基于單片機(jī)的超聲測(cè)距儀畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

資料資料.中北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)：學(xué)院、系： 信息與通信工程學(xué)院專業(yè)： 通信工程設(shè)計(jì)題目： 基于單片機(jī)的超聲測(cè)距儀設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師： 丁永紅2012年3月10日-總結(jié)資料-畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文獻(xiàn)綜述1、課題研究目的意義隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在傳感器中的應(yīng)用越來(lái)越廣。在人類文明的歷次產(chǎn)業(yè)革命中，傳感技術(shù)一直扮演著先行官的重要角色，它是貫穿各個(gè)技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，在人們可以想象的所有領(lǐng)域中，它幾乎無(wú)所不在。傳感器是世界各國(guó)發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一，在各國(guó)有關(guān)研究、生產(chǎn)、應(yīng)用部門的共同努力下，傳感器技術(shù)得到了飛速的發(fā)展和進(jìn)步。但就目前技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，人們可以具體利用的傳感技術(shù)還十分有限，因此，這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而又有無(wú)限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域［1］。超聲波測(cè)距與其它非接觸式的檢測(cè)方式方法相比，如電磁的或光學(xué)的方法它不受光線，被測(cè)對(duì)象顏色，電磁干擾等影響。超聲波對(duì)于被測(cè)物體處于黑暗，有灰塵，煙霧，電磁干擾，有毒等惡劣的環(huán)境有一定的適應(yīng)能力［2］。因此在液位測(cè)量，機(jī)械手控制，車輛自動(dòng)導(dǎo)航，物體識(shí)別等方面有廣泛應(yīng)用。特別是應(yīng)用于空氣測(cè)距，由于空氣中波速較慢，其回波信號(hào)中包含的沿傳播方向上的結(jié)構(gòu)信息很容易檢測(cè)出來(lái)，具有很高的分辯力，因而其準(zhǔn)確度也較其它方法高，而且超聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，信號(hào)處理可靠等特點(diǎn)［3］。超聲波是一種指向性強(qiáng)，能量消耗慢的波。它在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，可解決超長(zhǎng)度的測(cè)量［4］。超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦浴⒎瓷?、折射、干涉、衍射、散射與物理緊密聯(lián)系，應(yīng)用靈活。并且更適合與高溫、高粉塵、高濕度和高強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下工作。超聲波可用于非接觸測(cè)量，具有不受光、電磁波以及粉塵等外界因素的干擾的優(yōu)點(diǎn)，是利用計(jì)算超聲波在被測(cè)物體和超聲波探頭之間的傳輸來(lái)測(cè)量距離的，對(duì)被測(cè)目標(biāo)無(wú)損害［5］。而且超聲波傳播速度在相當(dāng)大圍與頻率無(wú)關(guān)。超聲波的這些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的重視。2、國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r社會(huì)在進(jìn)步，隨著經(jīng)濟(jì)生活的發(fā)展，隨著人們生活水平的提高，在當(dāng)今社會(huì)，車輛已經(jīng)逐漸成為了人們?nèi)粘Ｉ钪兄陵P(guān)重要的一部分，我們知道我們?cè)絹?lái)越離不開(kāi)汽車了，以車代步已經(jīng)成為生活的一部分。關(guān)于汽車的各種新技術(shù)也層出不窮，但是放眼望去，絕大多數(shù)的廠家和研究機(jī)構(gòu)的研究方向過(guò)多的集中在了設(shè)備本來(lái)已經(jīng)相當(dāng)高級(jí)的車上。而在平日的生活當(dāng)中我經(jīng)常會(huì)遇到這樣的問(wèn)題，如來(lái)到一個(gè)大型的停車場(chǎng)，要來(lái)購(gòu)物或者有非常著急的事情，但是卻往往找不到要停車的位置［6］。然而現(xiàn)在通常在有的有顯示空車位停車場(chǎng)當(dāng)中又不能智能引導(dǎo)汽車走到空著的車位。在這種特殊的情況下，有通常會(huì)發(fā)生各種各樣棘手問(wèn)題而束手無(wú)策，譬如：有很多車會(huì)堵在停車場(chǎng)門口處，又譬如浪費(fèi)了很長(zhǎng)時(shí)間找到車位又被其他車輛所占據(jù)，會(huì)導(dǎo)致打架的事情，直接導(dǎo)致家用車貨車的擱淺，引起極大的不便。再如長(zhǎng)時(shí)間駕駛后在沒(méi)有需要的停車位置的情況下停車休息，由于極度疲勞導(dǎo)致的貴重錢物丟失現(xiàn)象以及大型長(zhǎng)途貨車在停車場(chǎng)門口馬路很窄的情況下由于很多待于停車的車輛堵車引起的倒車不便等等。針對(duì)這些具體而實(shí)際的問(wèn)題提出解決方案，節(jié)約資源時(shí)間，所以我們做一個(gè)智能車輛引導(dǎo)系統(tǒng)更具有現(xiàn)實(shí)意義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，測(cè)距與識(shí)別問(wèn)題在工業(yè)中變得十分重要。