[经验]

【STM32F103试用体验】(五)箭矢、水弹测速器程序与理论性能

2018-11-11 21:11:32

3938 正点原子测速器红外测速

本文主要介绍测速器原理和测速器的程序，以及此测速器的理论上的性能和误差来源。个人知识有限，不对的地方还请多包涵。

一.测速器原理

此测速器测量飞行物体经过A、B两点的距离，以及所耗时间来计算物体的移动速度。距离的设置为两个测速传感器之间的距离。时间检测由飞行物体对两对红外收发管遮挡的时间差来实现。

二.测速程序

两传感器之间的实际距离为10cm，程序中设置为0.1m。红外遮挡检测由定时器捕获功能实现。使用两个通道分别捕获物体经过两传感器的时间点。然后相减得出物体通过时间。

GPIO初始化，这里使用的定时器5的两个捕获通道

中断优先级设置

定时器5的配置

测速器主程序

SuDuStructure.distance = 0.1;
LCD_Show();
while(1)
{
if(SuDuStructure.Capture_FinishFlag == 1)
{
temp = SuDuStructure.Capture_Period * (0XFFFF+1) + (SuDuStructure.Capture_CcrValue+1);
SuDuStructure.time = ((float)temp)/72;//us
if(SuDuStructure.time)
SuDuStructure.sudu = SuDuStructure.distance/(SuDuStructure.time/1000000);
LCD_Show();
SuDuStructure.Capture_FinishFlag = 0;
}
}

复制代码

参数显示程序

void LCD_Show(void)
{
char dispBuff[100];
LCD_Clear(WHITE);
Show_Str(60,30,200,24,"²âËÙÆ÷",24,0);
sprintf(dispBuff,"ËÙ¶È: %.2fm/s",SuDuStructure.sudu);
Show_Str(30,90,200,16,(uint8_t *)dispBuff,16,0);
sprintf(dispBuff,"¾àÀë: %.2fm",SuDuStructure.distance);
Show_Str(30,110,200,16,(uint8_t *)dispBuff,16,0);
sprintf(dispBuff,"Ê±¼ä: %.3fus",SuDuStructure.time);
Show_Str(30,130,200,16,(uint8_t *)dispBuff,16,0);
sprintf(dispBuff,"´ÎÊý1: %d",SuDuStructure.Capture1_times);
Show_Str(30,150,200,16,(uint8_t *)dispBuff,16,0);
sprintf(dispBuff,"´ÎÊý2: %d",SuDuStructure.Capture2_times);
Show_Str(30,170,200,16,(uint8_t *)dispBuff,16,0);
}

复制代码

捕获中断程序

void TIM5_IRQHandler(void)
{
if( TIM_GetITStatus ( TIM5, TIM_IT_Update) != RESET )
{
SuDuStructure.Capture_Period++;
if(SuDuStructure.Capture_Period>5493)//5S
{
SuDuStructure.Capture_StartFlag = 0;
SuDuStructure.Capture1_times = 0;
SuDuStructure.Capture2_times = 0;
}
TIM_ClearITPendingBit ( TIM5, TIM_FLAG_Update );
}
if( TIM_GetITStatus (TIM5, TIM_IT_CC3 ) != RESET)
{
if( SuDuStructure.Capture_StartFlag == 0 )
{
TIM_SetCounter( TIM5, 0 );
SuDuStructure.Capture_Period = 0;
SuDuStructure.Capture_CcrValue = 0;
SuDuStructure.Capture1_times = 0;
SuDuStructure.Capture2_times = 0;
SuDuStructure.Capture_StartFlag = 1;
}
SuDuStructure.Capture1_times++;
TIM_ClearITPendingBit (TIM5,TIM_IT_CC3);
}
if( TIM_GetITStatus (TIM5, TIM_IT_CC4 ) != RESET)
{
if((SuDuStructure.Capture_StartFlag == 1) && (SuDuStructure.Capture_FinishFlag == 0))
{
SuDuStructure.Capture_CcrValue = TIM_GetCapture4(TIM5);
SuDuStructure.Capture_StartFlag = 0;
SuDuStructure.Capture_FinishFlag = 1;
}
SuDuStructure.Capture2_times++;
TIM_ClearITPendingBit (TIM5,TIM_IT_CC4);
}
}

复制代码

三.测速器性能估算

对于此测速器而言，距离设置10cm固定不变。对于正点原子STM32精英开发板上的芯片来说，当AHB总线速度为72M时，APB1必须2分频。而APB1 Timer Cloks是由APB1*2得来的。所以定时器5的分辨率在14ns。可以测量的极限速度是7143Km/S。STM32虽然有中断咬尾等机制中断响应一流，但是两个时钟内能否挂起2个中断本人还真不是很了解，有明白人麻烦分享一下。

四.误差来源

1.两传感器距离误差
2.两对红外发射与接收之间的距离一致性上的误差，以及接收管对光的折射角度不同导致的误差
3.单片机时钟误差
4.接收板运放电路增益和频率特性差异导致的误差