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超声波测距仪发射接收电路与飞行时间测量.docx

资料介绍

:超声波测距仪——发射接收电路与飞行时间测量

1 项目概述

设计一个基于40kHz超声波换能器的测距仪,测量范围2cm—4m,精度±1cm。适用于倒车雷达、液位测量和机器人避障。

2 硬件设计

发射电路:40kHz超声波换能器由MCU的PWM驱动(40kHz方波,50%占空比),通过升压变压器(1:10)将驱动电压提升到120Vpp,增强发射功率。驱动脉冲数量为10个(250μs),减少余振时间。

接收电路:接收换能器→前置放大器(两级运放,总增益约2000倍)→带通滤波器(中心频率40kHz,带宽4kHz)→包络检波器(二极管+电容)→比较器(LM393,设定阈值)→MCU捕获中断。

MCU:STM32G030,定时器输出40kHz PWM驱动发射,输入捕获测量回波时间。

3 飞行时间测量

方法:MCU发射驱动脉冲的同时启动定时器→接收到回波信号时输入捕获中断→读取定时器计数值→计算飞行时间→距离=声速×时间/2。

声速补偿:使用DS18B20温度传感器测量环境温度,计算实际声速v=331.4+0.6×T(m/s)。


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