PDF《《电子技术课程设计》》

《电子技术课程设计》 ――基于 STM32 超声波测距设计 课程设计指导书电子科学技术教研室 编 协和学院信息技术系 二零一二年三月 目录

(一)课程设计的基础部分.

1 1.课程设计的目标与设计任务.1 2.设计的总方案.1 3.电路的设计与调试.2 4.电路的制作与调试.4

(二)课程设计的扩展部分.5

(三)评分标准.5

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(一)课程设计的基础部分 1.课程设计的目标与设计任务 1.1 设计的目标 1) 掌握常用器件的识别和测试 2) 培养综合应用所学知识来指导实践能力 3) 熟悉常用仪表,了解电路调试基本方法 4) 了解超声波发射电路和接收电路的基本知识;

5) 提高学生分析并解决实际问题的能力. 1.2 设计的要求 1) 设计出超声波测距仪的硬件结构电路. 2) 分析设计的电路, 保证能够产生一定频率的超声波, 并实现超声波的发送 与接收. 3) 利用时间差测距法计算出超声波方法测量物体间的距离. 4) 以数字的形式显示测量距离. 5) 通过蜂鸣器报警提示测试情况. 1.3 设计的任务 1) 熟悉超声波测距的原理. 2) 制作基本电路;

3) 理解超声波的接收与发射原理. 4) 根据超声波测距的原理,设计出超声波测距器的硬件结构电路,在完成 基本功能后,可以对整个电路进行功能扩展,实现功能更加好的电路设 计. 2.设计的总方案 因为超声波的指向性强,在介质中传播的距离远,能量消耗较为缓慢,所以 超声波经常被用来测量距离,如物位测量仪和测距仪等都可以通过超声波来实 现.利用超声波检测时往往比较迅速、易于做到实时控制、计算简单、方便的特 点,在生产、生活中被广泛应用于倒车提醒、工业现场、建筑工地等等的距离测 量. 大体上讲,超声波的发生器可分为两种:一种是用机械的方式产生超声波, 一种是利用电气的方式产生超声波. 机械方式包括气流旋笛、 液哨和加尔统笛等;

电气方式包括电动型、磁致伸缩型和压电型等.它们产生各不相同的超声波的声 波特性、频率和功率所以用途也不尽相同. 目前市场上近距离测量方面较为常用的是压电式超声波发生器. 综合各方面 因素并根据设计需要,本题目主要将采用STM32F103VE作为主控器,利用超声 波驱动信号用单片机的定时器,并用动态扫描的方法实现LED数字显示,实现蜂 鸣器报警等功能.超声波测距仪原理框图如图1所示.

2 图1电路系统框图 3.电路的设计与调试 3.1 微控制器实现测距原理 应用时间差测距法计算出障碍物与发射点之间的距离.所谓时间差测距法 就是,当超声波发射器向某一个方向发射超声波时,在发射时刻开始计时,超声 波在空气中传播, 传播途中碰到障碍物就会立即返回来,超声波接收器一接收到 反射波就会立即停止计时.可以根据计时器记录的时间t,以及超声波在空气中 的传播速度为340m/s,就可以计算出发射点距离障碍物的距离(s),即:s=340t/2. 因为超声波是一种声波,它的声速与温度有关系,表4-1列出了几种不同的 温度下超声波的传播速度.使用时,若温度的变化不是很大,就可以认为声速是 基本保持不变的. 若测距的精度要求很高的时候,则应该利用温度补偿的方法加 以校正. 表4-1 超声波波速与温度的关系 温度(℃) -30 -20 -10

0 10

20 30

100 声速(m/s)

313 319

325 332

338 344