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《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，高精度测距技术广泛应用于机器人、智能家居、无人驾驶等领域。
本文旨在设计一个基于STM32单片机的高精度超声波测距系统，该系统通过超声波测距原理，实现对目标物体的精确测距。
二、系统设计要求1. 高精度：系统应具备高精度的测距能力，误差应控制在一定范围内。
2. 稳定性：系统应具有良好的稳定性，能够在不同环境下保持稳定的测距性能。
3. 实时性：系统应具备实时测距功能，能够快速响应并输出测距结果。
4. 易于集成：系统应易于与其他设备进行集成，方便实际应用。
三、硬件设计1. 主控制器：采用STM32单片机作为主控制器，负责整个系统的控制与数据处理。
2. 超声波传感器：选用高性能的超声波传感器，实现测距功能。
3. 电源模块：为系统提供稳定的电源，保证系统的正常工作。
4. 通信接口：根据实际需求，可扩展串口、I2C、SPI等通信接口，实现与其他设备的通信。
四、软件设计1. 驱动程序设计：编写超声波传感器的驱动程序，实现对传感器的控制与数据读取。
2. 数据处理程序：对读取的超声波数据进行处理，计算目标物体的距离。
3. 实时性处理：采用中断或定时器等方式，实现实时测距功能。
4. 通信程序设计：根据实际需求，编写与其他设备进行通信的程序。
五、系统实现1. 超声波传感器的工作原理是通过发送超声波并接收其反射回来的时间来计算距离。
系统通过STM32单片机的GPIO口控制超声波传感器的发送与接收。
2. 在软件设计中，通过编写驱动程序，实现对超声波传感器的控制与数据读取。
数据处理由STM32单片机进行计算，将读取的超声波数据进行处理，得到目标物体的距离。
3. 为了保证系统的实时性，采用中断或定时器等方式，实现实时测距功能。
当超声波传感器接收到反射回来的超声波时，中断或定时器触发，STM32单片机立即进行数据处理，并输出测距结果。
4. 根据实际需求，可扩展串口、I2C、SPI等通信接口，实现与其他设备的通信。
《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进步，测量技术在众多领域中的应用日益广泛。
高精度超声波测距系统，以其非接触式、测量速度快和成本低廉的优点，被广泛应用于智能机器人、车辆导航、无人机飞行控制等场景。
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，包括系统架构、硬件设计、软件设计以及实验结果分析等方面。
二、系统架构本系统采用STM32单片机作为主控制器，通过超声波传感器进行测距。
系统主要由STM32单片机、超声波传感器、电源模块、信号处理模块等部分组成。
其中，STM32单片机负责控制超声波传感器的发射与接收，以及处理测距数据；超声波传感器负责将超声波信号发送出去并接收反射回来的信号；电源模块为系统提供稳定的电源；信号处理模块用于对接收到的信号进行滤波、放大等处理，以提高测距精度。
三、硬件设计1. STM32单片机：选用性能稳定、功能强大的STM32系列单片机作为主控制器，负责控制整个系统的运行。
2. 超声波传感器：选用高精度的超声波传感器，具有灵敏度高、测量范围广等优点。
通过单片机的GPIO口控制传感器的发射与接收。
3. 电源模块：为系统提供稳定的电源，包括电池或外接电源两种供电方式。
4. 信号处理模块：对接收到的超声波信号进行滤波、放大等处理，以提高测距精度。
四、软件设计1. 初始化：对STM32单片机进行初始化设置，包括GPIO口、时钟等。
2. 控制超声波传感器：通过GPIO口控制超声波传感器的发射与接收，发送一定频率的超声波信号并等待接收反射回来的信号。
3. 信号处理：对接收到的信号进行滤波、放大等处理，然后通过ADC（模数转换器）将信号转换为数字信号。
4. 距离计算：根据测量的时间差（即超声波信号往返的时间），结合声速，计算出物体与传感器之间的距离。
5. 显示与输出：将测量的距离通过LCD或LED等方式显示出来，同时可通过串口或蓝牙等方式将数据传输到其他设备。
基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计一、本文概述随着科技的不断进步，超声波测距技术因其非接触性、高精度和快速响应等优点，在机器人导航、物体定位、无人驾驶等领域得到了广泛应用。
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，以满足现代工业与生活中对测距精度和实时性的高要求。
本文将首先介绍超声波测距的基本原理，包括超声波的传播特性、回声测距原理等。
接着，将详细阐述基于STM32单片机的超声波测距系统的硬件设计，包括超声波发射器、接收器、信号处理电路以及STM32单片机的选型与外围电路设计等。
在此基础上，本文将探讨软件设计的关键技术，如超声波发射与接收的时序控制、回声信号的处理算法以及距离计算的实现方法。
为了提高测距精度和稳定性，本文将重点研究信号处理算法的优化，包括滤波技术、阈值设定、时间测量精度提升等。
还将讨论系统校准方法，以减小环境因素对测距结果的影响。
本文将给出系统的实际测试结果，包括在不同距离和环境条件下的测距精度和响应速度。
通过实验结果的分析，验证所设计的基于STM32单片机的超声波测距系统的性能与可靠性，为相关领域的实际应用提供参考。
二、系统总体设计本系统以STM32单片机为核心，结合超声波传感器、信号处理电路、电源管理模块以及外设接口，构建了一个高精度超声波测距系统。
系统的设计目标是实现稳定、准确的距离测量，同时满足低功耗、小型化以及易于集成的要求。
STM32单片机凭借其高性能、低功耗和易于编程的特点，成为本系统的理想选择。
该单片机具备丰富的外设接口和强大的处理能力，可以满足超声波信号的处理、距离计算以及与其他模块的通信需求。
为了保证测距的精度和稳定性，本系统选择了高性能的超声波传感器。
该传感器具有发射和接收超声波信号的功能，通过测量超声波在空气中的传播时间，可以计算出目标与传感器之间的距离。
信号处理电路是系统的关键部分，负责接收和处理超声波传感器输出的信号。
本系统设计了专门的信号处理电路，包括放大电路、滤波电路和ADC转换电路等，以确保信号的稳定性和准确性。
基于电涡流原理的转速传感器的设计
牛薇;翁榕
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2011(000)002
【摘要】为了解决普通电涡流传感器进行转速测量时被测表面积小、测试距离受
限的问题，该传感器的设计主要考虑线圈参数对灵敏度、线性度和线性范围的影响。
该结构采用加入磁芯的方式，可以感受较弱的磁场变化，使磁导率变化增大而扩大测量范围。
【总页数】2页(P61-62)
【作者】牛薇;翁榕
【作者单位】中国电子科技集团公司第四十九研究所，黑龙江哈尔滨150001;中
国电子科技集团公司第四十九研究所，黑龙江哈尔滨150001
【正文语种】中文
