基于单片机的超声测距仪设计开题报告(标准格式).doc

毕业设计（论文）开题报告姓 名专业班级学 号指导教师题目类型工程设计题 目基于单片机的超声测距仪设计一、选题背景及依据1、选题的背景和依据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。2、选题目的和意义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。3、主要的参考文献和技术资料 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，2004，8 2 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，2003， 3 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，2002， 4 潘新民 微型计算机控制技术M 北京：人民邮电出版社出版 1999，6 5 景旭文，等超声测距的研究J华东船舶工业学院学报，1994,8 6 罗忠辉，黄世庆提高超声测矩精度的方法J机械设计与制造，2005,1 7 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，2004,4 8 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，2003,11 9 http:/www.21IC.com 10 /2、 主要设计（研究）内容、设计（研究）思想及拟采用的技术方案、解决的关键问题、工作流程1、设计内容 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。 2、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) 3、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4、研究思路和方法 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。5、解决的关键问题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； 方案初步拟定: 单片机系统:AT89C52单片机三、毕业设计（论文）工作进度安排第1周 熟悉题目要求，明确设计任务，查阅相关资料，选择单片机。第2周 学习单片机，查阅资料。第3周 学习单片机，完成方案论证，撰写开题报告。第4周 确定设计方案，完成开题报告，通过开题答辩。第5周 进一步优化、完善具体方案设计，进行硬件设计。第6周 进行必要的仿真，初步完成硬件的设计。第7周