基于STM32F103ZET6的二维超声波风速测量 系统设计
基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计
基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计一、本文概述超声波测距技术因其非接触、高精度、实时性强等特点，在机器人导航、车辆避障、工业测量等领域得到了广泛应用。
STM32单片机作为一种高性能、低功耗的嵌入式系统核心，为超声波测距系统的设计提供了强大的硬件支持。
本文旨在设计一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统，以满足不同应用场景的需求。
二、超声波测距原理本部分将介绍超声波测距的基本原理，包括超声波的产生、传播、接收以及距离的计算方法。
同时，分析影响超声波测距精度的主要因素，为后续系统设计提供理论基础。
三、系统硬件设计3、1在设计基于STM32单片机的高精度超声波测距系统时，我们遵循了“精确测量、稳定传输、易于扩展”的总体设计思路。
我们选用了STM32系列单片机作为系统的核心控制器，利用其强大的处理能力和丰富的外设接口，实现了对超声波发射和接收的精确控制。
在具体设计中，我们采用了回波测距法，即发射超声波并检测其回波，通过测量发射与接收之间的时间差来计算距离。
这种方法对硬件的精度和稳定性要求很高，因此我们选用了高精度的超声波传感器和计时器，以确保测量结果的准确性。
我们还考虑到了系统的可扩展性。
通过STM32的串口通信功能，我们可以将测量数据上传至计算机或其他设备进行分析和处理，为后续的应用开发提供了便利。
我们还预留了多个IO接口，以便在需要时添加更多的传感器或功能模块。
本系统的设计思路是在保证精度的前提下，实现稳定、可靠的超声波测距功能，并兼顾系统的可扩展性和易用性。
31、1.1随着物联网、机器人技术和自动化控制的快速发展，精确的距离测量技术在各个领域的应用越来越广泛。
超声波测距技术作为一种非接触式的距离测量方式，因其具有测量精度高、稳定性好、成本相对较低等优点，在工业自动化、智能家居、机器人导航、安防监控等领域得到了广泛应用。
STM32单片机作为一款高性价比、低功耗、高性能的嵌入式微控制器，在智能设备开发中占据重要地位。
基于STM32可视化倒车雷达的设计
基于STM32可视化倒车雷达的设计摘要为有效地解决驾驶员停车及泊车所面临视野盲区的困扰，提高驾驶安全系数。
本文设计了一种基于STM32可视化倒车雷达的预警系统，该系统成本低、经济实用，是一种很人性化的设计。
倒车雷达又叫超声波倒车防撞系统。
该系统核心是利用超声波技术测距，驾驶员倒车时系统能自动检测与障碍物的距离，并在LCD 上实时显示出来，当车辆与障碍物距离超出预先设定的范围，系统就会语音提示驾驶员作出正确的判断。
实验结果表明：该系统能够及时预警，可降低交通事故的发生。
关键词STM32/超声波测距/LCD显示/语音提示Design Of VisualReversing Radar Based On STM32ABSTRACTIn order to effectively solve the driver parking and parking to face the vision of the blind area, and improve driving safety.This paper designs a visual reversing radar warning system based on STM32, the system is low cost, economical and practical, is a very user-friendly design.The reversing radar is also called ultrasonic reversing anti-collsion system. The core of the system is the use of ultrasonic ranging technology, when the driver backs up, the system can automatically detect the distance with obstacles, and display it on LCD in real time, When the distance between the vehicle and the obstacle exceeds the preset range, the system will voice prompt the driver to make a correct judgment. Experimental results show that the system can give early warning, and reduce the occurrence of traffic accidents.KEY WORDS STM32, ultrasonic distance measurement, LCD display, voice prompt目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (3)1.1 课题的背景及意义 (3)1.2 论文研究内容 (3)2 可视化倒车雷达系统 (4)2.1 倒车雷达系统构成及原理 (4)2.2 倒车雷达的发展历程 (4)3 基于STM32倒车雷达硬件电路设计 (6)3.1 基于STM32倒车雷达硬件总体结构 (6)3.2 STM32F103ZET6单片机 (6)3.2.1 STM32F103ZET6单片机结构 (6)3.2.2引脚定义及功能 (7)3.3超声波测距电路模块 (8)3.3.1 超声波测距功能及原理 (8)3.3.2 超声波发射电路 (8)3.3.3 超声波接收电路 (9)3.4 LCD显示电路 (10)3.4.1 LCD显示模块引脚及功能 (10)3.4.2 STM32与LCD显示电路的接口电路 (11)3.5 报警电路 (11)3.5.1 蜂鸣器 (11)3.5.2 STM32与蜂鸣器的接口电路 (12)3.6 OV7670图像传感器 (12)3.6.1 OV7670模块引脚及功能 (12)3.6.2 STM32与OV7670模块的接口电路 (14)4 基于STM32倒车雷达的软件设计 (14)4.1 软件开发环境 (14)4.2 软件设计流程 (15)5.安装与调试 (18)5.1 硬件调试 (18)5.2 软件调试 (18)5.3 实验误差分析 (19)总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录 (24)1 绪论1.1 课题的背景及意义在这个高速发展的时代，各式各样的交通工具已经成为人们出行不可缺少的一部分。
基于STM32的嵌入式PLC的设计
本系 统是 在对 三菱 ＦＸ系列ＰＬＣ的充分 研 究其硬 件 结构 和工 作原 理 的基 础 上 设计 的 嵌入 式ＰＬＣ。选 用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６为核 心 处理 器 ，最 高达７２ＭＨｚ的时钟 速度 ，１．２５ＤＭｉｐｓ／ＭＨｚ，５ｌ２Ｋ字 节 的 闪存 程序 存储 器 ，６４ＫＢ ＲＡＭ ，ＬＱＦＰ一１４４脚封 装，还有 其他 模 块 电路辅 助完 成 相应 的功 能 】。嵌 入 式ＰＬＣ系 统 搭建 的硬件 电路 框架 图如 图 １所示 。采用 Ｒｓ２３２和 Ｒｓ４８５通 信协 议 ，不 仅可 以用 于程 序 下载 ，而 且可 以用 于基 本数 据 的访 问。
当 梯 形 图程 序 下载 时 ，嵌 入 式 ＰＬＣ会 完成 与上 位 机 的 相 互 识 别 ，等 待程 序下 载 到嵌 入式 系统 中，然 后把 程序 写入 到嵌 入 式ＰＬＣ 中 。此 时 ，嵌入 式 ＰＬＣ需要 对接 收 的数据 进行 处 理 ，校验 完后 对错 误 的数据信 息 删除 ，之 后对操 作码 和操 作数 的数据 存 储起来 。 ３．２ 梯 形图 程序 的解释 执 行
