基于单片机的智能测距系统设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告题 目：基于单片机的智能测距系统设计 学生姓名： XXX 专 业： XXXXXXXXXXXX 班 级： XXXXX 学 号： XXXXXXX 指导教师： XXX 20XX年 X月 X 日研究（设计）意义 随着科学技术的快速发展，超声波测距仪的应用越来越广泛。但就目前的技术水平来说，人们可以利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景技术及产业领域。展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要而且有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日常发展的社会需求。现在超声波测距系统越来越注重其实用性，因此现在单片机和超声波测距系统开始紧密结合起来。比如说，汽车内置的倒车防撞系统，潜水艇的音波发射系统，医学器械的探伤系统等等，现在都在大量使用单片机来完成其各个任务。这说明，现在在超声波测距方面，单片机的使用正在成为主流。这可归结为两个原因：一是单片机的成本低廉，对于现如今测距系统在很多领域都大量使用的形式下，单片机所节省的制作成本可以更好地用于其它方面，大大提高了社会资源的合理分配：二是单片机系统方便快捷，现在所使用的单片机系统，绝大部分都可以实现程序的修改，因此单片机的使用使测距系统更能体现其灵活性，也使设计出的单片机系统能广泛适用于各个领域。对于现如今高速发展的科学技术和越来越智能化的社会生活来说，超声波测量技术还需要不断发展，来满足社会进步的需耍。现阶段的超声波测距还没有到达顶峰，还有很大的发展空间，而怎样实现超声波测量技术的更智能化，更实用性，是今后超声波测量技术的发展方向。举例来说，目前，军事领域中，潜水艇的超声波测距系统还需要完善其隐蔽性等性能;勘探领域中，还需要克服地形等环境因素所造成的影响;医学领域中，如超声波探伤技术，还需要进一步提高其测量精度。这些都是现在超声波测量技术的不完美之处，需耍进一步改进。毋庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其它的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，M距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。应用前景超声波在测距方面具有以下突出的优点：（1）环境介质可为空气、液体或固体等，适用范围广泛；（2）对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强等恶劣环境中，可以降低劳动强度；（3）超声波传感器结构简单，体积小，费用低，信息处理简单可靠，易于小型化和集成化；由于超声波具有以上特点被广泛应用于测量物体的距离、厚度、液位等领域。在超声波探伤、自动泊车系统和倒车雷达系统中，超声波测距有其重要的应用。随着雷达技术、激光技术、电子技术的发展，超声波技术也得到和不断的更新和发展，超声波技术己经从最初的理论研究发展到大范围地应用在无损探伤、测温、测距、流量测量、液体成分测量、岩体检测等方面。在这期间，超声波技术不断得到完善并趋于成熟，与发达国家相比，目前我国所研制出的超声波测距系统在性能方面有了很大的改善，但在精度等方面仍然很落后。高速度和高效率是现代化工业的标志，这些都是建立在高质量的基础之上，精度作为高质量的一个重要指标，需要加大力度对其进行研究。另外，我国正在使用的高精度超声测距系统大多从国外进口，很大程度制约了工业的发展，增加了工业生产线投资成本，由于工业发展以及经济成本的制约，在超声波测距系统的研制和使用方面我国迫切的需要加大国产化的力度。因此，为了使我国的工业化生产与装配立足国内、走向世界，对超声波测距系统精度和实时性问题进行研究具有很高的实际意义。国内外研究现状F.GALton在1876年进行了气哨实验，代表着人类第一次产生的高频声波。而我国于1956年开始超声的大规模研究。迄今，我国对超声已经广泛地在的各个领域得到发展和应用，特别要提出的是，其中一些项目能够与国际水平相接近。超声波测距与定位技术是关于声学以及仪器科学的综合性大学科，由超声波换能器、超声波发射和接收电路、控制电路等组成了利用超声波来测量距离值的精确测距智能报警系统。目前在各个领域中都得到了使用，并取得了很好的成果。 F.Devand，G.Hayward和J.Soraghan受蝙蝠在夜空中捕食启发，提出了一种具有独特优点的自适应超声成像聚焦系统，对超声成像中图象畸变的消除有重要价值，通过使用重叠的频率调制信号提高了超声图像的分辨率，而且使用了不同频率的超声波。