基于單片機(jī)的智能測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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基于單片機(jī)的智能測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)五、系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果分析5.1測(cè)試環(huán)境與方法測(cè)試環(huán)境:室內(nèi)無(wú)風(fēng)環(huán)境,溫度25℃(聲速約346m/s);測(cè)試工具:直尺(精度1毫米)、示波器(用于驗(yàn)證回波信號(hào));測(cè)試方法:將系統(tǒng)固定在支架上,測(cè)量與障礙物(墻面)的距離,記錄系統(tǒng)顯示值與實(shí)際值的差異。5.2測(cè)試結(jié)果與誤差分析5.2.1測(cè)試結(jié)果實(shí)際距離(厘米)系統(tǒng)顯示值(厘米)誤差(厘米)1010.2+0.25050.5+0.5100101.0+1.0200201.8+1.8300303.0+3.0400404.5+4.55.2.2誤差分析系統(tǒng)性誤差:聲速受溫度影響(公式:\(v=331.5+0.6\timesT\),\(T\)為溫度℃),測(cè)試時(shí)溫度為25℃,聲速應(yīng)為346m/s,但程序中使用了340m/s,導(dǎo)致距離計(jì)算值偏大;隨機(jī)誤差:超聲波在傳播過(guò)程中受空氣流動(dòng)、障礙物表面粗糙度影響,導(dǎo)致回波信號(hào)不穩(wěn)定;測(cè)量誤差:定時(shí)器捕獲時(shí)間的精度(10kHz計(jì)數(shù)頻率,即0.1ms分辨率),導(dǎo)致距離測(cè)量誤差約1.7厘米(\(0.1ms\times346m/s/2=1.73厘米\))。5.2.3改進(jìn)措施溫度補(bǔ)償:添加溫度傳感器(如DS18B20),實(shí)時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度,修正聲速值;濾波處理:對(duì)多次測(cè)量結(jié)果取平均值,減少隨機(jī)誤差;提高定時(shí)器精度:增加預(yù)分頻系數(shù),提高計(jì)數(shù)頻率(如將計(jì)數(shù)頻率提高到100kHz,分辨率為0.01ms,距離誤差約0.17厘米)。六、結(jié)論與展望6.1結(jié)論本系統(tǒng)基于STM32F103C8T6單片機(jī),實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)測(cè)距、數(shù)據(jù)顯示、超限報(bào)警等功能,測(cè)試結(jié)果表明:測(cè)距范圍:0.1~4米,滿(mǎn)足中短距離場(chǎng)景需求;測(cè)量精度:±1~5厘米(未進(jìn)行溫度補(bǔ)償),可通過(guò)軟件優(yōu)化提高;成本:所有元件總成本約50元(含PCB板),具有較高的性?xún)r(jià)比;功耗:待機(jī)功耗約10mA(3.3V供電),適合電池供電場(chǎng)景。6.2展望功能擴(kuò)展:添加藍(lán)牙模塊(如HC-05),實(shí)現(xiàn)距離數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸(手機(jī)APP顯示);精度提升:更換為激光測(cè)距模塊(如TOF____),將測(cè)距精度提高到±1毫米;應(yīng)用擴(kuò)展:結(jié)合舵機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能,應(yīng)用于智能機(jī)器人;低功耗優(yōu)化:采用STM32的睡眠模式,降低待機(jī)功耗(目標(biāo):≤1mA)。參考文獻(xiàn)[1]王田苗,胡磊.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2019.[2]STMicroelectronics.STM32F103C8T6datasheet[Z].2021.[3]張毅.超聲波測(cè)距技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2018,44(5):89-92.[4]劉軍

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