-
中北大学
毕业设计开题报告
学生姓名：学号：
学院、系：信息与通信工程学院
专业：通信工程
设计题目：基于单片机的超声测距仪设计指导教师:丁永红
2012年3 月10日
毕业设计开题报告
1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：
文献综述
1、课题研究目的意义
随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越来越广。在人类文明的历次产业革命中，传感技术一直扮演着先行官的重要角色，它是贯穿各个技术和应用领域的关键技术，在人们可以想象的所有领域中，它几乎无所不在。传感器是世界各国发展最快的产业之一，在各国有关研究、生产、应用部门的共同努力下，传感器技术得到了飞速的发展和进步。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域[1]。
超声波测距与其它非接触式的检测方式方法相比，如电磁的或光学的方法它不受光线，被测对象颜色，电磁干扰等影响。超声波对于被测物体处于黑暗，有灰尘，烟雾，电磁干扰，有毒等恶劣的环境有一定的适应能力[2]。因此在液位测量，机械手控制，车辆自动导航，物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辩力，因而其准确度也较其它方法高，而且超声波传感器具有结构简单，体积小，信号处理可靠等特点[3]。
超声波是一种指向性强，能量消耗慢的波。它在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，可解决超长度的测量[4]。
超声波作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性、反射、折射、干
毕 业 设 计 开 题 报 告 ２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
1、 设计任务
本文在理论方面对超声测距实际方案做了深入研究，在此基础上，以Atmel89C51
单片机为核心，采用4OKHz 压电超声传感器完成超声测距仪的设计。系统框图如图1
所示。
图1 系统设计方案图
由单片机发出40KHz 的方波信号进入超声波发射电路，经功率放大器放大后进入超
声波发射头。超声波发射头发射的超声波在空气中传播一段时间后经前方被检测物体反
射回来，由超声波接收头接收，超声波电路中的接收芯片对信号放大整形，超声波接收
电路接收回波后发出一个下拉电平使单片机进入中断程序，在中断程序中，单片机从检
测电路读取数值并换算成当前声速，应用时差法计算所检测的距离，最后所有的数据都
在LCD 显示电路上显示。
显
示
电
路 单 片 机 处 理
部
分 发射电路
检测电路 接收电路 发射探头 接收探头 障 碍
物
2、 软件总体设计和原理
2.1软件总体设计
图2 主程序流程图
2.2 软件设计原理
在系统硬件构架了超声测距的基本功能之后，系统软件所实现的功能主要是针对系
统功能的实现及数据的处理和应用。
软件需要实现以下功能：
1.信号发射控制
否
是 开始
初始化
设定测距值域程序
跳入测距程序
5秒后进行跳转继续测量
测量距离与保存
值比较是否有车 显示并输出 数据，
5秒后跳转
在系统硬件中，已经完成了发射电路、接收放大电路、滤波及门限检测的设计。在系统软件中，要完成脉冲串的输出。
2.数据存储处理
为了得到发射信号与接收回波间的时间差，要读出此时计数器的计数值，但不能作为距离值直接显示输出，因为计数值与实际的距离值之间转换公式为:
S=0.5*V*T=0.5*344*T=172*T (1)
其中，T为发射信号到接收之间经历的时间。由于单片机是按照16进制进行运算，所以得出的S并不能直接显示，需要进行转换。在这个部分中，信号处理主要包括计数值与距离值换算，以及二进制与十进制转换。
3.显示输出
数据传输与显示经软件处理得到的距离，送到与单片机P0口用三位LED显示输出。将是否有车的数据传输出去，给上位机。在这个实物电路中，采用一个发光二极管来代替。
毕业设计开题报告
指导教师意见：
同学通过查阅大量相关资料，对课题研究目的意义及国外发展现状进行了详细的阐述，并在此基础上给出了系统的总体设计方案，方案可行。
该同学所写开题报告容比较丰富、思路基本清晰、格式较规、符合要求。
该设计题目的工作量适中，难度适中。
同意该同学开题。
指导教师：
年月日所在系审查意见：
系主任：
年月日