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基于STM32的超声波测速测距系统设计

作者：蔡光昭洪远泉周永明

来源：《现代电子技术》2014年第24期

摘;要：系统以STM32处理器为控制核心，主要包含超声波发射电路、超声波接收电

路、温度补偿模块和液晶显示电路等电路。通过测量超声波发射到遇到障碍物返回的时间差，

计算出距离和速度。采用DS18B20检测环境温度，修正超声波传播速度误差。经测试，系统

可测量5m内的距离和100cm/s内的速度。

关键词：嵌入式处理器;测速测距;超声波;温度补偿

中图分类号：TN919⁃34;TP933;;;;;;;;;文献标识码：A;;;;;;;;;;文章编号：

1004⁃373X（2014）24⁃0087⁃03

DesignofultrasonicvelocityandrangemeasurementsystembasedonSTM32

CAIGuang⁃zhao，HONGYuan⁃quan，ZHOUYong⁃ming

（DepartmentofElectronicEngineering，ShaoguanUniversity，Shaoguan512005，China）

Abstract：ThesystemtakestheSTM32processorasitscontrolcore，andmainlyincludes

ultrasonictransmittingcircuit，ultrasonicreceivingcircuit，temperaturecompensationmoduleand

betweenultrasonicemissionandreturn.DS18B20isusedtodetecttheambienttemperature，and

distancewithin5mandspeedin100cm/s.

Keyword：embeddedprocessor;velocityandrangemeasurement;ultrasonicwave;temperature

compensation

随着科学技术的快速发展，测速测距仪在教学、科研和生活中的应用越来越广泛。目前，

市面上大多测速测距仪器是基于激光或雷达的，虽然精度高，但价格较昂贵，操作复杂，难以

普及应用。而且，在很多场合，测速和测距的精度要求也不高。因此，操作简单、价格低廉、

携带方便的自动测速测距仪器有广泛的应用空间。本文介绍了一种基于STM32处理器的超声

波测速测距系统的设计，具有操作简单、携带方便、测量快速、性价比高等优点。

超声波测速测距1;原理

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谐振频率高于20kHz的声波称为超声波。超声波为直线传播方式，频率越高，反射能力

越强，而绕射能力越弱。利用超声波的这种特性，常常用做距离或者速度的测量。

超声波发生器发出40kHz的超声波，以声速[c]在空气中传播。超声波到达被测物体时，

反射返回到超声接收器。假设超声波的往返时间为[t]。则被测物体的距离[S]如式（1）所示：

[S=ct/2];;;;;;;（1）

超声波是声波的一种，其速度不是一个固定值，跟温度大小成正比关系。在干燥空气中，

声速的经验计算公式如式（2）所示：

[c=331.3+0.606T];;（2）

式中：[T]为摄氏气温。常温15℃下，声速为340.4m/s。

测量被测物移动速度时，在等间隔时间ΔT内，先后测量出待测物的距离S1，S2，利用式

（3）可算得移动速度[V]：

[V=（S2-S1）ΔT];;;（3）

可见，超声波测速测距系统中，关键是超声波信号的发射接收以及超声波发射到遇障碍物

返回的时间的准确测量[1⁃3]。

系统2;电路设计

超声波测速测距系统电路主要包含STM32系统接口电路、超声波发射电路、超声波接收

电路、温度检测电路等组成[4]。