單片機超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計方案和實現(xiàn)(開題報告)

1、開題報告課題題目：基于單片機超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)姓名：某某某學號：201015340325年級專業(yè)：2010 級通信工程學期：第7學期指導(dǎo)教師：某 某 某職稱：教授開題時間：2014.3.11海口經(jīng)濟學院信息工程學院本科畢業(yè)設(shè)計開題報告題 目基于單片機超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)一、選題目的及意義超聲波在測距方面具有以下突出的優(yōu)點：（ 1）環(huán)境介質(zhì)可為空氣、液體或固體等，適用范圍廣泛；（ 2）對外界光線和電磁場不敏感，可用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強等惡 劣環(huán)境中，可以降低勞動強度；（ 3）超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，費用低，信息處理簡單可靠，易于小型化和集成化；由于超聲波具有以上特

2、點被廣泛應(yīng)用于測量物體的距離、厚度、液位等領(lǐng)域。在超聲波探傷、自動泊車系統(tǒng)和倒車雷達系統(tǒng)中，超聲波測距有其重要的應(yīng)用。隨著雷達技術(shù)、激光技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展，超聲波技術(shù)也得到和不斷的更新和發(fā)展，超聲波技術(shù)己經(jīng)從最初的理論研究發(fā)展到大范圍地應(yīng)用在無損探傷、測溫、測距、流量測量、液體成分測量、巖體檢測等方面。在這期間，超聲波技術(shù)不斷得到完善并趨于成熟，與發(fā)達國家相比，目前我國所研制出的超聲波測距系統(tǒng)在性能方面有了很大的改善，但在精度等方面仍然很落后。高速度和高效率是現(xiàn)代化工業(yè)的標志，這些都是建立在高質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，精度作為高質(zhì)量的一個重要指標，需要加大力度對其進行研究。另外，我國正在使用的高精度超

3、聲測距系統(tǒng)大多從國外進口，很大程度制約了工業(yè)的發(fā)展，增加了工業(yè)生產(chǎn)線投資成本，由于工業(yè)發(fā)展以及經(jīng)濟成本的制約，在超聲波測距系統(tǒng)的研制和使用方面我國迫切的需要加大國產(chǎn)化的力度。因此，為了使我國的工業(yè)化生產(chǎn)與裝配立足國內(nèi)、走向世界，對超聲波測距系統(tǒng)精度和實時性問題進行研究具有很高的實際意義。二、選題設(shè)計的思路和方案1、設(shè)計思路根據(jù)所收集的單片機有關(guān)方面的資料，對所需設(shè)計的系統(tǒng)進行初步分析，選擇最有效的單片機系統(tǒng)，進一步對測量系統(tǒng)進行構(gòu)架，畫出測量原理圖，根據(jù)原理圖畫出結(jié)構(gòu)圖，并完善其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。并對整個系統(tǒng)進行檢測，逐步完善整個測量系統(tǒng)，直至測量精度達到要求2、設(shè)計方案2.1 總體方案設(shè)計：根據(jù)所收

4、集的單片機有關(guān)方面的資料，對所需設(shè)計的系統(tǒng)進行初步分析，選擇最有效的單片機系統(tǒng)，進一步對測量系統(tǒng)進行構(gòu)架，畫出測量原理圖，根據(jù)原理圖畫出結(jié)構(gòu)圖，并完善其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。并對整個系統(tǒng)進行檢測，逐步完善整個測量系統(tǒng)，直至測量精度達到要求。本系統(tǒng)采用超聲波往返時間檢測法，其原理是：超聲波從超聲波發(fā)射器發(fā)出，到達待測距離的物體后反射，最后被超聲波接收器接收。這之間的往返時間為t，超聲波在空氣中的傳播速度為v，所以根據(jù)物理學可知：待測距離為：L=vt/2往 返 時 間 t 很 容 易 測 量 ， 超 聲 波 在 空 氣 中 的 傳 播 速 度 可 由 如 下 公 式 直 接 算出： v=331.4+0.607