１ 引言
采 用嵌 入 式ＰＬＣ的方 式 去设 计 系统 ， 能够 提高 开 发速 度 ，对 于 用户 的 个性 化 需求 可 以进 行 灵活 的设 计 ，这样 就 可 以达 到 定制 的效 果Ⅲ。 同时 ，也 可 以增 强 小型 控制 系 统 的设计 和 应用 能 力 ，更 贴近 客 户需 求 的个性 差 异化 设计 要求 。用 户可 以 自己选 择 合适 的硬 件来 组成 满足 要求 的嵌 入式 ＰＬＣ。
嵌入 式 ＰＬＣ工 作 于梯 形 图程 序 解 释 执行 时 ， 需要 Ｍｅｍｏｒｙ的初 始化 ，Ｉ／０的初 始化 和 中断 的初始 化 ，然后 载入ｘ值 ，将输 入值 映像 到 寄存器 中 ，即 输入 扫描 ，接 着进 行指 令执 行 ，对每 一条 指令 进行 判 断，判 断该 指令 是否 是ＥＮＤ指令 ，如 果不 是 ，则要 对每 一条 指令 进行 解释 执行 ，解 释执 行 完 当前指 令后 继续 取 下一条 指令 并解 释执 行 ，如此循 环 不断 。如 果是 ，则进 入输 出刷 新 ，输 出Ｙ值 。
基于STM32的铯光泵磁力仪数据采集系统
基于STM32的铯光泵磁力仪数据采集系统彭俊杰;陈永泰【摘要】文中针对铯光泵磁力仪,设计了一种基于STM32F103ZET6处理器和现场可编辑门阵列(FP-GA)的数据采集系统,实现了对输出信号采集后的高精度测量,并且利用传感器实现了对铯光泵磁力仪的探头姿态检测.文中简要介绍了铯光泵磁力仪的基本原理和系统结构.重点针对数据采集系统的要求,介绍了该系统软件设计思路和具体细节.经过实验验证,系统样机基本工作状态良好,达到设计要求.%Aiming at cesium optical-pump magnetometer, a data acquisition system based on STM32F103ZET6 and FPGA was designed, which realized high precision measurement of the output signal and attitude detection of magnetometer probe by u-sing a sensor . Cesium optical-pump magnetometer measurement principle and system circuit structure were briefly introduced firstly. Then the requirements for the data acquisition system was focused on and how to design the various modules of the circuit was introduced. After that ,the ideas of system software design was analyzed and described in detail .The results show that the da-ta acquisition system is in good working order and can meet design requirements well.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】4页(P75-78)【关键词】铯光泵;磁力仪;数据采集;传感器;姿态检测;高精度【作者】彭俊杰;陈永泰【作者单位】武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉 430070;武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】TP216微弱磁场测量在海洋、航空等领域应用广泛[1]。
基于STM32的热敏电阻分压式测温系统设计
1 引言
随着医疗行业的发展，越来越多的制冷制热设 备运用于医疗行业。医用超低温冰箱对冷柜的环 温、冷凝器探头温度、换热器探头温度及柜温探头 温度的要求都很高。测温电路是这些设备的基本 组成部分，其精度和分辨率不但决定一个产品的温 控水平，而且是实现智能温控的一个必要前提。基 于 NTC 热敏电阻的分压式测温系统设计，其软硬件 简单、成本低、测温精度高的热敏电阻测温模块设 计，经实际测量实验，这种设计方案在整个测温范
摘 要 NTC 热敏电阻是一种负温度系数的温度传感器，并在测温系统中广泛应用。该系统以 STM32F103ZET6 微控 制器为核心，通过热敏电阻分压来测量系统的温度，具有精度高、分辨率高、体积小、响应速度快、成本低、功耗低等特点，数 据处理基于对热敏电阻测温曲线的分段线性化、分段线性插值处理，提高了测量精度。所设计的测温模块对-50℃～100℃ 范围内的温度进行了实测，效果良好。
∗ 收稿日期：2017 年 10 月 6 日，修回日期：2017 年 11 月 25 日 作者简介：董晓宇，女，硕士研究生，研究方向：电子与通信。孟海彦，男，硕士研究生，研究方向：电子信息、测控技 术。孔令布，男，硕士研究生，研究方向：电子信息、传感器。
2018 年第 4 期
计算机与数字工程
847
由图 3 曲线可清楚的看出热敏电阻阻值随温 度的变化为负温度系数。
图 2 跳线帽跨接电路图
2.2 影响热敏电阻阻值测量精度的主要因素
热敏电阻阻值获取的精度是影响模块测温精
基于stm32的红外遥控风扇设计毕业论文
毕业论文基于Android的红外智能风扇设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
基于STM32的超声波测距仪
基于STM32的超声波测距仪超声波是一种在许多领域都得到广泛应用的技术，其中之一就是测距。
基于STM32的超声波测距仪利用超声波技术，能够准确测量目标物体和测距设备之间的距离。
本文将介绍超声波测距的原理及其在STM32微控制器上的实现。
一、测距原理超声波测距利用超声波在空气中传播的特性进行测量。
它基于声波在不同介质中传播速度不同的原理，通过发射一束超声波并接收其反射回来的信号，计算出目标物体和测距设备之间的距离。
在超声波测距仪中，超声波传感器是实现测距的核心部件。
传感器发射一个短脉冲的超声波信号，并立即启动接收模式以接收反射回来的信号。
通过测量发射和接收之间的时间差，并乘以声速，即可得到目标物体和测距设备之间的距离。
二、STM32微控制器的应用STM32是一款常用于嵌入式系统开发的微控制器芯片，它具有出色的性能和强大的功能。
在超声波测距仪中，STM32可以作为核心控制单元，负责数据处理、信号生成和测距结果的显示。
1. 硬件设计超声波测距仪的硬件设计包括传感器模块、信号处理电路和显示模块。
其中，传感器模块负责发射和接收超声波信号，信号处理电路负责处理传感器输出的模拟信号，而显示模块则用于显示测距结果。
在STM32微控制器上，可以使用GPIO（通用输入输出）引脚来控制传感器模块的触发和接收功能。
利用定时器模块生成精确的时间延迟，并通过外部中断引脚来触发接收模式。
同时，可以利用ADC（模数转换器）模块将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，并通过显示模块显示测距结果。
2. 软件实现在STM32的软件实现中，需要利用定时器和外部中断功能来控制超声波的发射和接收。
通过编写相应的中断服务函数，可以实现在接收到超声波反射信号时，获取时间戳并进行距离计算。
此外，还可以利用STM32的串口模块将测距结果发送给上位机或其他外部设备进行进一步处理。
通过串口通信，可以实现实时测距数据的传输和远程控制功能。
三、优化和应用基于STM32的超声波测距仪可以通过一些优化来提高测距的精确度和可靠性。
STM32F103ZET6(中文)
