基于單片機(jī)超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)(開題報告)

1、?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院信息工程學(xué)院通信工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計開 題 報 告課題題目：基于單片機(jī)超聲波測距系統(tǒng)的 設(shè)計和實現(xiàn) 姓 名： 某某某 學(xué) 號： 年級專業(yè)： 2010級通信工程 學(xué) 期： 第7學(xué)期 指導(dǎo)教師： 某 某 某 職 稱： 教授 開題時間： 2014.3.11 ?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計開題報告題 目 基于單片機(jī)超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)1、 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(qiáng)等惡 劣環(huán)境中，可以降低勞動強(qiáng)度；

2、0;（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?yán)走_(dá)系統(tǒng)中，超聲波測距有其重要的應(yīng)用。隨著雷達(dá)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(dá)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(biāo)志

3、，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(biāo)，需要加大力度對其進(jìn)行研究。另外，我國正在使用的高精度超聲測距系統(tǒng)大多從國外進(jìn)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(jì)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(jìn)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(jī)有關(guān)方面的資料，對所需設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行初步分析，選擇最有效的單片機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步對測量系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)架，畫出測量原理圖，根據(jù)原理圖 畫出

4、結(jié)構(gòu)圖，并完善其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。并對整個系統(tǒng)進(jìn)行檢測，逐步完善整個測量系統(tǒng)， 直至測量精度達(dá)到要求2、設(shè)計方案2.1 總體方案設(shè)計： 根據(jù)所收集的單片機(jī)有關(guān)方面的資料，對所需設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行初步分析，選擇最有效的單片機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步對測量系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)行檢測，逐步完善整個測量系統(tǒng)， 直至測量精度達(dá)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(dá)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

5、為v，所以根據(jù)物理學(xué)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+0.607T (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(jī)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(jī)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(fù)責(zé)發(fā)射超聲波信號。超聲波接收器由回波放大接收

6、電路及比較電路組成，回波放大接收電路負(fù)責(zé)將 返回的超聲波接收并進(jìn)行放大處理，比較電路負(fù)責(zé)對放大后的信號進(jìn)行分析處理     測溫電路由溫度傳感器組成，負(fù)責(zé)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)動兩種選擇，可根據(jù)需要進(jìn)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(yuǎn)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。

7、 設(shè)計的簡易結(jié)構(gòu)圖如下    2.2 硬件設(shè)計：單片機(jī)的超聲波測距儀采用51單片機(jī)+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(jī)超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)相關(guān)的文獻(xiàn)，以及從教材中總結(jié)。2、硬件條件：51單片機(jī)，結(jié)合自用的電腦、筆記本。四、選題預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)1.通過語音模塊播放出超聲波測到的當(dāng)前距離，例語音內(nèi)容為“3.93米”。 2.每3秒自動播放一次3.當(dāng)超出超聲波的量程時會播放“已超出量程”。4.測量范圍：2cm-4m

8、。五、進(jìn)度安排（描述具體年月區(qū)間的研究進(jìn)度及內(nèi)容等）：1. 2013年9月29日至10月12日，學(xué)生選題，確定指導(dǎo)教師；2. 2013年10月13日至12月31日，學(xué)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(jìn)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(jìn)行相關(guān)資料、技術(shù)、項目的準(zhǔn)備工作；4. 第4周至第5周（3月16日至29日）：學(xué)習(xí)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(jìn)行需求分析 ；5. 第6周至第9周（3月30日至4月26日）：進(jìn)行畢業(yè)實習(xí)，并根據(jù)分析階段所獲得相關(guān)文檔進(jìn)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(zhǔn)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