电子-超声波测距STM32F103ZET6.zip

在电子工程领域，超声波测距是一种广泛应用的技术，它基于声波的发射与接收来确定物体的距离。在这个项目中，我们重点讨论的是如何利用STM32F103ZET6这款微控制器进行超声波测距。STM32F103ZET6是意法半导体（STMicroelectronics）生产的一款基于ARM Cortex-M3内核的高性能微控制器，它拥有丰富的外设接口和强大的计算能力，非常适合用于嵌入式系统设计。 我们要理解超声波测距的基本原理。超声波是一种频率高于人类听觉范围（20kHz以上）的声波。在测距过程中，微控制器通过发送一个短脉冲的超声波信号，然后等待这个信号反射回来。当接收到回波时，通过计算时间差，可以得到目标与传感器之间的距离，因为声波在空气中的传播速度大约是343米/秒。 在STM32F103ZET6上实现超声波测距，主要涉及以下几个关键步骤： 1. **硬件连接**：我们需要连接一个超声波传感器，如HC-SR04或HC-SR05，它们包含一个超声波发射器和接收器。发射器通过微控制器的GPIO口发送超声波脉冲，接收器检测回波并将其转换为电信号。 2. **软件编程**：在STM32F103ZET6上，我们可以使用HAL库或者LL库来操作GPIO和定时器。发射超声波时，通过定时器配置一个特定宽度的高电平脉冲驱动发射器；接收回波时，利用输入捕获功能（Input Capture）来测量从发送到接收的时间差。 - **输入捕获**：STM32的定时器具有输入捕获功能，可以在特定的信号边沿（上升沿或下降沿）记录时间戳，从而精确地测量脉冲的宽度或两个事件之间的时间间隔。在这个应用中，我们将在接收到回波的第一时间记录时间戳，然后与发射超声波的时间戳进行比较。 3. **算法实现**：计算超声波往返时间并转化为距离。时间差乘以声速再除以2，即可得到目标距离。需要注意的是，由于声速受温度影响，实际应用中可能需要进行温度补偿。 4. **误差分析与优化**：实际应用中，可能存在多种误差源，如传感器精度、环境噪声、多路径反射等。可以通过增加采样次数并取平均值、滤波算法（如滑动平均或卡尔曼滤波）等方式提高测量精度。 实验10中的“输入捕获实验”可能就是针对这一过程的实践教学，旨在让学生了解如何利用STM32F103ZET6的输入捕获功能来测量超声波的往返时间，并最终实现测距功能。这个实验将涵盖硬件连接、软件编程、数据处理和误差分析等关键环节，帮助学习者深入理解微控制器在实际应用中的工作方式。 通过这个项目，你可以掌握STM32F103ZET6在超声波测距中的应用，包括微控制器的GPIO控制、定时器配置、输入捕获功能的使用以及简单的信号处理技术。这些知识对于从事单片机开发、嵌入式系统设计或是物联网应用开发的专业人士来说，都是非常重要的基础技能。