数据手册STM32F103xC STM32F103xDSTM32F103xE参照2009年3月 STM32F103xCDE 数据手册 英文第5版 （本译文仅供参考，如有翻译错误，请以英文原稿为准） 1/87增强型，32位基于ARM 核心的带512K 字节闪存的微控制器USB 、CAN 、11个定时器、3个ADC 、13个通信接口功能■ 内核：ARM 32位的Cortex™-M3 CPU− 最高72MHz 工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHz(Dhrystone 2.1)− 单周期乘法和硬件除法 ■ 存储器− 从256K 至512K 字节的闪存程序存储器 − 高达64K 字节的SRAM− 带4个片选的静态存储器控制器。
支持CF 卡、SRAM 、PSRAM 、NOR 和NAND 存储器 − 并行LCD 接口，兼容8080/6800模式 ■ 时钟、复位和电源管理− 2.0～3.6伏供电和I/O 引脚 − 上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压监测器(PVD)− 4～16MHz 晶体振荡器− 内嵌经出厂调校的8MHz 的RC 振荡器 − 内嵌带校准的40kHz 的RC 振荡器 − 带校准功能的32kHz RTC 振荡器 ■ 低功耗− 睡眠、停机和待机模式− V BAT 为RTC 和后备寄存器供电■ 3个12位模数转换器，1μs 转换时间(多达21个输入通道)− 转换范围：0至3.6V − 三倍采样和保持功能 − 温度传感器 ■ 2通道12位D/A 转换器■ DMA ：12通道DMA 控制器− 支持的外设：定时器、ADC 、DAC 、SDIO 、I 2S 、SPI 、I 2C 和USART ■ 调试模式− 串行单线调试(SWD)和JTAG 接口 − Cortex-M3内嵌跟踪模块(ETM)■ 多达112个快速I/O 端口− 51/80/112个多功能双向的I/O 口，所有I/O 口可以映像到16个外部中断；几乎所有端口均可容忍5V 信号■ 多达11个定时器− 多达4个16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM 或脉冲计数的通道和增量编码器输入− 2个16位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的PWM 高级控制定时器− 2个看门狗定时器(独立的和窗口型的) − 系统时间定时器：24位自减型计数器 − 2个16位基本定时器用于驱动DAC ■ 多达13个通信接口− 多达2个I 2C 接口(支持SMBus/PMBus)− 多达5个USART 接口(支持ISO7816，LIN ，IrDA 接口和调制解调控制)− 多达3个SPI 接口(18M 位/秒)，2个可复用为I 2S 接口− CAN 接口(2.0B 主动) − USB 2.0全速接口 − SDIO 接口 ■ CRC 计算单元，96位的芯片唯一代码 ■ ECOPACK ®封装 表1 器件列表参 考 基本型号STM32F103xC STM32F103RC 、STM32F103VC 、STM32F103ZCSTM32F103xD STM32F103RD 、STM32F103VD 、STM32F103ZDSTM32F103xE STM32F103RE 、STM32F103ZE 、 STM32F103VE本文档英文原文下载地址： /stonline/products/literature/ds/14611.pdf目录1介绍 (4)2规格说明 (5)2.1器件一览 (5)2.2系列之间的全兼容性 (6)2.3概述 (6)2.3.1ARM®的Cortex™-M3核心并内嵌闪存和SRAM (6)2.3.2内置闪存存储器 (6)2.3.3CRC(循环冗余校验)计算单元 (7)2.3.4内置SRAM (7)2.3.5FSMC(可配置的静态存储器控制器) (7)2.3.6LCD并行接口 (7)2.3.7嵌套的向量式中断控制器(NVIC) (7)2.3.8外部中断/事件控制器(EXTI) (7)2.3.9时钟和启动 (7)2.3.10自举模式 (8)2.3.11供电方案 (8)2.3.12供电监控器 (8)2.3.13电压调压器 (8)2.3.14低功耗模式 (8)2.3.15DMA (9)2.3.16RTC(实时时钟)和后备寄存器 (9)2.3.17定时器和看门狗 (9)2.3.18I2C总线 (10)2.3.19通用同步/异步收发器(USART) (10)2.3.20串行外设接口(SPI) (10)2.3.21I2S(芯片互联音频)接口 (11)2.3.22SDIO (11)2.3.23控制器区域网络(CAN) (11)2.3.24通用串行总线(USB) (11)2.3.25通用输入输出接口(GPIO) (11)2.3.26ADC(模拟/数字转换器) (11)2.3.27DAC(数字至模拟信号转换器) (11)2.3.28温度传感器 (12)2.3.29串行单线JTAG调试口(SWJ-DP) (12)2.3.30内嵌跟踪模块(ETM) (12)3引脚定义 (15)4存储器映像 (28)5电气特性 (29)5.1测试条件 (29)5.1.1最小和最大数值 (29)参照2009年3月 STM32F103xCDE数据手册英文第5版（本译文仅供参考，如有翻译错误，请以英文原稿为准） 2/875.1.2典型数值 (29)5.1.3典型曲线 (29)5.1.4负载电容 (29)5.1.5引脚输入电压 (29)5.1.6供电方案 (30)5.1.7电流消耗测量 (30)5.2绝对最大额定值 (30)5.3工作条件 (32)5.3.1通用工作条件 (32)5.3.2上电和掉电时的工作条件 (32)5.3.3内嵌复位和电源控制模块特性 (32)5.3.4内置的参照电压 (33)5.3.5供电电流特性 (33)5.3.6外部时钟源特性 (40)5.3.7内部时钟源特性 (44)5.3.8PLL特性 (45)5.3.9存储器特性 (45)5.3.10FSMC特性 (45)5.3.11EMC特性 (60)5.3.12绝对最大值(电气敏感性) (61)5.3.13I/O端口特性 (62)5.3.14NRST引脚特性 (64)5.3.15TIM定时器特性 (65)5.3.16通信接口 (65)5.3.17CAN(控制器局域网络)接口 (71)5.3.1812位ADC特性 (72)5.3.19DAC电气参数 (75)5.3.20温度传感器特性 (76)6封装特性 (77)6.1封装机械数据 (77)6.2热特性 (83)6.2.1参考文档 (84)6.2.2选择产品的温度范围 (84)7订货代码 (86)8版本历史 (87)本译文仅供参考，如有翻译错误，请以英文原稿为准）参照2009年3月 STM32F103xCDE数据手册英文第5版（ 3/871 介绍本文给出了STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE大容量增强型产品的订购信息和器件的机械特性。
基于STM32的简易自动电阻测量仪(软件设计)