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《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。
基于电涡流传感器的综合创新实验探索与实践作者：曹丙花淦方鑫来源：《中国教育技术装备》2022年第06期摘要以《工程教育认证标准》为指导思想，结合电子信息类专业培养方案对学生实践能力培养的要求，开展电涡流传感器的综合创新实验教学，探索如何将科研项目融入综合创新实验。
分别介绍综合实验的内容、开展方式以及考核方式等，教学结果表明，该模式对提高学生实践能力具有推动作用，对新形势下工程教育改革具有一定的借鉴作用。
关键词电涡流传感器;综合创新实验;单片机;电导率检测仪中图分类号：G642.0 文献标识码：B文章编号：1671-489X（2022）06-0146-04Exploration and Practice of Comprehensive Innovation Experiment based on Eddy Current Sensor//CAO Binghua， GAN FangxinAbstract Eddy current sensor comprehensive innovation ex-periments are explored based on the guiding ideology of Engi-neering Education Certification Standard and the requirementsof the training program of electronic information engineering to cultivate students’ practical ability. This paper introduces the content， development mode and assessment mode of com-prehensive experiment. The results show that this mode can promote the cultivation of students’ practical ability， and can be used for reference in the reform of Engineering Education under the new situation.Key words eddy current sensor; comprehensive innovation experiment; MCU; conductivity detector0 前言習近平总书记关于教育的重要论述中指出：“科技创新从未像今天这样深刻影响世界经济政治力量对比，且已成为国际竞争力的关键。
《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摘要：超声波测距技术是一种常用的非接触测距技术，具有测量范围广、分辨率高、稳定性好等特点。
本文通过使用STM32单片机，设计了一种高精度的超声波测距系统。
该系统主要由超声波发射电路、超声波接收电路、模数转换电路和STM32单片机控制电路组成。
通过对超声波信号的发射和接收，并利用模数转换器将模拟信号转换为数字信号，进而通过STM32单片机对距离进行计算和显示。
实验结果表明，该系统具有较高的测量精度和稳定性，能够满足高精度测距的需求。
关键词：超声波测距，STM32单片机，高精度，测量精度，稳定性1. 引言超声波测距技术是一种利用超声波在空气中的传播速度和传播时间来测量目标物体离超声波传感器的距离的技术。
该技术具有非接触、非破坏、测量范围广、分辨率高等特点，在物流、自动化控制、智能家居等领域得到广泛应用。
为了满足高精度测距的需求，本文设计了一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统。
2. 系统设计2.1 系统框图+----[超声波发射电路]----+| |超声波发射器————||+----[超声波接收电路]----|| |超声波接收器————|———————[模数转换电路]——————|———————[STM32单片机控制电路]2.2 超声波发射电路超声波发射电路由超声波发射器和驱动电路组成。
超声波发射器将电信号转换为超声波信号并发射出去。
驱动电路负责对超声波发射器进行驱动。
设计中采用了高频谐振电路作为超声波发射电路的驱动电路。
2.3 超声波接收电路超声波接收电路由超声波接收器和放大电路组成。
超声波接收器接收到超声波信号后将其转换为电信号，并通过放大电路将电信号放大。
设计中采用了能够满足高精度测距要求的超声波接收器和放大电路。
2.4 模数转换电路模数转换电路主要负责将模拟信号转换为数字信号。
设计中采用了高精度的模数转换器来完成此任务。
《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，人们对精确测量物体距离的需求越来越高。
为此，我们设计了一款基于STM32单片机的高精度超声波测距系统。
该系统结合了超声波传感器、微处理器、电子控制等技术，能够实现远距离、高精度的测距功能。
本文将详细介绍该系统的设计思路、实现方法及性能特点。
二、系统设计1. 硬件设计本系统主要由STM32单片机、超声波传感器、电源模块、信号处理电路等部分组成。
其中，STM32单片机作为核心控制器，负责控制超声波传感器的发射与接收，以及数据的处理与传输。
（1）STM32单片机：选用高性能的STM32系列单片机，负责控制整个系统的运行。
它能够实时控制超声波传感器的发射与接收，对接收到的信号进行处理与分析，以获得目标物体的距离信息。
（2）超声波传感器：采用高性能的超声波传感器，能够发出和接收超声波信号。
传感器通过发射超声波脉冲，根据回声的强弱和时间差来计算目标物体的距离。
（3）电源模块：为系统提供稳定的电源，确保系统在不同工作条件下能够正常运行。
（4）信号处理电路：对接收到的超声波信号进行滤波、放大等处理，以提高测距精度。
2. 软件设计软件设计主要包括系统初始化、超声波信号发射与接收、数据处理与传输等部分。
具体实现方法如下：（1）系统初始化：对STM32单片机进行初始化设置，包括时钟配置、GPIO口配置、中断配置等。
（2）超声波信号发射与接收：通过STM32单片机控制超声波传感器的发射与接收过程。
在发射时，单片机发出控制信号，使超声波传感器发出一定频率的超声波脉冲；在接收时，传感器接收到回声信号后，将信号传递给单片机进行进一步处理。
（3）数据处理与传输：单片机对接收到的超声波信号进行分析与处理，通过算法计算得到目标物体的距离信息。
同时，将测得的数据通过串口或其他通信方式传输至其他设备或进行显示。
三、性能特点基于STM32单片机的高精度超声波测距系统具有以下性能特点：（1）高精度：采用高性能的超声波传感器和先进的信号处理技术，使得系统具有较高的测距精度和稳定性。
