基于单片机的超声波测距仪开题报告

南京师范大学

毕业设计（论文）开题报告

姓名：沈行健学号：21110719

学院：电气及自动化工程学院

专业：电气信息类

专业方向：电气自动化

题目：基于单片机的超声波测距仪

指导教师：夏春梅

2015 年 3 月 2 日

开题报告填写要求

1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及院、系审查后生效；

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年2月26日”或“2009-02-26”。

毕业设计（论文）开题报告

1．本课题的目的及研究意义

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。超声波在测距方面具有以下突出的优点：一是环境介质可为空气、液体或固体等，适用范围广泛；二是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；三是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。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。现在在超声波测距方面，单片机的使用正在成为主流。本课题的将基于单片机设计出性能优良的超声波测距仪。未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要而且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，以满足日常发展的社会需求，具有很高的研究意义。

2．本课题的国内外的研究现状

对于现如今高速发展的科学技术和越来越智能化的社会生活来说，超声波测量技术还需要不断发展，来满足社会进步的需耍。现阶段的超声波测距还没有到达顶峰，还有很大的发展空间，而怎样实现超声波测量技术的更智能化，更实用性，是今后超声波测量技术的发展方向。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。

毕业设计（论文）开题报告

3．本课题的研究内容

利用超声波测距原理，出于低成本、高精度的目的，我的超声波测距系统的设计方案基于AT89C51单片机来实现。硬件部分采用AT89C51单片机作为控制器，主要有超声波发射电路、超声波接收电路、数码管显示电路和报警电路。在分析超声波测距原理的基础上，依据设计好的超声波测距仪硬件设计电路图和软件设计流程图完成系统软件硬件的设计和调试。该系统测量精度为lcm，测量范围为5cm至3m，由数码管显示结果。当距离超出或不能接受信号时，报警电路工作，发出报警。本课题将力求实现基本测距功能，并在后期的实验中进一步研究减小误差、提高精度、增加可靠性的优化办法，以完成设计要求。

4．本课题的实行方案、进度及预期效果

实行方案：由AT89C51控制定时器产生超声波脉冲并启动内部的计数器开始计时，将电信号转化为超声波信号。超声波在空气介质中进行传播，当遇到障碍物时超声波返回，单片机接收返回的超声波，将超声波信号转化为电信号。通过计算超声波自发射至接收的往返时间差，从而通过计算得到实测距离。并用数码管显示器显示距离。从而达到测量距离的目的。

进度：

2015-01-09～2015-03-01：查阅参考资料，了解相关技术国内外的发展现状，进行总体方案设计,完成开题报告；

2015-03-01～2015-03-26：设计超声波测距仪硬件构架和超声波测距系统原理电路图；2015-03-27～2015-04-21：完成系统软件设计和调试；

2015-04-22～2015-04-30：系统联调、改进，接受验收；

2015-05-01～2015-05-24：整理材料并完成毕业论文。

预期效果：在尽量保证测距仪测量轴线与被测物体表面垂直且对象表面光滑平整的情况下，达到3米内的有效距离测量。

5、已查阅参考文献：

[1]张谦琳．超声波检测原理和方法. 北京：中国科技大学出版社，2008。

[2]高伟．51单片机原理及应用. 北京：国防工业出版社，2008。

[3]牛余朋．基于单片机的高精度超声波测距电路．电子世界，2005(5)：27-29。

[4]黄建新. 单片机原理、接口技术及应用. 北京：化学工业出版社，2009。

[5] Zhihong xiao，Siyu Wu，Qiyuan An. Design of Ultrasonic Distance Measurement System Based onMicrocontroller. Applied Mechanics and Materials Vols. 333-335 (2013) pp 296-299。

[6]曹月真. 基于51单片机的超声波测距系统的设计. 电子世界，2011(10)：55-56。

[7]唐文彦．传感器[M]．北京：机械工业出版社，2010。

[8]陈莹．基于单片机的超声测距系统[D]．武汉：华中科技大学，2004。

[9]TYPing，潘松峰，刘芳，等．MCS一51单片机原理、系统设计与应用[M]．北京：清华大学出版社，2008。

[10]赵珂．时差法超声测距仪的研制[J]．国外电子器件，2005(1)：65-67。

[11]祝敏．超声波测距误差分析及修正方法[J]．计量与测试技术，2009，36(2)：2l- 22。

[12]张攀峰，王玉萍，张建，等．带有温度补偿的超声波测距仪的设计[J]．计算机测量与控制，2012，20(6)：1717．1732。

[13]李佰庚．超声波测距仪设计[J]．工具技术，2012，46(6)：82-85。

[14]李严，张民．基于超声波传感器的水位自动控制系统[J]．微计算机信息，2009(13)：134-136。

[15]曹茂永，王霞．超声波测距数字信号采集系统[J]．电测与仪表，2000(8)：26-27。

[16]吴银凤，刘光聪．红外接收电路CX20106的应用[J]．电气时代，2003(9)：llO-l11。

[17]滕艳菲，陈尚松．超声波测距精度的研究[J]．国外电子测量技术，2006(2)：23-25。

[18]Manjula,K.,Vijayarekha,K., Venkatraman,B., Karthik,Durga: Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, v 4, n 24, p 5525-5533, 2012。