5、T (T 為測量環(huán)境溫度 )本超聲波測距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由以下幾部分構(gòu)成：單片機控制單元，超聲波發(fā)射器，超聲波接收器，測溫電路，顯示電路，報警電路。單片機控制單元發(fā)出40kHZ 的方波信號，信號傳輸至發(fā)射換能器，將方波信號轉(zhuǎn)換為超聲波信號超聲波發(fā)射器由多諧振蕩器和功率放大器組成，負責發(fā)射超聲波信號。超聲波接收器由回波放大接收電路及比較電路組成，回波放大接收電路負責將返回的超聲波接收并進行放大處理，比較電路負責對放大后的信號進行分析處理測溫電路由溫度傳感器組成，負責測量周圍環(huán)境溫度，以測出該環(huán)境下的超聲波傳輸速度顯示電路選擇使用LED 發(fā)光二極管構(gòu)成的LCD 液晶顯示屏。驅(qū)動方式有動態(tài)驅(qū)動和靜態(tài)驅(qū)動兩

6、種選擇，可根據(jù)需要進行選擇。報警電路由一個運算放大器，一個發(fā)光二極管組成。如果出現(xiàn)如距離過遠或干擾過大等接收不到返回信號的情況，報警電路工作，發(fā)光二極管亮起，出現(xiàn)警報。設(shè)計的簡易結(jié)構(gòu)圖如下2.2硬件設(shè)計：單片機的超聲波測距儀采用 51 單片機 +HC-SR04 超聲波傳感器 +WT588D 語音芯片 +數(shù)碼管顯示 +蜂鳴器設(shè)計而成三、選題相關(guān)支持條件（理論知識、軟件及硬件條件等）1、理論知識：通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)查閱基于單片機超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)相關(guān)的文獻，以及從教材中總結(jié)。2、硬件條件：51 單片機，結(jié)合自用的電腦、筆記本。四、選題預(yù)期達到的目標1.通過語音模塊播放出超聲波測到的當前距離，

7、例語音內(nèi)容為“ 3.93M?！?.每 3 秒自動播放一次3. 當超出超聲波的量程時會播放“已超出量程”。4.測量范圍： 2cm-4m 。五、進度安排（描述具體年月區(qū)間的研究進度及內(nèi)容等）：1. 2013 年 9 月 29 日至 10 月 12 日，學生選題，確定指導(dǎo)教師；2. 2013 年 10 月 13 日至 12 月 31 日，學生在與指導(dǎo)教師充分溝通的基礎(chǔ)上，確定畢業(yè)設(shè)計題目，對畢業(yè)設(shè)計（論文）背景調(diào)查及資料進行收集整理，并在此基礎(chǔ)上撰寫、確定開題報告；3. 2014 年 3 月 11 日：開題答辯，通過后開始進行相關(guān)資料、技術(shù)、工程的準備工作；4. 第 4 周至第 5 周（ 3 月 16 日至 29 日）：學習相關(guān)開發(fā)工具同時查閱本次設(shè)計相關(guān)論文資料就本次設(shè)計進行需求分析 ；5. 第 6 周至第 9 周（ 3 月 30 日至 4 月 26 日）：進行畢業(yè)實習，并根據(jù)分析階段所獲得相關(guān)文檔進行設(shè)計，并初步完成各個模塊的相關(guān)功能；6. 第 9 周（ 4 月 20 日至 26 日）：中期檢查；7. 第 10 周至第11 周（ 4 月 27 日至 5 月 10 日）：測試并完成各功能模塊,形成可運行的系統(tǒng)，并準備各項相關(guān)材料，書寫畢業(yè)設(shè)計（論文）；8. 第 12 周（ 5 月 11 日至 17 日）：畢業(yè)設(shè)計（論文）定稿與裝