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1. 引言超声波测距技术是一种常用的非接触性测量技术，具有测量范围广、分辨率高等优点，广泛应用于工业自动化、无人驾驶、智能家居等领域。
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，以满足快速、准确、可靠的测距需求。
2. 系统设计2.1 硬件设计超声波测距系统主要由超声波发射器、接收器和信号处理模块组成。
其中，超声波发射器用于发射超声波信号，接收器用于接收反射回来的超声波信号，信号处理模块用于处理接收到的信号并计算出测距结果。
2.2 超声波发射器超声波发射器采用压电陶瓷传感器作为能量转换元件，通过驱动电路将驱动信号转化为超声波信号并发射出去。
为了实现高精度的测距，超声波发射器需要具备较高的频率响应和较窄的方向性。
2.3 超声波接收器超声波接收器采用同样的压电陶瓷传感器作为能量转换元件，利用其能够将接收到的超声波信号转化为电信号。
为了实现高灵敏度的接收，超声波接收器需要具备较高的响应灵敏度和较低的噪声。
2.4 信号处理模块信号处理模块采用STM32单片机作为核心处理器，通过多通道模数转换器（ADC）将接收到的电信号转化为数字信号。
然后，通过数字信号处理算法对信号进行滤波、增益控制和时域分析等操作。
最后，利用测量原理计算出测距结果，并将结果显示在液晶显示器上。
3. 系统工作原理3.1 发射信号超声波发射器以一定的频率发射超声波信号，信号经过传播并与目标物体相互作用后，被目标物体反射回来。
3.2 接收信号超声波接收器接收到反射回来的超声波信号，并将其转化为电信号。
信号经过放大、滤波等处理后，送入信号处理模块。
3.3 信号处理信号处理模块使用STM32单片机对接收到的信号进行处理。
首先，通过ADC转化为数字信号。
然后，进行信号滤波，去除噪声和回波干扰。
接着，采用增益控制技术，对信号进行放大或衰减，以适应不同距离的测量需求。
电涡流式传感器实验电涡流传感器是一种非接触式的传感器，它基于电磁感应原理，用于检测金属零件表面的微小变形和缺陷。
在本实验中，我们将学习电涡流传感器的基本原理和设计，并使用LabVIEW软件来控制和获取传感器的数据。
实验器材：1. 电涡流传感器模块2. 信号发生器3. 示波器4. LabVIEW软件实验步骤：1. 将信号发生器连接到电涡流传感器的输入端口，并将其设置为正弦波输出。
调整信号发生器的频率和振幅，以使输出信号符合底部的要求。
在本实验中，我们将使用50kHz的频率和1Vpp的振幅。
2. 连接示波器到电涡流传感器的输出端口，并调整示波器的设置以显示传感器输出信号的波形。
您应该可以看到一个类似于正弦波的波形，其振幅随着金属零件距离传感器的表面越来越远而减小。
3. 使用实验提供的金属零件（可以是铝或钢），将其放在传感器的下方，并检查传感器输出信号的变化。
您应该看到传感器输出信号的幅值会随着金属零件离传感器表面的距离变化而变化。
当金属零件接近传感器的表面时，传感器输出信号的幅值将减小，反之亦然。
4. 使用LabVIEW软件创建一个程序，以实时控制和获取电涡流传感器的数据。
您可以使用LabVIEW的数据采集和图表绘制功能来显示传感器输出信号随时间的变化。
您还可以尝试使用基于信号处理的技术（例如傅里叶变换）来提取更多关于金属零件的信息。
实验结果：在进行此实验时，您应该能够了解电涡流传感器的基本原理和设计，并掌握使用LabVIEW软件控制和获取传感器数据的方法。
您还应该能够观察传感器输出信号的变化，这可以有助于识别金属零件的一些特征（例如尺寸、形状、瑕疵等）。
传感器课程设计电涡流位移传感器设计技术要求：1、量程： 0～20mm2、精度： 1mm3、激励频次： 1M Hz4、输入电压： 24V5、介质温度 : -50 ℃～ 250℃6、表面的粗糟度μ m～μ m7、线性偏差：＜± 2%8、工作温度：探头（ -20 ～120）℃，延伸电缆（ -20 ～120）℃，前置器（ -30 ～50）℃9、频次响应： 0～5KHz一、整体设计方案电涡流传感器能静态和动向地非接触、高线性度、高分辨力地丈量被测金属导体距探头表面的距离。
它是一种非接触的线性化计量工具。
电涡流传感器能正确丈量被测体（一定是金属导体）与探头端面之间静态和动向的相对位移变化。
电涡流传感器以其长久工作靠谱性好、丈量范围宽、敏捷度高、分辨率高、响应速度快、抗扰乱力强、不受油污等介质的影响、构造简单等长处。
依据下边的构成框图，构成传感器。
依据构成框图，详细说明各个构成部分的资料：（1）敏感元件：传感器探头线圈是经过与被测导体之间的互相作用，进而产生被测信号的部分，它是由多股漆包铜线绕制的一个扁平线圈固定在框架上构成，线圈框架的资料是聚四氟乙烯，其顺耗小，电性能好，热膨胀系数小。
（2）传感元件 : 前置器是一个能障蔽外界扰乱信号的金属盒子，丈量电路完整装在前置器中，并用环氧树脂灌封。
（3）丈量电路：本电路拟采纳晶体振子及其外头电路来产生振荡。
同时考虑到当采纳晶体振子构成正弦波振荡电路时，有众多的模拟因素需要办理。
如电路常数确实定，工作点的设定和负载阻抗的采纳等。
所以本电路将采纳由COMS反向器与晶体振子构成的最简单且稳固性高的电路，来产生频次为 1M的方波信号源。
二、电涡流传感器的基根源理2.1 电涡流传感器工作原理依据法拉第电磁感觉定律，当传感器探头线圈通以正弦交变电流 i 1时，线圈四周空间必定产生正弦交变磁场 H1，它使置于此磁场中的被测金属导体表面产生感觉电流，即电涡流，如图 2-2 中所示。
电涡流传感器测量位移特性设计报告电涡流传感器测量位移特性设计报告摘要：本设计根据金属位移量影响涡流效应的强弱，利用电涡流传感器测量出金属位移量引起的电压变化模拟信号，并作为AD采集卡的输入量，最终在上位机实现金属位移量和电压变化的动态显示。
本设计具有操作简单、精度高等特点。
关键词：AD采集卡，电涡流传感器，金属位移量，电压变化1 工作原理电涡流传感器采用的是感应电涡流原理,当带有高频电流的线圈靠近被测金属时,线圈上的高频电流所产生的高频电磁场便在金属表面上产生感应电流,电磁学上称之为电涡流。
电涡流效应与被测金属间的距离及电导率、磁导率、几何尺寸、电流频率等参数有关。
当线圈与金属体的距离发生变化时（除距离以外，所有的参数不变），电涡流传感器将位移量转换成电压变化的模拟信号送给AD采集卡，最终在上位机实现对金属位移量和电压变化的实时显示。
2硬件设计2.1系统框图金属位移量图2.1系统总体框图2.2 PCI8735介绍PCI8735是一种基于PCI总线的数据采集卡，可直接插在IBM-PC/AT或与这兼容的计算机内的任一PCI插槽中，主要应用于电子产品质量检测、信号采集、过程控制、伺服控制。
2.2.1 PCI8735的管脚定义图2.2 PCI8735管脚排列PCI8735引脚功能描述如下表：2.2.2 DS18B20技术性能描述1.转换器类型：AD73212.输入量程(InputRange)：±10V、±5V、±2.5V、0～10V3.转换精度：12位(Bit)有效位，第13位为符号位4.采样速率：最高系统通过率500KHz，不提供精确的硬件分频功能。
