基于單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)(開題報(bào)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(jì)開 題 報(bào) 告課題題目：基于單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 姓 名： 某某某 學(xué) 號(hào)： 年級(jí)專業(yè)： 2010級(jí)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(shí)間： 2014.3.11 海口經(jīng)濟(jì)學(xué)院信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目 基于單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)1、 選題目的及意義超聲波在測(cè)距方面具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)： （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(duì)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(dòng)強(qiáng)度；

2、0;（3）超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，費(fèi)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(diǎn)被廣泛應(yīng)用于測(cè)量物體的距離、厚度、液位等領(lǐng)域。在超聲波探傷、自動(dòng)泊車系統(tǒng)和倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)中，超聲波測(cè)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(cè)溫、測(cè)距、流量測(cè)量、液體成分測(cè)量、巖體檢測(cè)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(cè)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(gè)重要指標(biāo)，需要加大力度對(duì)其進(jìn)行研究。另外，我國正在使用的高精度超聲測(cè)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(cè)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(duì)超聲波測(cè)距系統(tǒng)精度和實(shí)時(shí)性問題進(jìn)行研究具有很高的實(shí)際意義。二、選題設(shè)計(jì)的思路和方案1、設(shè)計(jì)思路 根據(jù)所收集的單片機(jī)有關(guān)方面的資料，對(duì)所需設(shè)計(jì)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(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)架，畫出測(cè)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，逐步完善整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)， 直至測(cè)量精度達(dá)到要求2、設(shè)計(jì)方案2.1 總體方案設(shè)計(jì)： 根據(jù)所收集的單片機(jī)有關(guān)方面的資料，對(duì)所需設(shè)計(jì)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(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)架，畫出測(cè)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，逐步完善整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)， 直至測(cè)量精度達(dá)到要求。 本系統(tǒng)采用超聲波往返時(shí)間檢測(cè)法，其原理是：   超聲波從超聲波發(fā)射器發(fā)出，到達(dá)待測(cè)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(shí)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(cè)距離為：L=vt/2   往返時(shí)間t很容易測(cè)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(cè)量環(huán)境溫度)本超聲波測(cè)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(cè)溫電路，顯示電路，報(bào)警電路。 單片機(jī)控制單元發(fā)出40kHZ的方波信號(hào)，信號(hào)傳輸至發(fā)射換能器，將方波信號(hào) 轉(zhuǎn)換為超聲波信號(hào)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(hào)。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(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行分析處理     測(cè)溫電路由溫度傳感器組成，負(fù)責(zé)測(cè)量周圍環(huán)境溫度，以測(cè)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(dòng)方式有動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)和靜態(tài)驅(qū)動(dòng)兩種選擇，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。   報(bào)警電路由一個(gè)運(yùn)算放大器，一個(gè)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(hào)的情況，報(bào)警電路工作，發(fā)光二極管亮起，出現(xiàn)警報(bào)。

7、 設(shè)計(jì)的簡易結(jié)構(gòu)圖如下    2.2 硬件設(shè)計(jì)：單片機(jī)的超聲波測(cè)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(jì)而成三、選題相關(guān)支持條件（理論知識(shí)、軟件及硬件條件等）1、理論知識(shí)：通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)查閱基于單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)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(cè)到的當(dāng)前距離，例語音內(nèi)容為“3.93米”。 2.每3秒自動(dòng)播放一次3.當(dāng)超出超聲波的量程時(shí)會(huì)播放“已超出量程”。4.測(cè)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(jì)題目，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(bào)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(xiàng)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(shí)查閱本次設(shè)計(jì)相關(guān)論文資料就本次設(shè)計(jì)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(shí)習(xí)，并根據(jù)分析階段所獲得相關(guān)文檔進(jìn)行設(shè)計(jì)，并初步完成各個(gè)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(cè)試并完成各功能模塊,形成可運(yùn)行的系統(tǒng)，并準(zhǔn)備各項(xiàng)相關(guān)材料，書寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）；8. 第12周（5月11日