基于STM32的超声波测距系统电子信息.docx

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基于STM32的超声波测距系统电子信息

毕业设计（论文）

题目基于STM32的超声波测距系统

学生毕业设计（论文）原创性声明

本人以信誉声明：

所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆工程学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。

与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

毕业设计（论文）作者（签字）：

年月日

摘要

随着社会的发展与进步人们不再局限于传统的测距方式，本文设计为一款基于STM32新颖且极具特色的超声波测距系统，相比于以往的单片机系统，其频率和主频能够在PLL的倍频上，显示72MHz的效果，高精度的测量可以受到较高程度的分辨率定时器的保证和庇佑。

对比于51单片机速度，STM32超声波测距的速度快了大约30倍左右。

结合超声波传感器与嵌入式处理器STM32F103，设计出的一种简单的智能超声波测距仪装置，采用ARM内核芯片STM32F103ZET6的32位嵌入式微处理器，同时带有温度补偿的US-100超声波测距模块实现声波测距。

具有丰富串口资源的STM32，能提供5路串口，通过微处理器的串口实现OLED显示距离和实时显示等参数。

US-100带有温度传感器，对超声波的声速进行补偿，提高测量精度。

关键词：

STM32F103US-100超声波测距OLED显示

ABSTRACT

Withthedevelopmentandprogressofsociety,peoplearenolongerconfinedtotraditionalrangingmethods.ThispaperdesignsanewanddistinctiveultrasonicrangingsystembasedonSTM32.Comparedwiththeprevioussingle-chipcomputersystem,itsfrequencyandmainfrequencycandisplaytheeffectof72MHzonPLLfrequencydoubling.High-precisionmeasurementcanbeguaranteedandprotectedbyhigh-resolutiontimer.Comparedwiththespeedof51singlechipcomputer,thespeedofSTM32ultrasonicrangingisabout30timesfaster.

CombiningtheultrasonicsensorandembeddedprocessorSTM32F103,asimpleintelligentultrasonicrangefinderisdesigned.The32-bitembeddedmicroprocessorbasedonARMcorechipSTM32F103ZET6andtheUS-100ultrasonicrangefindermodulewithtemperaturecompensationareusedtorealizeacousticrangefinder.STM32,whichhasrichserialresources,canprovide5serialportsandrealizeOLEDdisplaydistanceandreal-timedisplaythroughserialportsofmicroprocessors.TheUS-100hasatemperaturesensortocompensatethesoundspeedoftheultrasonicwaveandimprovethemeasurementaccuracy.

Keywords:

STM32F103;US-100;ultrasonicranging;OLEDdisplay

1绪论

本章主要介绍了基于STM32的超声波测距系统的研究意义和研究背景，分析和总结了国内外超声波测距领域的研究现状，并对本文的章节安排和主要研究内容都作了具体明确的说明。

1.1研究背景及意义

现如今，测距是个比较普遍但也很重要的问题，准确、迅速、实时的测距应用于社会生活中的方方面面。

例如，盲人出行的时候，需要一个检测前方有无障碍物的装置，在距障碍物较近的时候，这个装置可以报警;又比如汽车在倒车的过程中，需要检测车尾与其他障碍物的距离,在距离较近的时候可以报警，方便车主能够及时刹车，可以有效的避免一些事故；再如一些禁区的门口，也需要测距的装置，当有他人靠近时，会及时的发出警报，使该区域的安全得到充分的保障。

超声波技术逐渐成熟，己经从最初的基础理论研究发展到在许多方面大范围地应用。

例如岩体检测、液体成分测量、流量测量、测距、测温、无损探伤等方面。

超声波还具有以下三个在测距方面的优点，一是其环境介质的选择多样化，可选择固体、液体或空气等，普遍适用于各种范围和环境，二是由于它对电磁场和外界光线不太敏感，因此在一些比较恶劣的环境中可以运用得很好，如昏暗光线、烟雾或灰尘、强电磁干扰等环境中。

三是超声波传感器还具有以下优点，使用成本低，结构不复杂，体积不大，能简单可靠的处理信息，很容易集成化和小型化。

在超声被测距方面，单片机正在发挥着越来越重要的作用，逐渐变成主流。

本设计将基于单片机，研究出性能要求更加精良的超声波测距仪。

在将来，超声波测距仪将作为一种极其重要的、新型的、适用的工具，并且在各个方面都会有非常大的上升空间，它将朝着更加高定位、高精度的方向去发展，以满足人们在日常生活中的各种社会需求，具有极高的研究价值与意义。

1.2国内外发展现状

研究超声波相关理论最早可以追溯到19世纪70年代F.Galton的做的一个气哨实验。

他于空间上营造出的超级声音波形大抵为是三百千赫兹，代表我们运用匹配的方式得到的初始最高的声音频率。

纵观科学技术的发展史，可以发现一个很有意思的现象，诸多的科技领域不断壮大，相关联的夹杂突发过往的故事，中间有很多的关联，超级声音波型技艺进展度也是大抵相似。

1912年,发生了一起冰山撞击事件，对超声波研究的起到了一定程度的推动作用。

毋庸置疑，这在当时社会情况下，可是正是由于此次事件，极大的启发了各国的科学家们，提出采用超声波测距方法来预测冰山的思考，避免以后类似的悲剧再次上演，因此，在后续的研究中，原来进展状况并不好的超声波研究，才能得到更进一步的研究和发展[2]。