说明：各通道实际采样速率=采样速率/采样通道数5.模拟输入通道总数：32路单端，16路双端6.采样通道数：软件可选择，通过设置首通道(FirstChannel)和末通道(LastChannel)来实现的。
说明：采样通道数=LastChannel –FirstChannel+17.通道切换方式：首末通道顺序切换8.AD转换时间：<1.6us9.转换精度：12 位(Bit)有效位，第13位为符号位10.程控增益：1、2、4、8倍(AD8251)或1、2、5、10倍(AD8250)或1、10、100、1000倍(AD8253)11.模拟输入阻抗：10M?12.非线性误差：±1LSB13.系统测量精度：0.1%14.工作温度范围：-40℃～+85℃15.存储温度范围：-40℃～+120℃3 软件设计本系统采用Visual Basic 6.0语言编写，人机界面主要由三部分构成，第一部分是人工进行量程选择，第二部分是采集方式选择，包括间隔采集和连续采集两种方式；第三部分是数据统计显示区。
新型电涡流传感器测量电路设计电涡流传感器是一种能够将金属中的涡流效应转换为电信号的传感器，广泛应用于工业领域的位移、速度和金属表面缺陷等测量。
而新型电涡流传感器测量电路设计则是针对传感器测量信号处理的核心部分，其设计的好坏直接关系到传感器测量精度和稳定性。
这篇文章将从深度和广度的角度，全面评估新型电涡流传感器测量电路设计的关键要素，并探讨其在工业应用中的重要性。
1. 传感器原理及特点在进行新型电涡流传感器测量电路设计之前，首先需要了解传感器的工作原理和特点。
电涡流传感器利用涡流效应来检测金属表面的缺陷或测量金属零件的尺寸、形状等参数。
其工作原理是当金属表面被感应线圈的交变磁场影响时，会在金属内部产生涡流，并产生一个感应电动势，感应线圈测量出这个电动势，从而实现对金属的测量。
而新型电涡流传感器相比传统传感器具有更高的灵敏度、更快的响应速度和更广的测量范围。
2. 传感器测量电路设计要求在进行新型电涡流传感器测量电路设计时，需要考虑的关键要素包括信号放大、滤波、AD转换、数字信号处理等。
对于传感器的微弱信号，需要进行有效的放大处理，以提高信噪比和测量灵敏度；由于传感器信号可能存在噪声等干扰，需要设计合适的滤波电路来滤除杂散干扰，保证信号质量；另外，为了实现对信号的数字化处理和后续数据处理，还需要进行AD转换和数字信号处理的设计；对于工业现场的使用，还需要考虑电涡流传感器测量电路的稳定性和抗干扰能力。
3. 设计方案及优化在新型电涡流传感器测量电路设计中，可以采用多种电路设计方案来实现对传感器信号的高精度采集和处理。
常见的方案包括差动放大电路、滤波电路、高速AD转换电路等。
对于特定应用场景，可以根据实际需求选取合适的电路方案，并通过仿真、实验等手段对电路进行优化。
在差动放大电路中，可以采用低噪声、低偏置电流的运算放大器来实现微弱信号的放大，提高测量精度；在滤波电路中，可以采用低通滤波器来滤除高频噪声，保证信号的准确性。
《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，测距技术在许多领域得到了广泛的应用。
为了满足高精度、高效率的测距需求，本文设计了一种基于STM32单片机的高精度超声波测距系统。
该系统利用超声波的传播特性，结合STM32单片机的强大处理能力，实现了高精度的测距功能。
二、系统设计概述本系统主要由超声波发射模块、接收模块、STM32单片机以及上位机组成。
其中，STM32单片机作为核心控制器，负责控制超声波的发射与接收，以及与上位机进行通信。
三、硬件设计1. 超声波发射模块：采用高精度的超声波传感器，通过STM32单片机的控制，实现超声波的发射。
发射模块包括超声波传感器、驱动电路和发射电路。
2. 超声波接收模块：接收反射回来的超声波信号，并将其转换为电信号。
接收模块包括超声波传感器、信号处理电路和模拟数字转换器（ADC）。
3. STM32单片机：作为系统的核心控制器，负责控制超声波的发射与接收，处理接收到的信号，以及与上位机进行通信。
4. 上位机：用于显示测距结果，以及进行参数设置和系统控制。
上位机可以采用PC机或移动设备。
四、软件设计1. 初始化：对STM32单片机进行初始化设置，包括时钟配置、GPIO口配置、ADC配置等。
2. 超声波发射控制：通过STM32单片机控制超声波发射模块，发出固定频率的超声波信号。
3. 信号处理：接收模块将接收到的超声波信号转换为电信号后，通过ADC转换为数字信号，然后进行滤波、放大等处理，以提高信号的信噪比。
4. 测距计算：根据超声波的传播速度和传播时间，计算测距结果。
将传播时间与声速相乘，即可得到距离值。
5. 通信协议：STM32单片机与上位机之间采用串口通信协议进行数据传输。
上位机发送控制指令，STM32单片机根据指令执行相应的操作，并将测距结果发送给上位机。
6. 界面显示：上位机将测距结果显示在界面上，方便用户查看。
五、系统性能分析本系统具有以下优点：1. 高精度：采用高精度的超声波传感器和先进的信号处理技术，实现了高精度的测距功能。
6th International Conference on Information Engineering for Mechanics and Materials (ICIMM 2016)Research on the digital sensor based on STM32 for leakage currentYUAN Kai-hong(Hunan Railway Professional Technology College, ZhuZhou Hunan 412001) Keywords: STM32; CAN bus; leakage current; sensor; digital processingAbstract. n this paper, a new type of digital leakage current sensor based on STM32 platform is developed. It is in a high precision simulation based on leakage current sensor by digitization and improvement, using CAN bus for data communication, real-time display clear, has the ability to meet the independent and comprehensive treatment of treatment with multiple other the same sensor, accurate detection, response fast, safe and reliable data communication lines. Is a kind of current advanced digital sensor for leakage current.1.IntroductionElectrical safety problems are becoming more and more