宜宾职业技术学院毕业设计基于STM32的简易自动电阻测量仪（软件设计）系部电子信息工程系专业名称电子信息工程技术班级电子1091班姓名尹小东学号 2 0 0 9 1 1 1 6 6指导教师王伯黎2011 年 11 月 10 日摘要--------------------------------------------------- 2 1、方案论证与选择 --------------------------------------- 41.1核心控制芯片------------------------------------------------- 4 1.2档位切换模块------------------------------------------------- 4 1.3ADC采样电路------------------------------------------------- 5 1.4显示模块----------------------------------------------------- 5 1.5键盘控制电路------------------------------------------------- 52、系统设计 --------------------------------------------- 62.1系统总体思路------------------------------------------------- 6 2.2系统硬件模块设计--------------------------------------------- 72.2.1电源电路设计--------------------------------------------- 72.2.2恒压源电路设计------------------------------------------- 82.2.3档位切换电路设计----------------------------------------- 82.2.4电压跟随电路设计----------------------------------------- 92.2.5电机驱动电路设计---------------------------------------- 10 2.3软件设计---------------------------------------------------- 113、系统测试 -------------------------------------------- 124、设计总结 -------------------------------------------- 13 参考文献----------------------------------------------- 13 附录--------------------------------------------------- 14附录1主要元件清单 --------------------------------------------- 14 附录2产品实物图片 --------------------------------------------- 14本系统由闭环恒压源电路、闭环测量电路、电机驱动电路三大部分构成。
基于STM32F103ZET6单片机的地铁站环境监测系统设计
1 地铁站环境监测系统的设计此环境检测系统以单片机为核心控制器、主体模块包括DHT11温湿度传感模块、DS18B20温度传感模块、MQ-2烟雾传感模块、ESP8266无线传输模块、LCD12864显示模块以及新大陆云平台。
1.1 设计方案选择在本系统设计中我们经过思考有了两种设计方案可供选择：一种是由一个单片机作为控制端接收三个传感器的采集数据并加以处理以及控制显示器来显示数据再通过无线传输模块将数据传输至网络中的新大陆云平台显示，系统框图如图1所示。
图1 系统框图另一种是由一个主单片机控制显示屏以及一个主无线传输模块，再有三个从单片机分别控制三个传感器和三个从无线传输模块，三个从单片机将采集的数据传输至主单片机，主单片机将数据显示到显示屏上，并统一通过无线模块传输至网络中新大陆云平台显示。
系统框图如图2所示。
图2 系统框图最终，我们选择了方案二，虽然成本要高一些，但模块化的设计可以自由更改传感器的数量，在实际应用中更为方便，尤其是在各个地方对每个参数要求不同的时候，单个模块可以单独拿出来使用，不需要做过多的调试。
1.2 系统功能及技术指标1.2.1 系统功能（1）环境监测系统可实时监测地铁站湿度、温度以及烟雾浓度同时将数值发送到新大陆云平台进行显示，同时还可以在云平台上实时设置最大阈值。
（2）当检测到的湿度、温度以及烟雾浓度超出所设定的阈值时云平台会发出报警，指示工作环境现在处于危险状态。
things器卸载所有Wi-Fi 网络功能，ESP8266芯片内集成度非常高，含有天线开关、电源管理转换器等所以需要的外部电路极少。
ESP8266无线传输模块目的在于传输传感器的采集数据并将单片机所接受的信号数据传输至新大陆云端平台上，使监测员能够实时进行远程实时监测。
1.3.5 LCD12864显示模块LCD12864显示模块的作用是将实时采样的环境参数以数字以及字母的形式显示出来，并且带有相应的浓度单位，传感器监测环境参数，STM32系统会对环境参数进行判断，并将环境参数数值显示到LCD12864显示屏上，若环境参数数值大于预设的参数阈值，显示屏上会显示危险信号同时发出编程之前需要先用Keil μVision5 软件新建工程并命名为环境监测系统，将单片机型号设置为STM32F103CET6，然后添加源程序文件，完成后保存为.c 的文件。
《2024年基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》范文
《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言在现代电子技术的迅猛发展中，精确测量距离的设备扮演着重要的角色。
随着人类对于生活环境安全性的关注提升，对于各种设备的精度要求也在逐渐加强。
超声波测距技术以其非接触性、高精度、低成本等优点，在众多领域得到了广泛的应用。
本文将详细介绍基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计。
二、系统概述本系统以STM32单片机为核心控制器，结合超声波测距模块，实现对目标物体的精确测距。
系统主要由STM32单片机、超声波测距模块、电源模块、信号处理模块和显示模块等组成。
通过单片机对超声波模块的控制，实现对目标的精确测距，并通过显示模块实时显示测距结果。
三、硬件设计1. STM32单片机：作为系统的核心控制器，负责整个系统的控制与数据处理。
STM32系列单片机具有高性能、低功耗的特点，能够满足系统对于精确度和稳定性的要求。
2. 超声波测距模块：采用高精度的超声波测距传感器，实现对目标物体的距离测量。
通过超声波的发送与接收，实现对目标的距离计算。
3. 电源模块：为系统提供稳定的电源支持，确保系统的正常工作。
电源模块需考虑到功耗问题，以实现系统的长时间运行。
4. 信号处理模块：对超声波测距模块的信号进行滤波、放大等处理，以提高测距的准确性。
5. 显示模块：实时显示测距结果，方便用户观察与操作。
四、软件设计1. 主程序：负责整个系统的控制与数据处理。
主程序通过控制超声波测距模块的发送与接收，获取目标物体的距离信息，并通过显示模块实时显示。
2. 超声波测距模块控制程序：控制超声波的发送与接收，实现对目标物体的距离测量。
通过计算超声波的发送与接收时间差，计算出目标物体的距离。
3. 数据处理程序：对获取的测距数据进行处理，包括滤波、计算等操作，以提高测距的准确性。
4. 显示程序：将处理后的测距结果显示在显示模块上，方便用户观察与操作。
五、系统实现1. 通过STM32单片机的GPIO口控制超声波测距模块的发送与接收，实现超声波的发送与接收功能。
《2024年基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》范文
《基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，高精度测距技术被广泛应用于各个领域，如机器人导航、环境监测、智能家居等。
本文将介绍一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计。
该系统采用先进的超声波测距原理，结合STM32单片机的强大处理能力，实现了高精度、快速响应的测距功能。
二、系统概述本系统主要由超声波发射模块、接收模块、STM32单片机以及相关电路组成。
通过STM32单片机控制超声波发射模块发射超声波，然后接收模块接收反射回来的超声波信号，根据超声波的传播时间和速度计算距离。
系统具有高精度、抗干扰能力强、测量范围广等特点。
三、硬件设计1. STM32单片机本系统采用STM32系列单片机作为主控制器，具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点。