基本理论基础是使用时间和频率信息并且通过改进的算法来解决频域中的合成干涉图，因此该超声成像系统在三维空间内有提高分辨率的特点。 国内一些学者也作了相关研究。同济大学设计了基于伪随机码的时延两步相关估计法。该方法采用PRBS(伪随机二进制信号序列)作为发送信号，通过求互相关函数确定传播时间，由此达到非常高的抗干扰能力。引入PRBS还节约了用于计算互相关函数通常所必需的乘法。此外还设想并实现了一个两步相关法以减少处理时间。借助于数学分析阐述了PRBS的生成、特点和参数选择，这些思路在测量装置上得以实现。通过用模拟的噪声信号进行的测试结果表明，测量装置具有很强的抗干扰能力。 目前，超声技术和扩频通信技术的结合在某些方面已经得到了应用。西北工业大学应用扩频原理设计了一种液位测量系统，可控声源被应用在其中。从国内外研究状况可以看出，影响超声波检测精度的因素是测量的超声波传输时间和超声波在介质中的传播速度。国内外的研究成果使得超声波检测的精度得到了提高，这些处理方法都得到了很好的效果。参考文献1王俊峰.理工科学生怎样做好毕业设计M.北京：电子工业出版社出版，20042朱善军.单片机接口技术及应用M.北京：北京航天航空大学出版社出版，20033区建昌.电子设备的电磁兼容性设计M.北京：电子工业出版社出版，20024潘新民.微型计算机控制技术M.北京：人民邮电出版社出版19995陈莹基于单片机的超声测距系统D华中科技大学硕士论文，20046隋卫平高精度实时超声测距技术研究D国防科学技术大学硕士论文，20037孙号.Proteus软件在设计电子电路中的应用J.仪表技术，2009，(8):7475.8景旭文. 超声测距的研究J华东船舶工业学院学报，1994,(8):24-269罗忠,黄世庆提高超声测矩精度的方法J机械设计与制造，2005,(1):57-58.10楼俊军.基于Proteus和Keil的单片机演奏乐曲的实现J.科技信息，2010,(23):49-50.11王文海，周欢喜.用Proteus实现51单片机的动态仿真调试J.IT技术，2006,(20):1011.研究内容利用超声波测距原理，出于低成本、高精度的目的，提出了一种基于AT89S52的超声波测距系统的设计方案，硬件部分采用AT89S52单片机作为控制器，主要有超声波发射电路、超声波接收电路、温度检测电路、LCD显示电路和报警电路在分析超声波测距原理的基础上，给出了实现超声波测距仪硬件设计电路图和软件设计流程图。该系统测量精度为lmm,测量范围为4mm-4m，完全能够满足本次设计要求。设计（研究）思想本系统采用超声波往返时间检测法，其原理是：超声波从超声波发射器发出，到达待测距离的物体后反射，最后被超声波接收器接收。这之间的往返时间为t，超声波在空气中的传播速度为v，所以根据物理学可知：待测距离为：L=vt/2往返时间t很容易测量，超声波在空气中的传播速度可由如下公式直接算出：v=331.4+0.607T(T为测量环境温度)拟采用的技术方案,本超声波测距系统的结构由以下几部分构成：单片机控制单元，超声波发射器，超声波接收器，测温电路，显示电路，报警电路。单片机控制单元发出40kHZ的方波信号，信号传输至发射换能器，将方波信号转换为超声波信号。超声波发射器由多谐振荡器和功率放大器组成，负责发射超声波信号超声波接收器由回波放大接收电路及比较电路组成，回波放大接收电路负责将返回的超声波接收并进行放大处理，比较电路负责对放大后的信号进行分析处理测温电路由温度传感器组成，负责测量周围环境温度，以测出该环境下的超声波传输速度显示电路选择使用LED发光二极管构成的LCD液晶显示屏。驱动方式有动态驱动和静态驱动两种选择，可根据需要进行选择。报警电路由一个运算放大器，一个发光二极管组成。如果出现如距离过远或干扰过大等接收不到返回信号的情况，报警电路工作，发光二极管亮起，出现警报。设计的简易结构图如下根据所收集的单片机有关方面的资料，对所需设计的系统进行初步分析，选择最有效的单片机系统，进一步对测量系统进行构架，画出测量原理图，根据原理图画出结构图，并完善其内部结构。并对整个系统进行检测，逐步完善整个测量系统，直至测量精度达到要求。设计出以单片机为核心控制声波测距仪系统，在广泛借鉴了各种设计的优点的同时，充分考虑设计中的各个环节，使用温度传感器准确测量出测距时的温度，计算出当时的声速速度；可较精确测量距离，并用LCD或LED显示测量数值，设置必要的保护功能。 其中拟解决的关键问题：1.超声波发射与接收电路的设计；2.如何将测温电路返回的数据准确传递到LCD显示单元；3.显示电路选择什么样的反向驱动器驱动PC口作为LCD的位选控制口来提高其显示亮度，使设计更完善；4.单片机的复位电路是使用上电自动复位的方式还是使用按键电平复位的方式；预期成果及提供形式 提交一