important with the railway electrification and a large number of electrical equipment and facilities on the locomotive. The insulation and leakage is an important indicator to monitor the electrical safety, through the strict implementation and relevant technical requirements of insulation, leakage, electrical defects can effectively monitor the power supply equipment, prevent leakage, short-circuit caused casualties and fire accidents. In order to ensure the electrical safety of locomotive, passenger car, real-time monitoring of leakage protection alarm and grounding protection technology, the leakage current of locomotive power supply bus and real-time monitoring of the situation, in case of leakage current or exceed the standard grounding protection action, stop the power output. At the same time, the former Ministry of Railways to wire and cable, electrical facilities on the locomotive insulation has made it clear that the requirements for testing in the depot and ensure delivery of good quality.The leakage current sensor of the embedded system is realized to detect the leakage current in the locomotive, and finally realize the automatic control. The most important feature is that it can detect and transform quickly and accurately, and transfer the digital information, which can be used for the analysis and processing of computer system. Foreign embedded system sensors used earlier, the technology is more mature, but due to the wide range of sensor applications, different requirements, strong market demand. The development of the CAN bus on board leakage current sensor based on STM32 platform is developed in this background. CAN bus mobile STM32 platform leakage current sensor is developed based on the simulation of the most advanced leakage current sensor to realize digital transformation, digital communication and the line number less, safety, high reliability CAN bus. Can be convenient to achieve multi-point detection centralized processing.2. System principleThis paper mainly studies the STM32 platform based on CAN bus digital leakage current detection sensor, leakage detection device solves the hardware system using the original locomotive block interface line, too much, the anti-interference ability is not strong, the problem of high failure rate. STM32 platform CAN bus digital leakage current detection sensor is connected through the CAN bus based communication lines connected in series together, greatly reduce the line number; at the same time the conversion of the A/D STM32 processor, reduce internal sensor hardware block.CAN bus leakage current detection digital sensor based on STM32 platform mainly detect parameters: the detection of leakage current range is 0~300mA, the detection accuracy is 1%, the linearity is 1%.