通过编程控制单片机的GPIO 口，实现超声波发射和接收的控制。
2. 超声波发射模块超声波发射模块采用40kHz的超声波传感器，具有体积小、功耗低、测距范围广等优点。
通过单片机控制发射模块的触发引脚，产生触发信号，使传感器发射超声波。
3. 超声波接收模块超声波接收模块同样采用40kHz的超声波传感器。
当传感器接收到反射回来的超声波信号时，会产生一个回响信号，该信号被接收模块的回响引脚捕获并传递给单片机。
4. 相关电路相关电路包括电源电路、滤波电路、电平转换电路等。
电源电路为系统提供稳定的电源；滤波电路用于去除干扰信号；电平转换电路用于匹配单片机与传感器之间的电平标准。
四、软件设计1. 主程序设计主程序采用C语言编写，通过STM32单片机的标准库函数实现各功能模块的初始化、参数设置以及控制逻辑。
主程序首先进行系统初始化，然后进入循环等待状态，等待触发信号的到来。
当接收到触发信号时，开始测距流程。
2. 测距流程设计测距流程主要包括发射超声波、等待回响信号、计算距离等步骤。
当接收到触发信号时，单片机控制超声波发射模块发射超声波；然后等待接收模块的回响信号。
基于STM32的可穿戴设备系统毕业设计说明书(可穿戴设备系统)
2016届毕业生毕业设计说明书题目: 基于STM32的可穿戴设备系统院系名称：学生姓名：指导教师：2016年05月16日摘要“可穿戴设备”是可穿戴技术在日常穿戴产品的设计中的应用，例如手表、眼镜、服装、鞋和手套。
广义的可穿戴设备是指功能全、尺寸大，不依赖于智能手机，实现了智能手机全部或部分功能，如智能手表和智能眼镜等，以及只专注于某一类型的应用功能，需要和其它设备如智能手机配合使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等。
随着技术的进步以及用户需求的变迁，可穿戴式智能设备的形态也在不断的变化。
穿戴式技术在国际计算机学术界和工业界一直都备受关注，只不过由于造价成本高和技术复杂，很多相关设备仅仅停留在概念领域。
本系统以意法半导体公司的基于Cortex-M3 32位高性能单片机STM32F103ZET6为核心，由GSM模块、GPS模块、MPU6050六轴加速度传感器模块、TFT彩屏、SD卡等组成了一个可穿戴设备系统。
该系统实现了万年历、秒表、计步、闹钟、画板、日历、地图等功能。
地图获取的图片存放在SD卡中，GUI图片存放在8M的外置FLASH当中。
系统支持全触摸操作。
关键词：可穿戴设备；STM32单片机；TFT彩屏；文件系统；SD卡；GPS地图Title The Wearable Device System Based on the STM32 Abstract"The wearable devices" is the application of the Wearable Technology in the Daily wearable Product Design, such as the glasses, gloves, watches, clothes and shoes. Generally,The wearable smart devices including full-featured, large size, do not rely on smart phones to achieve a complete or partial functions, such as smart watches and smart glasses, etc., and only focus on a certain type of application functions, and other devices such as smart phones with the use of various types of conduct such as signs monitoring bracelet intelligent, smart jewelry. As technology advances and the change of user needs, application forms of wearable smart devices are constantly changing. Wearable computer technology has attracted wide attention in the international academia and industry, but due to the high construction cost and technical complexity, a lot of related equipment only is an idea. This system is based on the STM32F103ZET6 as the core which is produced by the STMicroelectronics Cortex-M3 32-bit high performance microcontroller,This system also use GSM module, GPS module, MPU6050 six-axis acceleration sensor module, TFT color screen, SD card and other components.The system has six functions such as the calendar, stopwatch, pedometer, alarm clock, Sketchpad, Calendar, Maps, and other functions. Map Get pictures stored in the SD card, GUI image stored in the external 8M FLASH.The system supports full-touch operation.Keywords: Wearable device; STM32 microcontroller;TFT color screen;The file system; SD card; GPS maps目次1 绪论........................................................ - 1 -1.1选题背景 (1)1.2国内外研究现状及意义 (1)2 设计要求.................................................... -3 -3 方案论证.................................................... - 4 - 3.1控制器方案 (4)3.2显示模块方案 (5)3.3加速度传感器方案 (5)4 硬件部分.................................................... - 6 - 4.1单片机. (6)4.2TFT彩屏 (9)4.3触摸屏控制芯片 (11)4.4MPU6050模块 (12)4.5SD卡 (14)4.6EEPROM存储器24C02 (15)4.7FLASH芯片W25Q64 (16)4.8蜂鸣器电路 (17)4.9GPS模块 (17)4.10GSM模块 (19)5 软件部分................................................... - 21 - 5.1开发工具介绍 (21)5.2程序框图 (21)5.3文件系统的移植 (22)5.4GUI程序的设计 (24)5.5主要功能的实现原理 (25)6 系统功能测试与分析......................................... - 38 -6.1开机主界面测试 (38)6.2万年历功能测试 (38)6.3秒表功能测试 (39)6.4闹钟功能测试 (40)6.5画板功能测试 (41)6.6计步功能测试 (41)6.8测试结果分析 (42)结论......................................................... - 45 - 致谢......................................................... - 46 - 参考文献..................................................... - 47 - 附录一：系统电路原理图....................................... - 48 - 附录二：部分源程序........................................... - 52 -1 绪论1.1选题背景随着科技的进步，用单片机开发的智能化产品在各个领域得到广泛地应用，它极大地提高了社会生产力水平。
