便携式超声波测距系统设计开题报告

本科生毕业论文(设计)开题报告书题目:便携式超声波测距系统设计学生姓名:学号:专业班级:指导老师:2015年12月10日论文（设计）题目便携式超声波测距系统设计课题目的、意义及相关研究动态：目的和意义：超声波在介质中传播不易受干扰,方向性好,能量集中度高,传播距离远等特点经常被用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪。超声波测距是一种传统而实用的非接触测量方法，是利用超声波在媒质中的传播特性来实现对非声学量的测定。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限。在未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要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，以满足日益发展的社会需求。无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪超声波测距系统主要应用于汽车的倒车雷达、机器人自动避障行走、建筑施工工地以及一些工业现场。这些控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此深入研究超声波的产生与传播规律、研究超声波测距系统的原理、研发高效率收发电路对于超声波检测技术的发展具有十分重要的现实意义。研究动态：目前，超声波技术己经广泛的应用在机械制造、电子冶金、航海、航空、宇航、石油化工、交通等工业领域。此外在材料科学、医学、生物科学等领域中也占据重要地位。迄今为止，我国在超声的各个领域都开展了研究和应用，其中少数项目己接近或达到了国际水平。然而，国内在超声波测量精度方面较国外仍有差距，超声波测距专用集成电路的精度只能达到厘米级，能够满足一般工业测量的要求，但对于一些精度要求较高的测距场合就不适合了。然而，工业机器人的自动测距、导航系统、机械加工自动化装配及检测的需要以及信号处理技术和计算机技术的发展对超声波技术的测量精度要求越来越高，国内的超声波技术有待于在这方面加大研究力度，得到更大发展。课题的主要内容（观点）、创新之处：主要内容：本课题主要内容是设计一个超声波测距系统,该系统主要由主控制器模块、超声波发射模块、超声波接收模块和显示模块等四个模块构成。通过单片机的I/O口控制超声波发射电路发出40KHz的超声波，反射波经由超声波检测接收电路、放大电路送入单片机外部中断端，由于超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差，最终计算出超声波发生器到障碍物的实际距离,完成测距并在数码显示电路中显示。超声波测距电路可以由传统的模拟或者数字电路构建，但是基于这些传统电路构建的系统往往可靠性差，调试困难，可扩展性差，所以基于单片机的超声波测距系统被广泛的应用。创新之处：该系统是一种基于STC89C52单片机的超声波测距系统，它根据超声波在空气中传播的反射原理，以超声波传感器为检测部件，应用单片机技术和超声波在空气中的时间差来测量距离。使超声波测距仪能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离，并以数字的形式显示测量距离。该系统可实现3米内测距。本超声波测距仪的性能比较稳定，具有低成本、高精度、微型化数字显示的特点。研究方法、设计方案或论文撰写提纲：研究方法：根据设计要求并综合各方面因素，决定采用单片机作为主控制器，控制超声波的接收和发射，并用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成因为不同的超声波发生器产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，本设计要进行近距离测量，所以选用利用电气方式产生超声波的超声波发生器—压电式超声波换能器。设计方案：本设计主要是进行距离的测量和显示，设计中涉及到的内容较多，主要是将单片机控制模块、测距模块、4位数码管显示模块这几个模块结合起来。而本设计的核心是测距模块，其他相关模块都是在测距的基础上拓展起来的。测距模块的选择有两种方案，一种是选择红外线测距而另一种是选择超声波测距，最终选择最佳的测距方案是超声波测距，因为其有成本低、测量精度高等特点。完成期限和预期进度：完成期限：2015年11月10日～2015年12月20日：调研、开题、系统规划设计。2015年12月13日～2016年3月30日：毕业设计方案的详细设计与具体落实，毕业论文稿的撰写。2016年4月1日～2016年5月20日：毕业报告修订、毕业答辩申请及准备。预期进度：2015年11月10日～2015年12月17日：查阅资料，对课程设计进行初步规划并完成开题报告以及调研设计。2015年12月17日～2016年1月15日：整理资料，确定所设计测量系统的基本原理。对所选择的单片机系统进行学习和认知，以进行下一步设计。2016年1月16日～2016年2月10日：对测量系统进行数据校验,完善测量系统。2016年2月11日～2016年3月25日：撰写毕业设计说明书。2016年3月25日～2016年5月20日：毕业报告修订、毕业答辩申请及准备。主要参考资料：[1],曾屹.单片机原理与应用[M].长沙：中南大学出版社，2009.[2],周润景.基于Proteus的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.[3],张一斌，余建坤.单片机原理课程设计[M].长沙：中南大学出版社，2009.[4],周润景等.Proteus入门实用教程[M].北京：机械工业出版社，2007.[5],苏长赞.邹殿贵.红外线与超声波遥控.人民邮电出版社，2001[6],杨辉.大规模可编程逻辑器件与数字系统设计.北京航空航天大学出版社，2001[7],D.Chu.Phasedigitizingsharpenstiming28-32,July1988.指导教师意见：签名：年月日