© 2016. The authors - Published by Atlantis Press 1133. Hardware system designSTM32 is a micro controller based on CORTEX-M3 kernel, high performance, low cost and low power consumption. Its clock frequency of 72 MHz, to achieve high-end computing. Embedded FLASH 512KB program memory. Rich peripherals, ART, SPI and other serial interface as well as the maximum turnover rate of 18 PIO MHz. More important is that it has the fastest 1 TXS conversion speed of the dual 12 bit precision ADC, this fast acquisition, high performance of ADC is very suitable for the rapid acquisition and rapid processing of data, and the internal integration of dual CAN controller. It is only the CAN protocol V2.0A and V2.0B, the baud rate is up to 1MB/S, with 3 transmit email and 2 3 depth FIFO, with minimal C PU load to receive a large number of efficient packet processing. Based on the function of the appeal, so choose TM32 S as the main controller design.CAN is the controller area network (Area Network Controller, CAN) for short, is developed by the German BOSCH company, and eventually become an international standard. Is one of the most widely used field bus in the world. In recent years, it has high reliability and good error detection ability. It is widely used in the automobile computer control system and the environment temperature is bad, the electromagnetic radiation is strong and the vibration of the industrial environment.Leakage current tester pre purchase with CAN bus interface STM32 development board, so as to save the development cycle, and reduce the risk of early development. After the development board up through CAN communication, and then according to the actual size of the analog sensor, the installation of a small data processing unit. Complete analog signal acquisition and CAN communication.The whole communication frame is carried out by the host in real-time to poll each sub module. Each sub module has its own separate communication address to ensure that the data is not in conflict. Using CAN bus to transmit the information to avoid the faults caused by too much lead. CAN bus is a standard embedded industrial control network, has high reliability and good error detection ability of attention, is widely used in harsh environment temperature, strong electromagnetic radiation and vibration of large industrial environment.4. Device and experimentThe working principle of the system is in the boot device to collect train leakage current value, according to a single locomotive 4.7mA as the benchmark for judging train number as a device to determine whether the reference data leakage current; when the locomotive power supply system has a grounding device, current detection sensor detects the current signal at the same time, record and display, then according to the set locomotive leakage current alarm value and the detected leakage current value, if beyond recognition device will produce ground vehicle alarm and a display lamp; the recording time, leakage fault grounding flow value at the same time identification device, note indicating the grounding fault in the state of the locomotive.Experimental conditions: ambient temperature: room temperature. Experimental equipment: adjustable switching power supply (0-5A 0-150V), a large power wire wound resistor (40 /1500W), a leakage current sensor, a leakage current detector mainframe, a number of wires. Experimental analysis of two cases.