基于stm32的超声波测距系统
基于stm32的超声波测距系统相比于传统的单片机，STM32单片机具有更高的时间测量分辨率，其主频与定时器频率高达72MHz，且该单片机在开启定时器的同时，会启动PWM通道驱动超声波发射器和通道捕捉回波信号，提高了测量的精度和准确性。
超声波测距是一种典型的非接触测量方式，在不同的传播介质中具有不同的传播速度其系统结构简单、成本低。
只有了解超声波测距的原理、了解STM32单片机才能设计出性能良好的STM32单片机的高精度超声波测距系统。
超声波测距的原理及检测方法超声波检测技术是基于非接触测量方式而逐渐发展起来的一门技术，这种非接触测量方式会经常出现在材料学、电子科学、测量学等学科当中。
超声波的产生是通过机械振动而得到，其传播速庶会随着传播介质的变化而变化。
超声波测距的实现主要是通过超声波的产生、传播与接收回波这三个主要过程。
目前，声波幅值检测法、渡越时间检测法和相位检测法是超声波测距的三种主要检测方法。
声波幅值检测法，容易受到传播介质的干扰，所以其测量精度较差。
渡越时间检测法，与其他两种检测方法相比，成本较低，测量范围较广，且实现简单，因此本文高精度超声波测距系统的设计决定采用渡越时间检测法。
相位检测法，在实际测量过程中，其测量精度要高于其他两种检测方法，但测量范围具有一定的局限性田。
STM32单片机的高精度超声波测距系统设计一、系统组成STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计主要由STM32 单片机、超声波发射电路、接受电路、补偿电路和软件等构成。
该系统将STM32单片机作为整个系统的核心，通过协调各部分电路工作，进而实现高精度的超声波测距口。
二、系统硬件设计1.超声波发射电路超声波发射电路两个最主要的组成部分就是超声波探头和超声波激励电路。
超声波探头不仅是超声波发射电路的一个重要组成部分，更是整个超声波测距系统的重要组成部分。
它是超声波测距系统中用以发射或接受超声波信号的主要器件。
超声波激励电路的基本工作原理是首先利用相应的机理信号对一特定形式的电压进行处理之后，将其加载到超声波探头上，然后再通过超声波探头压电晶片将其自身所具有的电能转化为超声波信号图。
基于STM32单片机的非接触式红外测温系统设计
价值工程0引言随着新冠疫情的全球性发展，传统接触式测温的测量方法和测量速度都已无法满足需求[1，2]。
相比于接触式测温，非接触式红外测温耗时短、灵敏度高、测量范围宽，而且不会对被测物体造成影响，因此非接触式红外测温已成为测量体温的主流方式[3，4]。
但目前市面上主要应用的测温系统大多只显示温度，不能直观地显示具体的测量部位，因此本文设计一种能同时显示热像图和具体温度的测温系统。
本文设计的非接触式红外测温系统采用STM32F103MCU 作为主控芯片，采用AMG8833红外热成像模块作为传感器，实现非接触式快速测温，并能够实时显示热像图，当温度超过设定阈值时能够报警，该系统使用方便快捷，具有一定的实用性。
1总体方案设计本系统主要基于STM32F103ZET6单片机开发平台，获取AMG8833红外热成像传感器采集的信息，完成信息计算与处理并显示被测物体温度，系统的整体设计方案如图1所示。
本设计主要实现的功能如下：①在TFT-LCD 显示屏上显示动态热像图；②在热像图的右侧显示三个数据（图像中的最大温度、最小温度和中间位置温度）；③当中间位置温度大于预设值（系统默认预设值为50℃，显示在热像图下方）时，LED 灯亮，蜂鸣器响，表示警报；④通过按下设置按钮，可增加或减少预设值，每次增加或减少1℃；⑤按下复位按钮，系统还原到初始状态。
2系统硬件设计非接触式红外测温系统的硬件设计分为6个子模块，分别是AMG8833红外热成像模块、TFT-LCD 液晶显示模块、复位模块、按键模块、LED 模块和蜂鸣器模块。
AMG8833红外热成像模块：该模块可测量产生8*8的热像矩阵，通过I2C 通讯将数据传至MCU 。
在设计时将IIC_SCL 引脚与STM32的GPIOB6引脚连接，SDA 引脚与GPIOB7引脚连接，达到I2C 通讯的目的。
TFT-LCD 液晶显示模块：该模块采用RGB565编码，接收MCU 通过热像矩阵计算出的RGB 颜色矩阵，并实时显示热像图，同时可显示图像中的最大温度、最小温度和中间位置温度。
基于STM32的超声波测距
基于STM32和US-100的超声波测距仪设计摘要：结合嵌入式处理器STM32F103与超声波传感器设计的一种简易的智能超声波测距仪装置，采用ARM内核芯片STM32F103ZET6的32位嵌入式微处理器与带有温度补偿的US-100超声波测距模块实现声波测距。
STM32的串口资源相当丰富，能提供5路串口，通过微处理器的串口实现实时显示和TFTLCD显示距离等参数。
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：STM32F103；US-100；超声波测距；TFTLCD显示Design of Ultrasonic Distance Measurement Based on STM32 And US-100 Abstract：Combined with the embedded microprocessor STM32F103 and ultrasonic sensor design a simple intelligent ultrasonic range finder devices, using ARM kernel chip STM32F103ZET632-bit embedded microcontroller processor with temperature compensation of US - 100 ultrasonic ranging module implements sound ranging.STM32 serial port resources rich in serial port can provide 5 road, through the serial port of the microprocessor to achieve real-time display and TFTLCD parameters such as - 100 with a temperature sensor, to compensate the velocity of ultrasonic wave, improve the accuracy of measurement. Keywords：STM32F103；US-100；Ultrasonic Distance Measurement;TFTLCD-Showing0引言超声波测距是一种典型的非接测量方式。
浅谈基于STM32单片机的智能风扇控制系统设计
社 ,2000.
96
中国设备工程 2021.07 ( 上 )
健康必读，2020 年 1 期，292 页 . [2] 雒书朋，张海，郭志强 . 瓦里安 21EX 医用直线加速器故障检
修二例，医疗装备，2019 年 32 卷 17 期，125 页 .
