脉冲反射式超声波测距系统设计开题报告

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1、开题报告学号姓名指导教师题目脉冲反射式超声波测距系统设计课题内容：（研究现状、目标、意义等，空白不足可增加页面）历史上使用超声波来测量距离是从第二次世界大战时海军的声纳技术的发展开始。声纳是一种利用声波在水下测定目标距离和运动速度的仪器。经过几个世纪，科学家们对此反复研究，最终发现了超声波的原理。超声波测距应用于各种工业领域，如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识别等方面。超声波作为一种检测技术，采用的是非接触式测量，由于它具有不受外界因素影响，对环境有一定的适应能力，且操作简单、测量精度高等优点而被广泛应用。这些特点可使测量仪器不受被测介质的影响，大大

2、解决了传统测量仪器存在的问题,比如,在粉尘多情况下对人引起的身体接触伤害，腐蚀性质的被测物对测量仪器腐蚀,触电接触不良造成的误测等。此外该技术对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用,使用寿命加长，而且还降低了能量耗损，节省人力和劳动的强度。因此，利用超声波检测既迅速、方便、计算简单，乂易于实时控制，在测量精度方面能达到工业实用的要求。然而超声波测距在实际应用也有很多局限性。由于超声波在传播过程中，声压会随距离的增大而呈指数规律衰减，远目标的冋波信号幅度小、信噪比低，用固定阀值的比较器检测回波，可能导致越过门槛的时间前后移动，从而影响计时的准确性，这必然会影响到

3、测距的准确度。另外就是构成超声波传感器的压电陶瓷片在压电的双向转换过程中，存在惯性、滞后等现象，以及超声波脉冲在空气中传播本身及多重的反射路径，均导致回波信号被展宽，也使测量产牛较大的误差，影响了测距的分辨率。其他如温度，风速等也会对测量造成一定的影响。计量学在制造业中越来越重要。直接在机器上测量尤其能推动制造业的发展。目前为止大部分还是采用视觉的或触觉的测量方法。但是墙的厚度就不能用这些來测量，因此德国人把超声系统结合到机器设计出了测距方法。随着超声波的发展，早在2000年吋英国人就设计出了可观察、识别并测距的超声波集成系统。超声波测距是一种利用声波特性、

4、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法。由于超声波指向性好，能力消耗缓慢，在介质屮传播的距离较远，因而超声波经常被用于距离的测量,利用超声波检测距离设计比较简单，计算处理也比较简单,并且在测量精度方面也能达到日常使用要求。超声波是一种频率在20khz以上的声波，作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基木物理特性：反射、折射、干涉、衍射和散射，与物理联系紧密，应用灵活。并口更适合于高温、高粉尘、高湿度和强电磁干扰等恶劣环境下工作。无论从精度还是可靠性方面,超声波测距都做得比较好。利用超声波测距往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制。具有广

5、泛的应用前景。课题关键问题及难点：本设计主要采用STC89C52单片机作为主控芯片，能够实现超声波测距，数据显示，参数设置等功能。以下是超声波测距的要解决的关键问题：1、完成键盘的设计，分配好各个按键输入对应单片机各口的控制信息；2、完成数码管显示电路的设计，实现具体的控制、提示信息的显示；3、完成超声波测距电路的设计，使其能够准确测量距离；拟采取的方式、方法及计划进程安排(主要技术路线)：根据本次的课程设计系统拟采取的的方案如下系统结构框图:1、确定硬件系统的设计方案：(1)、选择主要控制芯片的单片机STC89C52;(2)、根据系统的功能要求确定选用的元

6、器件；(3)、分配单片机各个P口地址，以连接对应的元器件，方便控制；2、确定软件部分的设计方案：(1)、确定各部分模块对应要实现的功能，并根据连接图写出对应程序屮对应的控制信息，便于软件编写；(2)、用ke订软件编写程序，对应各模块功能模块化编写，便于程序的检查和调试;3、利用keil软件生成hex文件；4、用Protcl绘制原理图，在原理图的基础上进行绘制PCB图；5、使用Protus软件进行仿真调试；6、依照电路图，在电路板上焊接各元件，完成系统实物设计；7、将焊好的电路板反复进行硬件调试和系统整体调试，直到实现系统要求的预定功能。参考文献：[1]彭伟.

7、单片机C语言程序设计实训100例.电子工业出版社.2009年[2]吴运昌.模拟电子线路基础.广州：华南理工大学出版社，2004年[1]阎石.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，1997年[4]张晓丽等.数据结构与算法.北京：机械工业出版社，2002年[5]马忠梅ARM&Linux嵌入式系统教程•北京：北京航空航天大学出版社，2004年[6]李建忠.单片机原理及应用.西安：西安电子科技大学，2002年[7]韩志军等•单片机应用系统设计[M]•机械工业出版社，2004[8]周润景等.Proteus在MCS-51&ARM7系统中的应用百例[M]•电子工业出版社

8、,2006[9]马忠梅等•单片机的C语言应用程序设计