（1）DC positive and negative wire (double line) all through the sensor simulation of leakage test, the wiring principle as shown in Fig.1.Fig.1. Wiring diagram of two line detection experiment114The experimental data are shown in tab. 1.Tab. 1 experimental record form (double line)Serial number V oltage（V）Switching powersupply current（mA）Instrument display leakagecurrent（mA）1 0.0 0.0 0.02 1.0 20 203 1.5 30 29~314 2.0 40 41~425 2.5 60 59~606 3.0 80 797 3.5 90 918 4.0 100 99~1019 4.5 110 10910 5.0 120 12011 5.5 130 128~12912 6.0 150 14813 6.5 160 160~16214 7.0 170 17015 7.5 180 180~18116 8.0 200 200~20117 8.5 210 21118 9.0 220 220~22119 9.5 230 229~23020 10 250 249（2）Only the DC line (single) simulation experiment through the leakage of the sensor, the wiring principle diagram as shown in Fig 2.Fig 2. The original single line diagramThe experimental data are shown in Tab.2.Tab. 2 experimental record form (single line)Serial number V oltage（V）Switching power supply current（mA）Instrument display leakagecurrent（mA）1 0.5 10 122 1.0 20 223 1.5 40 384 2.0 50 495 2.5 60 626 3.0 70 717 3.5 90 898 4.0 100 1029 4.5 120 12110 5.5 130 12911 6.0 150 15112 6.5 160 16013 7.0 170 17214 7.5 180 17915 8.0 200 20116 8.5 210 20917 9.0 220 22118 9.5 240 24019 10 250 2531155. ConclusionThrough the analysis of the principle of leakage project design of digital current sensor, hardware design and software design, and then through the actual leakage current detection, data show that the detection of preparation, high precision, convenient detection, the digital leakage current sensor has good application value.Fund support：Science research project of Hunan Provincial Department of Education（14C0756）--- Development of a CAN bus based on STM32 bus in vehicle leakage current detection digital sensorReferences[1] Wang Da-li. Hybrid braking system of electric vehicle based on CAN bus [J]. Instrument technique and sensor. 2013(11)：108-110[2]Yuan Kai-hong.Wei Li-jun.Tang Dong-mei. CAN bus on board leakage current digital sensor based on STM32 platform [J]. Sensors and micro systems. 2013，33(3)：118-120.[3]Tang Ya-ping. Wei Li-jun.Zhang Min-san. Research and application of leakage current digital sensor for locomotive [J]. 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2019年4月基于STM32的电涡流测距传感器设计
伍凯（安徽工程大学电气工程学院，安徽芜湖241000；合肥芯碁微电子装备有限公司，安徽合肥230000）
【摘要】电涡流式传感器是一款很经典的非接触式测量传感器。
它具有灵敏度高，对使用环境抗干扰力强等优点，在很多行业都得到广泛的应用。
本文介绍一种以STM32处理器为核心的电涡流传感器设计方案，可以将测量的数值直接显示出来，使得电涡流传感器更加数字化和智能化。
【关键词】电涡流传感器；STM32处理器；数字化；智能化
【中图分类号】TP212【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2019）04-0250-02
1引言
电涡流的物理现象由来已久,很早就已经有人对其进行研究。
近代以来,随着电子技术的快速发展,对电涡流效应的应用也上了一大台阶,形成了一种新型的非接触式测量传感器,即电涡流式传感器,它能非接触、高性能的测量被测金属导体距探头表面的距离。
近些年以来,电子技术的发展日新月异,各种各样的应用让人眼花缭乱,特别是出现了以微处理器为核心的结合了模数电路的一种新型的电涡流测量系统,使得传感器更加的数字化,方便了在实际中的使用。
本次设计的电涡流传感器包括信号发生模块,信号采集模块,STM32嵌入式处理器,人机交互模块等。
用最小二乘算法拟合模数转换器输出的电信号与测量距离之间的函数关系,结合实验数据推导出多项式方程,并将该方程存储于STM32处理器中;软件部分通过KeiluVision4编程实现。
2电涡流测距传感器的工作原理
