精度测距、3cm内的低盲区及500cm的量程范围。此技术适用于停车时倒车雷达应用、液位检测（如油箱）以及自动门感应等场景，未来可通过集成多个传感器构建更复杂的定位避障系统。