基于单片机超声波测距系统的设计和实现(开题报告).doc

海口经济学院信息工程学院

通信工程专业毕业设计

开 题 报 告

课题题目：基于单片机超声波测距系统的
设计和实现
姓 名： 某某某
学 号： 201015340325
年级专业： 2010级通信工程
学 期： 第7学期
指导教师： 某 某 某
职 称： 教授
开题时间： 2014.3.11

海口经济学院信息工程学院
本科毕业设计开题报告
题 目
基于单片机超声波测距系统的设计和实现
一、 选题目的及意义
超声波在测距方面具有以下突出的优点： 
（1）环境介质可为空气、液体或固体等，适用范围广泛； 
（2）对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强等恶 劣环境中，可以降低劳动强度； 
（3）超声波传感器结构简单，体积小，费用低，信息处理简单可靠，易于小型化和集成化； 
由于超声波具有以上特点被广泛应用于测量物体的距离、厚度、液位等领域。在超声波探伤、自动泊车系统和倒车雷达系统中，超声波测距有其重要的应用。随着雷达技术、激光技术、电子技术的发展，超声波技术也得到和不断的更新和发展，超声波技术己经从最初的理论研究发展到大范围地应用在无损探伤、测温、测距、流量测量、液体成分测量、岩体检测等方面。在这期间，超声波技术不断得到完善并趋于成熟，与发达国家相比，目前我国所研制出的超声波测距系统在性能方面有了很大的改善，但在精度等方面仍然很落后。高速度和高效率是现代化工业的标志，这些都是建立在高质量的基础之上，精度作为高质量的一个重要指标，需要加大力度对其进行研究。另外，我国正在使用的高精度超声测距系统大多从国外进口，很大程度制约了工业的发展，增加了工业生产线投资成本，由于工业发展以及经济成本的制约，在超声波测距系统的研制和使用方面我国迫切的需要加大国产化的力度。因此，为了使我国的工业化生产与装配立足国内、走向世界，对超声波测距系统精度和实时性问题进行研究具有很高的实际意义。
二、选题设计的思路和方案
1、设计思路
根据所收集的单片机有关方面的资料，对所需设计的系统进行初步分析，选择最有效的单片机系统，进一步对测量系统进行构架，画出测量原理图，根据原理图 画出结构图，并完善其内部结构。并对整个系统进行检测，逐步完善整个测量系统， 直至测量精度达到要求
2、设计方案
2.1 总体方案设计：
根据所收集的单片机有关方面的资料，对所需设计的系统进行初步分析，选择最有效的单片机系统，进一步对测量系统进行构架，画出测量原理图，根据原理图 画出结构图，并完善其内部结构。并对整个系统进行检测，逐步完善整个测量系统， 直至测量精度达到要求。
本系统采用超声波往返时间检测法，其原理是： 
  超声波从超声波发射器发出，到达待测距离的物体后反射，最后被超声波接收器接收。这之间的往返时间为t，超声波在空气中的传播速度为v，所以根据物理学可知：待测距离为：L=vt/2 
  往返时间t很容易测量，超声波在空气中的传播速度可由如下公式直接算出：     v=331.4+0.607T (T为测量环境温度)
本超声波测距系统的结构由以下几部分构成：单片机控制单元，超声波发射器， 超声波接收器，测温电路，显示电路，报警电路。 
单片机控制单元发出40kHZ的方波信号，信号传输至发射换能器，将方波信号 转换为超声波信号超声波发射器由多谐振荡器和功率放大器组成，负责发射超声波信号。
超声波接收器由回波放大接收电路及比较电路组成，回波放大接收电路负责将 返回的超声波接收并进行放大处理，比较电路负责对放大后的信号进行分析处理     测温电路由温度传感器组成，负责测量周围环境温度，以测出该环境下的超声 波传输速度 
  显示电路选择使用LED发光二极管构成的LCD液晶显示屏。驱动方式有动态驱动和静态驱动两种选择，可根据需要进行选择。 
  报警电路由一个运算放大器，一个发光二极管组成。如果出现如距离过远或干扰过大等接收不到返回信号的情况，报警电路工作，发光二极管亮起，出现警报。 
设计的简易结构图如下 

2.2 硬件设计：
单片机的超声波测距仪采用51单片机+HC-SR04超声波传感器+WT588D语音芯片+数码管显示+蜂鸣器设计而成
三、选题相关支持条件（理论知识、软件及硬件条件等）
1、理论知识：
通过图书馆、网络查阅基于单片机超声波测距系统的设计和实现相关的文献，以及从教材中总结。
2、硬件条件：
51单片机，结合自用的电脑、笔记本。
四、选题预期达到的目标
1.通过语音模块播放出超声波测到的当前距离，例语音内容为“3.93米”。
2.每3秒自动播放一次
3.当超出超声波的量程时会播放“已超出量程”。
4.测量范围：2cm--4m。

五、进度安排（描述具体年月区间的研究进度及内容等）：
1. 2013年9月29日至10月12日，学生选题，确定指导教师；
2. 2013年10月13日至12月31日，学生在与指导教师充分沟通的基础上，确定毕业设计题目，对毕业设计（论文）背景调查及资料进行收集整理，并在此基础上撰写、确定开题报告；
3. 2014年3月11日：开题答辩，通过后开始进行相关资料、技术、项目的准备工作；
4. 第4周至第5周（3月16日至29日）：学习相关开发工具同时查阅本次设计相关论文资料就本次设计进行需求分析 ；
5. 第6周至第9周（3月30日至4月26日）：进行毕业实习，并根据分析阶段所获得相关文档进行设计，并初步完成各个模块的相关功能；
6. 第9周（4月20日至26日）：中期检查；
7. 第10周至第11周（4月27日至5月10日）：测试并完成各功能模块,形成可运行的系统，并准备各项相关材料，书写毕业设计（论文）；
8. 第12周（5月11日至17日）：毕业设计（论文）定稿与装订，指导老师完成评阅意见；
9. 第13周（5月18日至24日）：评阅老师完成评阅（打分）；
10. 第14周（5月28日至30日）：毕业设计答辩。

指导教师意见：

指导教师签名：

年 月 日

专家组意见：

组长签名：

成员签名：

年 月 日