例如，傳統(tǒng)的如鋼卷尺接觸式測(cè)量?jī)x器在測(cè)量一定距離時(shí)，這種儀器對(duì)高于3m的頂板安設(shè)困難，且測(cè)量不準(zhǔn)確；對(duì)于橫向變形量的測(cè)量，若安設(shè)于兩側(cè)之間，則妨礙人、車來(lái)往，如果不固定安設(shè)裝，則測(cè)量精度很低，難以監(jiān)測(cè)微小變形。在自動(dòng)化裝配、檢測(cè)、分類、加工與運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中，要對(duì)隨意放置的工件進(jìn)行作業(yè)，這就必須對(duì)工件的位置、形狀、姿勢(shì)、種類自動(dòng)地進(jìn)行判別，尤其在在工件運(yùn)輸過(guò)程中進(jìn)行識(shí)別，則問(wèn)題更為復(fù)雜與困難，因此人們急切需要各種非接觸式的測(cè)距儀［7］。我們目前的非接觸式測(cè)距儀常采用超聲波、激光和雷達(dá)，紅外線等。但激光和雷達(dá)測(cè)距儀造價(jià)偏高，紅外線測(cè)量距離又太短，不利于廣泛的普及應(yīng)用，在某些應(yīng)用領(lǐng)域有其局限性，相比之下，超聲波方法具有明顯突出的優(yōu)點(diǎn)：.對(duì)于設(shè)計(jì)停車場(chǎng)來(lái)說(shuō)，超聲波的傳播速度僅為光波的百萬(wàn)分之一，并且指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，因此可以直接測(cè)量較近目標(biāo)的距離，很合適；.針對(duì)停車場(chǎng)停車當(dāng)中有的車有天窗，是玻璃或其他透明物質(zhì)制的。超聲波對(duì)色彩、光照度不敏感，可適用于識(shí)別透明、半透明及漫反射差的物體（如玻璃、拋光體）；.停車場(chǎng)應(yīng)該是日夜工作的，超聲波對(duì)外界光線和電磁場(chǎng)不敏感，可用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強(qiáng)、有毒等惡劣環(huán)境中；.超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、費(fèi)用低、信息處理簡(jiǎn)單可靠，易于小型化與集成化，并且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。因此，超聲波方法作為非接觸檢測(cè)和識(shí)別的手段，已越來(lái)越引起人們的重視。在機(jī)器人避障、導(dǎo)航系統(tǒng)、機(jī)械加工自動(dòng)化裝配及檢測(cè)、自動(dòng)測(cè)距、無(wú)損檢測(cè)、超聲定位、汽車倒車、工業(yè)測(cè)井、水庫(kù)液位測(cè)量等方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用［8］。智能車輛引導(dǎo)系統(tǒng)是近年來(lái)隨著汽車在生活中的普及而發(fā)展起來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。有效的車輛探測(cè)裝置對(duì)智能車輛引導(dǎo)系統(tǒng)的后續(xù)設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。超聲傳感器是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變同頻率的其他形式的能的器件［9］。超聲檢測(cè)的原理主要是利用超聲波作為載體，即通過(guò)超聲在媒質(zhì)中的傳播、散射、吸收、波形轉(zhuǎn)換等，提取反映媒質(zhì)木身特性或部結(jié)構(gòu)的信息，達(dá)到檢測(cè)媒質(zhì)性質(zhì)、物體形狀或幾何尺寸、部缺陷或結(jié)構(gòu)的目的。我國(guó)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是從無(wú)到有，從低級(jí)階段逐漸發(fā)展到應(yīng)用普及的現(xiàn)階段水平。超聲波檢測(cè)儀器的研制生產(chǎn)，也大致按此規(guī)律發(fā)展變化［10］。五十年代，我國(guó)開(kāi)始從國(guó)外引進(jìn)超聲波儀器，多是笨重的電子管式儀器。如英國(guó)的UCT-2超聲波檢測(cè)儀，重達(dá)24Kg，各單位積極開(kāi)展試驗(yàn)研究工作，在一些工程檢測(cè)中取得了較好的效果。五十年代末六十年代初，國(guó)科研單位進(jìn)口了波蘭產(chǎn)超聲儀，并進(jìn)行仿制生產(chǎn)。隨后，同濟(jì)大學(xué)研制出CTS—10型非金屬超聲檢測(cè)儀，也是電子管式，儀器重約20Kg，該儀器性能穩(wěn)定，波形清晰。但當(dāng)時(shí)這種儀器只有個(gè)別科研單位使用，建工部門使用不多。直至七十年代中期，因無(wú)損檢測(cè)技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段，未推廣普及，所以儀器沒(méi)有多大發(fā)展，仍使用電子管式的UCT-2,CTS—10型儀器。1976年，國(guó)家建委科技司主持召開(kāi)全國(guó)建筑工程檢測(cè)技術(shù)交流會(huì)后，國(guó)家建委將混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，組織全國(guó)6個(gè)單位協(xié)作攻關(guān)。從此，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入有計(jì)劃，有目的的研究階段。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體元件逐漸代替了電子管器件，更有利于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的推廣普及。