李修权，刘杰，黑创，黄力，尹志豪

长江大学电子信息学院( 电工电子国家级实验教学示范中心( 长江大学) ，湖北荆州434023)

超声波测距因为其非接触性、防尘防雾等特点被广泛应用[1]。测距的精度决定了设计系统的优劣，但是传统超声波测量方法存在1cm的误差。笔者介绍了一种基于STM32单片机的超声波测距系统，能实时显示和保存测量数据，也可以设置报警阈值,在3～75cm内其精度达到了±1mm。

1 超声波测距原理

图1 超声波测距原理图示

超声波是一种机械波，频率高于20kHz。超声波波长较短，在空气中传播过程中以纵波形式传输，具有较好的方向性。常用的超声波检测距离的方法有：时间渡越法[2]、相位检测法和声波幅值检测法。时间渡越法常用于测量距离较长，测量精度较高的场合。

声波在介质中传播需要一定的时间，时间渡越法通过测量超声波在介质中的传播时间来计算距离，该系统采用时间渡越法测量距离。超声波发射换能器发射一段超声波，声波传播过程中遇到障碍物反射回来被超声波接收换能器接收。通过记录2换能器之间的时间差，可计算出超声波传播过程中的传播距离。测距原理如图1所示。距离与声速之间满足以下函数关系：

2S=vt

(1)

H=Scosθ

(2)

H2+L2=S2

(3)

式中，S为超声波传播的距离；v为当前环境下的声速值；t为声波在空气中传播的时间；θ为发射换能器发射声波的入射角；H为传感器距离被测物体的直线距离；L为换能器到传感器中心点的距离。

联合式(1)～(3)，可得：

(4)

此外，声波……