中国设备工程 2021.07 （上） 95
Research and Exploration 研究与探索·工ห้องสมุดไป่ตู้流程与应用
DS18B20 是一款高精度的数字温度传感器，它具有体积 小、适用电压宽、硬件开销低、抗干扰能力强、接口简单等 优点。DHT11 是一款湿温度一体化的低功耗数字传感器，该 传感器包括一个电阻式测湿元件和一个 NTC 测温元件，与单 片机进行简单连接后，就能够实时地采集本地湿度和温度。 DS18B20 和 DHT11 均具有“单总线”接口，仅需要一个 I/O 口便可以实现和 STM32 的通信，双方之间的通信协议采用单 总线协议。由于 DHT11 的温度测量精度较低，故使用时只取 其测量的湿度值，温度值通过 DS18B20 获得。 2.3 人体感应模块
加速器是精密仪器，里面包含很多零件和多个安全联锁， 所有的安全联锁都是为了保护患者安全和机器的运作，但是， 很多的安全联锁都可以靠平时的保养和操作的规范避免，定 期的保养和维护是让机器更加安全运行的保障，同时，为了 保证仪器的治疗效果，应定期对仪器进行故障分析并进行维 修，以延长设备的使用寿命。
参考文献： [1] 龚帮金 . 瓦里安 Clinac iX 直线加速器 MLC 叶片的维修与保养，
出现 FLOW 报错信息：出现 FLOW 报错信息原因很多，有 偏转磁体温度过高，脉冲变压器油量低于限定值和偏差电源 中的电流过低等，其中可能引起的故障时水流不足打开固定 架或者旋转臂单元中的水流开关引起的温度过高。
基于STM32单片机的寝室扫地机器人
www�ele169�com | 3电子电路设计与方案0 引言随着科学技术的进步和社会发展，特别是受生活节奏加快和工作压力增大的影响，人们希望从繁琐的日常清洁事务中解脱出来。
同样在学生寝室也是如此，为解决学生寝室这一市场诉求，一款轻便、噪音小、低成本的扫地机器人必不可少。
本文设计的基于STM32单片机的扫地机器人，利用多种传感器的信息采集与反馈来控制扫地车正常工作。
有机地将移动机器人与清扫装置相融合，将其应用于特定环境来满足学生对寝室卫生打扫的需求，是对当今扫地机器人应用的一个有效尝试。
1 总体设计方案寝室扫地机器人的主要构件有：行走装置、清扫装置、垃圾收集装置、传感检测装置、电源装置等，如图１所示[1]。
图1 系统总体结构图■1.1 扫地功能设计该扫地机器人外形采用市面上常见的圆形结构主要是为了避免其在转弯的过程中卡住。
在寝室扫地车的底盘的靠前的方位，设计一个由直流减速电机驱动的单方向旋转扫帚，工作时电机时刻旋转。
扫帚是一个圆柱体形状的毛刷机构，尽可能的靠近地面，选定合适的电机旋转速度带动扫帚，形成将垃圾往清扫装置中清扫的动作将垃圾清扫到垃圾收集装置中存储。
■1.2 垃圾收集装置垃圾收集装置安装于智能扫地车底部，其前端有一块紧贴在地面上的薄的刀片状塑料，紧挨清扫装置的后方，便于及时将垃圾扫入收集装置中，避免垃圾从下方漏过，有效的保证行进路线上垃圾的清扫效率。
■1.3 驱动装置、移动机构单片机微处理器使用PWM 控制方式，通过L298N 电机驱动模块实现电机驱动，来控制电机转速和转向。
使用两个带光电编码器的直流减速电机放置于扫地车的后方，提供足够大的驱动力让扫地车前进、后退和转弯。
并采用防滑的轮胎避免小车打滑。
通过光电编码器记录并计算小车行进路程，清楚地知道其位置状态信息。
前面使用两个固定方向的小轮（不适合使用万向轮），尽可能的使小车能够趋于直线行驶。
通过一个电机停转一个电机转动的方式实现差速转弯，利用光电编码器即可实现任意角度转向。
基于STM32F103ZET6的二维超声波风速测量系统设计
基于STM32F103ZET6的二维超声波风速测量系统设计王威栋
【期刊名称】《电气工程》
【年(卷),期】2018(006)004
【摘要】风速测量的准确性对于海洋-大气界面的观测有着重要意义。
本文简述了时间差超声波风速测量方法的优点,并运用时间差法的二维V型结构超声波测量原理,搭建了一种基于STM32F103ZET6的二维超声波风速测量系统。
与传统的测风系统相比较,该设计引入希尔伯特黄变换对测量数据进行处理,能够保证风速测量的准确性。
实验结果表明:该设计适应性较强,可实现较高精度的风速测量,在海气界面等复杂气象环境的观测中具有较高的参考价值和实用意义。
【总页数】8页(P283-290)
【作者】王威栋
【作者单位】[1]天津工业大学电气工程与自动化学院,天津
【正文语种】中文
【中图分类】TP2
【相关文献】
1.200kHz超声波二维风速测量系统设计 [J], 魏玮;卢会国;张福贵
2.一种高精度超声波风速风向测量系统设计与研究 [J], 崔国恒;曹可劲;朱银兵
3.200 kHz超声波二维风速测量系统设计 [J], 魏玮;卢会国;张福贵
4.三维超声波风速测量仪主控电路系统设计与实现 [J], 胡曼青; 刘小河; 张伟
5.基于超声波的风速风向测量仪设计 [J], 马欣;赵继超
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Design of Two-Dimensional Ultrasonic Wind Speed Measurement System Based on STM32F103ZET6
Weidong Wang
School of Electrical Engineering and Automation, Tianjin Polytechnic University, Tianjin Received: Oct. 26 , 2018; accepted: Nov. 8 , 2018; published: Nov. 15 , 2018
3. 系统方案设计
3.1. 整体方案设计
本方案以 STM32F103ZET6 为核心，通过产生时序信号来激励发生端工作[7]。如图 3 所示，整个系 统由电源模块、超声波发射驱动模块、超声波接收模块、滤波放大模块、UART 通信模块和 A/D 采样模
DOI: 10.12677/jee.2018.64033 285 电气工程
Open Access
1. 引言
目前，传统的风速测量仪大多是利用机械构件的转动来衡量风速[1]。与超声波风速仪相比，存在几 点缺陷：1) 旋转部件会产生摩擦损耗；2) 存在启动风速，需要启动时间；3) 在海气界面中机械旋转构 件的抗浸蚀性能较差[2]。 超声波风速仪与 HHT 算法相结合，不仅弥补了以上缺陷，而且在风速测量精度上有所提高、抗恶劣 海况能力增强，成为当下的研究热点。本文简单介绍了一种基于微控制器 STM32F103ZET6、运用时间差 法设计的二维超声波测风仪，并引入 HHT 算法对测量数据进行处理。该系统测量精度高、体积小、频率 快、稳定性强，十分适用于海洋大气界面等海洋环境的风速测量。
关键词
海气界面，超声波，时差法，STM32F103ZET6，希尔伯特黄变换
Copyright © 2018 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
Figure 2. Wind speed vector 图 2. 风速矢量图
假设顺风向时东西方向上的输送时长是 t12 、逆风向时为 t21 ，那么同样 t34 和 t43 分别为南北方向上输 送的的顺、逆风时长[6]。