如羅馬尼亞N2701型超聲波測(cè)試儀，是由晶體管分立元件組成，具有波形和數(shù)碼顯示，儀器重量10Kg。七十年代，英國(guó)CN.S公司推出僅有3.5Kg重的PLJNDIT便攜式超聲儀⑴］。1978年10月，中國(guó)建筑科學(xué)院研制出JC-2型便攜式超聲波檢測(cè)儀。該儀器采用TTL線路，數(shù)碼顯示，儀器重量為5Kg。同期研制出的超聲檢測(cè)儀器還有SC-2型，CTS-25型，SYC-2型超聲波檢測(cè)儀。從此，我國(guó)有了自己生產(chǎn)的超聲波儀器，為推廣一應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。隨著檢測(cè)技術(shù)研究的不斷深入，對(duì)超聲檢測(cè)儀器的功能要求越來(lái)越高，單數(shù)碼顯示的超聲檢測(cè)儀測(cè)讀會(huì)帶來(lái)較大的測(cè)試誤差。進(jìn)一步要求以后生產(chǎn)的超聲儀能夠具有雙顯及帶有單板機(jī)的微處理功能。隨后具有檢測(cè)、記錄、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理與分析等多項(xiàng)功能的智能化檢測(cè)分析儀相繼研制成功。超聲儀研制呈現(xiàn)一派繁榮景象［12］。其數(shù)字和波形都比較清晰穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單.，可靠性高，具有斷電存儲(chǔ)功能，其串口可以方便用戶對(duì)儀器的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理及有關(guān)程序的開(kāi)發(fā)。與國(guó)同類產(chǎn)品相比，設(shè)計(jì)新穎合理，功能齊全，在儀器設(shè)計(jì)上有重大突破和創(chuàng)新，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。目前，計(jì)算機(jī)市場(chǎng)價(jià)格大幅度下降，采用非一體化超聲波檢測(cè)儀器，計(jì)算機(jī)可發(fā)揮它一機(jī)多用的各種功能，實(shí)際上是最大的節(jié)約。過(guò)去那種全功能的儀器設(shè)置，還不如單獨(dú)的超聲儀，計(jì)算機(jī)可充分發(fā)揮各自特點(diǎn)。高智能化檢測(cè)儀器只能滿足檢測(cè)條件，使用環(huán)境，重復(fù)性測(cè)試容等基木情況一樣，才可充分發(fā)揮其特有功能。儀器設(shè)計(jì)也應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，才能滿足用戶的要求。［13］綜上所述，我國(guó)超聲波儀器的研制與生產(chǎn)，有較大發(fā)展，有的型號(hào)已超過(guò)國(guó)外同類儀器水平目前常用的超聲傳感器有兩大類，即電聲型與流體力型。電聲型主要有：1壓電傳感器；2磁致伸縮傳感器；3靜電傳感器。流體動(dòng)型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。由于工作頻率與應(yīng)用目的不同，超聲傳感的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在超聲檢測(cè)和診斷中習(xí)慣上都超聲傳感器稱作探頭，而工業(yè)中采用的流體動(dòng)力型傳感器稱為“哨”或“笛”［14］。電子測(cè)距儀要求測(cè)量圍在0.10?5.00m,測(cè)量精度1cm,測(cè)量時(shí)與被測(cè)物體無(wú)直接接觸，能夠清晰穩(wěn)定地顯示測(cè)量結(jié)果。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，公式L=(4t/2)*C簡(jiǎn)單易算，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。超聲波測(cè)距器，可以應(yīng)用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控，也可用于液位、井深、管道長(zhǎng)度的測(cè)量等場(chǎng)合［15］。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求。所以就順其自然的選擇用超聲波探測(cè)儀來(lái)進(jìn)行探測(cè)停車位是否有車了。參考文獻(xiàn)：［1］瑩.基于單片機(jī)的超聲測(cè)距系統(tǒng)［M］.碩士學(xué)位論文.：華中科技大學(xué)，2004［2］羅忠輝，黃世慶.提高超聲測(cè)距精度的方法叫］.：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009年1月第1期：22-23［3］史曉華，杜新培.超聲波測(cè)距系統(tǒng)［M］.：科技廣場(chǎng)，ScienceMosaic,2008年05期：18-19［4］周應(yīng)華，蔡雪梅，燕飛.超聲測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.：裝備制造技術(shù)，EquipmentManufacturingTechnology,2008年11期：19-22［5］童峰，許水源，許天增.一種高精度超聲波測(cè)距處理方法叫］.：大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，JournalofXiamenUniversity(NaturalScience),2004年7月，第37卷，第4期：30-31[6]文祥.基于單片機(jī)的超聲測(cè)距系統(tǒng)[M].碩士學(xué)位論文.：大學(xué).2007[7]力.略論我國(guó)非金屬超聲波檢測(cè)儀器的發(fā)展?fàn)顩rJ].：工程質(zhì)量，1998年01期：8-10[8]胡永峰，石景波.一種應(yīng)用于超聲波檢測(cè)中的自相關(guān)算法J].：現(xiàn)代電子技術(shù)，2005(2):10-12[9]仲明，簡(jiǎn)盈，王躍科.大作用距離超聲波傳感技術(shù)研究[