在给传感器测量系统通电后,传感器的前置器内会产生一个高频激励信号I1,该激励信号传递给探头的信号发射线圈后,会在探头的线圈附近产生一个交变磁场H1。
在该线圈下方放置一个金属导体,根据法拉第电磁感应定律,产生的交变磁场H1会在该金属导体的表面产生一个感应电流I2,这种现象便称为电涡流现象,新产生的电涡流I2也会产生新的交变磁场H2,其方向与H1的方向相反。
这种新产生的H2对交变磁场H1的反作用,会使得电涡流传感器线圈的高频电流的幅度和相位发生很大程度的改变。
这种变化与金属导体的电导率σ、磁导率μ、激励电流频率f、线圈尺寸r、电流强度I以及线圈到金属导体的距离x有关。
实际测量中,所有参数保持不变,每次只改变其中某一个参数,则可得到阻抗Z与该参数间的唯一对应函数关系,再使用对应公式计算出该参数,其表达式为:Z=F(μ,σ,x,r,I,f)。
3测距传感器函数关系的确立
3.1概述
主要是确立模数转换器输出的电信号与探头所测得的距离之间的函数关系的确立,通过理论推导与大量实验数据相结合拟合出所需的函数关系方程,再将确立的函数方程存储到单片机中。
3.2最小二乘法建模原理
最小二乘法是一种简便的数学算法。
在数学中通过误差平方使误差达到最小值与寻找数学函数最佳的数据相匹配。
我们可以通过最小二乘法的方法可以快速得到解得未知的数据与函数,并且使解得的数据结果与所求实际的数学函数数据结果两者之间的误差平方和达到函数最佳的值。
实际测量中,得到的一系列离散型数据(x1,y1),(x2, y2)......(x m,y m)建立这些离散数据的数学函数模型,确立离散数据的函数关系为y=f(x),其中y a为函数的输出值,x a为函数的被测值。
从这些数据中可以找出n次多项式:
P(x)=h0+h1x+h2x2+…+h n x n(n<m)(1)根据最小二乘法这种算法,建立的传感器的数学模型,我们采用P(x)大致拟合了别测量的离散数据可以得到如下关系式:
ϕ(h0,h1,...,h n)=m
i=1
∑[px i-y i]2(2)
此即为最小二乘拟合多项式。
4电涡流测距传感器的总体设计方案4.1硬件设计
硬件系统框图如图1所示。
4.1.1STM32处理器的选取
本文选用意法半导体公司的STM32F103系列单片机, STM32的MCU融高性能、实时性、数字信号处理、低功耗、低
电压于一身。
4.1.2信号发生模块
信号发生模块由信号源电路、幅度放大电路和功率放大电路。
其中信号源电路用的是AD9833集成芯片,该芯片可以产生满足设计需要的正弦波信号;幅度放大电路采用AD8606集成芯片,由同相比例运算电路和反相比例运算电路组成;功率放大电路采用的是互补功率放大电路。
4.1.3信号采集模块
信号采集模块由仪表放大电路、整流电路、模数转换电路组成。
其中仪表放大电路由AD6202放大器配合外围电路组成;整流电路由AD8606集成芯片配合外围电路组成;模数转换电路由TXB0106和MAX11636组成。
4.1.4人机交互模块
本设计使用RS232电路由MAX3232芯片结合外围电路组成,主要目的是:从串口发出命令经USB到RS232再到STM32,这样就可以读取之前所有测量后保存在FLASH里的数据,做到精准数据查询。
4.2软件
设计
图1系统硬件设计框图
论述250
2019年4月
该系统应用程序在PC 机上编写,首先在KeiluVision4环境下运行成功后再送入仿真器内仿真调试,并达到预期要完成的功能后,用编程器将程序写入STM32内部的EPROM 进行独立运行。
整体流程图如图2所示。
5总结
本文主要致力于设计一款电涡流传感器,能实现测量数据的实时显示,还能将大量数据存储起来,计算机通过RS232串口可以读取存储的数据。
随着数字电路的迅速发展,出现了以单片机、DSP 等微处理器为核心的数模结合的电涡流测量电路,极大提高了测量电路的精度和自适应能力。
传感器与微处理器的结合形成的智能化传感系统再采用强大的软件优势来赋予传感器更加数字化和智能化的功能。
参考文献
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[4]徐洋,马跃.STM32F103系列微控制器在应用编程技术研究[J].单片机与嵌入式系统应用,2013,13(8).
[5]王美燕.基于单片机的电涡流式微位移传感器测量系统的研究[D].东华大学,2013,1.
收稿日期：
2019-3-14
图2主程序流程图
非线性编辑系统中的数字视频压缩技术探讨
蒋
杰（长兴传媒集团，浙江湖州313100）
【摘要】目前对于非线性编辑系统条件下的数字视频压缩技术的算法很多，
而应用于节目的数字视频压缩算法主要有Motion JPEG 和MPEG -2P@ML 两种。
本次研究对上述的两种方法进行了比较，
对于目前非线性编辑系统中的数字视频压缩过程中因格式不兼容而带来的问题进行了简要探讨并给出了相应的解决方法。
通过本文的阅读，希望能够给研究非线性编辑系统中数字视频压缩技术相关工作的研究人员提供一定的帮助和启发。
【关键词】非线性编辑系统；数字视频；
压缩技术【中图分类号】TN941.1【文献标识码】A 【文章编号】1006-4222（2019）04-0251-02
前言
数字视频技术目前在节目的录制、编辑和特效处理中都十分常见,能够给观众更好的观看体验。
但是在实际的视频存储管理和传输处理过程中,我们发现数字视频数据量非常巨大,基本上是一个天文数字,一般来讲,短短一秒钟的数字视频的大小就要达到几个G 的字节,这是一个相当恐怖的数据量,如果不对视频进行压缩处理,那么一个几十分钟的数字视频几乎无法完成储存和传输工作,所以数字视频的压缩技术是整个处理工作中的重中之重。
1基本概念
1.1非线性编辑
非线性编辑系统简称NLE ,它的概念通常是相对于线性编辑系统而言的,一般来讲,利用计算机、高速硬盘或者专业视频卡等对节目进行制作和处理的系统,我们就把它叫做非线性编辑系统。
1.2Motion JPEG
Motion JPEG 数字视频压缩算法主要是利用了人们的一个视觉习惯,当人眼观看图像的时候,相比于色彩的变化,肉
眼对亮度的变化会更加敏感,利用这样的一个视觉习惯,对数字视频中的每一帧图像都进行压缩,压缩的主要依据就是保留图像的亮度变化,弱化图像中的色彩变化,从而实现压缩数字视频的同时,在视觉上并不会发生变化。
从技术层面来讲,之所以Motion JPEG 算法能够实现数字视频压缩的同时保证视觉上无变化,是因为该技术在对每一帧的图像进行处理的时候,都会将图像分成亮度和色彩两个量化矩阵进行采样,将更多的数据留给亮度分量,而减少色度分量的数据,从而实现了对视频大小的压缩。
1.3MPEG-2P@ML
MPEG-2P@ML 算法的前身是MPEG-2算法,该算法最初的开发目的是用于视频数据传输,其特点并不适用于节目制作,主要的问题在于用该算法压缩的数字视频帧精度不高,而且在不断的压缩和解压缩的过程中,图像会出现失真,无法满足视频播放和编辑的要求。
经过相关的研究人员的不懈努力,在传统的MPEG-2的算法的基础上,增加了MPEG-2P@ML 子集,这次更新是具有划时代意义的,完美的解决了传统的MPEG-2算法在节目制作上存在的巨大问题,不仅保
论述251。