= vx = vy L sin θ 1 1 − t12 t21
DOI: 10.12677/jee.2018.64033 286 电气工程
王威栋
该频率能反映数据随时间的变化特性。
Figure 5. Ultrasonic receiver module 图 5. 超声波接收模块
如图 6 所示，EMD 基本步骤如下：
Figure 6. HHT flow chart 图 6. HHT 流程图 DOI: 10.12677/jee.2018.64033 287 电气工程
王威栋
摘
要
风速测量的准确性对于海洋-大气界面的观测有着重要意义。 本文简述了时间差超声波风速测量方法的优 点， 并运用时间差法的二维V型结构超声波测量原理， 搭建了一种基于STM32F103ZET6的二维超声波风 速测量系统。与传统的测风系统相比较，该设计引入希尔伯特黄变换对测量数据进行处理，能够保证风 速测量的准确性。实验结果表明：该设计适应性较强，可实现较高精度的风速测量，在海气界面等复杂 气象环境的观测中具有较高的参考价值和实用意义。
由实验数据分析可知，实验区域为 0~3 m/s，每隔 0.1 m/s 选取一个点进行试验，总共 30 个测量点， 各测量点符合在 0~5 m/s 的范围内，风速测量准确度在 ± 0.5 m/s 的测量精度要求。将所得数据导入上位 机进行滤波，图 8 为顺风向超声波接收信号波形图，图 9h
Abstract
The accuracy of wind speed measurement is important for the observation of the ocean-atmosphere interface. This paper briefly describes the advantages of the time difference ultrasonic wind speed measurement method, and based on the two-dimensional V-structure ultrasonic measurement principle of time difference method, a two-dimensional ultrasonic wind speed measurement system based on STM32F103ZET6 is built. Compared with traditional wind measurement systems, the design introduces the Hilbert Huang Transform algorithm to process the measurement data, which can ensure the accuracy of the wind speed measurement. The experimental results show that the design has strong adaptability and can achieve high precision wind speed measurement. It has high reference value and practical significance in the observation of complex meteorological environment such as air-sea interface.
2. 时间差测风方法
目前时间差法最为成熟， 运用也最为广泛， 同样也适用于在海洋环境下的风速测量。 当波程一定时， 分别在顺、逆风的情况下，超声波的输送有一个速率差，而这个速率差就对应一个时间差，两者之间是 线性关系[3]。 本方法为：4 个收发同体的超声波换能器分别放置在东西南北四个方位，两两间隔分别相等[4]。如 图 1 所示，本设计采用 V 型安装位置，这样在缩小仪器体积的同时，固定了超声波的传播方向、扩大了 超声波声程。
Keywords
Air Sea Interface, Ultrasonic Wave, Time Difference Method, STM32F103ZET6, Hilbert Huang Transform
基于STM32F103ZET6的二维超声波风速测量 系统设计
王威栋
天津工业大学电气工程与自动化学院，天津
(4) (5)
L 1 1 − sin θ t34 t43
实际风速为：
1 L 1 1 1 = v − + − sin θ t34 t43 t12 t21
2 2
(6)
时间差法的原理较为简单，在测量中不易受环境等因素的影响。不仅电路容易实现、具有稳定的性 能，而且方便提高电路集成度，降低板上设计面积。
Figure 1. V-type measurement schematic 图 1. V 型测量原理图 DOI: 10.12677/jee.2018.64033 284 电气工程
王威栋
当静风时，设超声波波速为 c，真实风速为 v [5]。当有风时，顺、逆风向的时长 t1 ， t2 和一维风速 v 的关系为：
王威栋
块等组成[8]。
Figure 3. System overall composition 图 3. 系统总体构成图
3.2. 硬件设计
3.2.1. 超声波发射驱动模块 本设计用激励信号 PWM 波配合 LC 滤波来共同实现 DAC 输出[9] (如图 4 所示)。
Figure 4. Typical PWM waveform of the actual circuit 图 4. 实际电路的典型 PWM 波形
r2 r1 − c2 = M r − c = n−1 n rn
(10)
4. 实验结果与分析
按照海滨观测规范中规定的观测和记录方法，分别在顺风向和逆风向的条件下，每 3 秒采集一次， 记录到 0.1 m/s，从 4 个不同测量点上分别选取一定的数据进行对比。如图 7 所示。
Figure 7. System test physical chart 图 7. 系统测试实物图
王威栋
1) 基于原始信号 x ( t ) ， 通过三次样条插值法处理极大值和极小值点， 得到上、 下包络线的平均值为：
= r1 ( t )
1 (α1 ( t ) + α 2 ( t ) ) 2
(7)
2) 计算原始信号 x ( t ) 与平均值 r1 ( t ) 的差值：
θ1= ( t ) x ( t ) − r1 ( t )
2L = c + v sin θ t1
(1) (2) (3)
2L = c − v sin θ t2
v =
L sin θ
1 1 − t1 t2
在二维情况下， 在一个平面的 X 和 Y 方位上垂向放置两对换能器[6]。 vx 和 v y 依次对应实际风速在 X、 Y 方向上的分解(如图 2 所示)。
收稿日期：2018年10月26日；录用日期：2018年11月8日；发布日期：2018年11月15日
文章引用: 王威栋. 基于 STM32F103ZET6 的二维超声波风速测量系统设计[J]. 电气工程, 2018, 6(4): 283-290. DOI: 10.12677/jee.2018.64033