二十世纪五十年代，我国才展开了有关超声波的规模性研究。

后来在各个科研领域中，逐渐扩大了超声波的研究和应用。

例如，王莹，毕业于华北电力大学，为了提高测量距离[5]，她通过不低的准确性声音超级距离测量器件上，融合了智能掌控的加速优势电源路径。

王慧，毕业于哈尔滨工程大学，她重点研究基于总线的超声波测距仪，发现通过总线，可以最终实现网络化测试[6]。

黄建兵，来自南京理工大学，在超声波测距系统研究中，为了达到提高计数器分辨率的要求，他采用了CPLD芯片来完成计数，发现可以提高系统的可靠性[7]。

现如今，对于日新月异的科学技术和突飞猛进的智能生活来说，超声波测量技术的确需要随着时代，不断的变革和发展，以此来达到社会进步所需要的条件。

目前，眼下的超声波测距技术还没有到达顶峰水平，还有很大的进步空间。

怎样才能够让超声波测量技术更加智能化，更加具有实用性，这必然是今后我们对超声波测量技术发展方向的思考。

最近几年，中国的超声波科技发展持续上升进步并且深化，也渐渐步入了高级领域，如今中国开哦发的超级声音波形，开始检测到规划设计系统，虽然已经了取得一些进步，在性能方面的要求改善了许多，但是和其他发达的国家相比，仍然存在一些问题的，落后的地方主要存在于精度方面。

现代化工业提倡高效率和高速度，但是所有的高效高速都是建立在高质量的基础之上的，精度可以反映出质量等级，是衡量高质量的一个重要指标，因此，在精度方面需要加大力度研究。

此外，我国使用的大多是从国外进口的高精度超声测距系统，但还是存在着一些缺陷，在一定程度上，工业的发展受到了制约，把钱投入到厂矿运营的原先成本，效益也稳步上升。

在超级声波领域的距离测试开展与运用层次上，中国非常需要展开大规模的生产运营。

旨在让中国配备包括厂矿的产量，在中国起步，慢慢向国际进军因此，探究实在性的麻烦以及超级声音波形的距离和测量组建的精度，都有非常高的价值。

1.3本文主要研究内容

截至目前，测距的方式层出不穷，如红外检测法，它的优势是制作简易、安全性能高、造价低等；同时，具有过低的检测精度、过低的实用性等缺点。

由于超级声波的勘测叫做不用触碰的勘测形态，它拥有较强的抗干扰能力，譬如天气以及光电，能够使超声的阻碍相对不大，相比于其他测距技术，超声测距更准确，更安全。

此外，超声测距还具有很长的寿命，优质的靠谱性以及具备很少污染的保护功能。

基于超声的这些优势，本文检测距离是利用超声波。

软件在规划实施方面采取STM32程序的编码，第一需要最开始的时间额定器件以及串联端口，必须事先预定好固定值状态。

然后开始对对接性的超级声波领域测试元件展开I0口的把控,逐步释放超级声波，然后把STM32掌控时间定额器件实施数据记录;然后按照实际要求勘测超级声波的收纳原件是否能够得到无信号的录入，只要存在就显示在前面存在有障碍的元件，时间定额元件开始暂停数据的计量。

采用时间定额元件数据计量的差距，通过时间定额器件的数据计量下的数值差距，能够统计相同时间量，单独方向上的距离耗费周期是相同周期的的二分之一，能够测量出阻碍体和超级声波测试元件之间的差距。

与此同时，把先前标定好的估定数值和统计的差距开展对比，一旦距离不高于阈值，那么STM32能够带给警报电路警戒讯息，完成警戒通报成果。

此超级声波的距离检测器件在组成上，通常是STM32小型的处理元件，OLED屏幕展现以及US-100超级声波距离勘测板块。

掌控元件运用掌控的US-100超级声波板块，完成超级声波的接收和触发作用，展开温度的弥补效果增强精确程度，获取可靠的数据量。

然后运用掌控元件本体的串联端口、通讯信息以及OLED屏幕展现实现人和机器的界面更替。

论文的主要研究内容如下：

1分析超声波测距的研究背景与需求，对家用超声波特征进行了大量的先期研究工作，并在此基础上，甄选系统研发所涉及到的关键技术，解决了超级声波距离的勘测内部构造的设计问题。

2完成系统的硬件设计。

3完成软件设计流程。

4对超声波距离检测设计精准度展开证明。

1.4本文的章节安排

本设计规划了超级声波距离检测的规划指针，根据设计方案过程可将本文分为共计七章，其各章内容具体如下:

第一章对此论文的研究环境进行了剖析，阐述了超级声波的距离检测进展初况。

电子技术的快速发展给超声波测距注入了的活力和技术能量，最后阐述了该设计的研究意义和本文的研究内容。

第二章主要说明了本设计使用的原理解析及计算方法，包括距离参数计算的主要公式。

第三章主要介绍了本文硬件设计要求、、总体方案设计、系统的设计要求，包括各种硬件模块的实现与设计。

第四章主要介绍了本设计软件设计要求，即微处理器控制模块软件设计，展示了本设计软件流程图。

第五章主要说明了本设计硬件和软件两个部分的设计过程，给勘测的数据展开了剖析。

第六章为总结与展望，本章主要对该课题进行了深刻