基于单片机的超声波测距器的设计(开题报告)文档.doc

南京航空航天大学金城学院 毕业设计（论文）开题报告 题 目 基于单片机的超声波测距器的设计 系 部 自动化系 专 业 测控技术与仪器专业 学生姓名 吴继伟 学号 2008033330 指导教师 苏琳 职称 助教 毕设地点 金城学院  2012 年 3 月 6 日  填 写 要 求 1．开题报告只需填写“文献综述”、“研究或解决的问题和拟 采用的方法”两部分内容，其他信息由系统自动生成，不需要手 工填写。 2．为了与网上任务书兼容及最终打印格式一致，开题报告采 用固定格式，如有不适请调整内容以适应表格大小并保持整体美 观，切勿轻易改变格式。 3．任务书须用 A4 纸，小 4 号字，黑色宋体，行距 1.5 倍。 4．使用此开题报告模板填写完毕，可直接粘接复制相应的内 容到毕业设计网络系统。 结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写 1500～2000 字左右的文献综述： 选题的背景、目的和意义 随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，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。展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要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，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。 随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较大发展，其状况不断改善。但是，由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。 应用原理和理论依据 （1）超声波测距原理 发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接 收器接收，其往返时间为 t，由 s=vt/2 即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种 声波，其声速 v 与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度 变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的 方法加以校正。 超声波波速与温度的关系表 温度 -30 -20 -10 0 10 20 30 100 （℃） 声速（m 313 319 325 323 338 344 349 386 ／s） （2）超声波测距仪原理框图如下图所示 单片机发出 40kHZ 的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收 到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序， 测得时间为 t，再由软件进行判别、计算，得出距离。 超声波接收器 放大电路 锁相环 检波电路 定时器 单片机 控制 显示器 超声波发射器 放大电路 图 1 超声波测距仪原理框图 （3）单片机实现测距原理 单片机发出超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从 而测出发射和接收回波的时间差 tr，然后求出距离 S＝Ct／2，式中的 C 为超声波波速。 限制该系统的最大可测距离存在 4 个因素：超声波的幅度、反射的质地、反射和入 射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将 决定最小的可测距离。为了增加所测量的覆盖范围、减小测量误差，可采用多个超声波 换能器分别作为多路超声波发射／接收的设计方法。由于超声波属于声波范围，