2022年高精度超声波测距仪的设计方案和实现本科毕设开题报告l.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 南京航空航天高校毕业设计（论文）开题报告学 院专 业题 目 高精度超声波测距仪的设计和实现同学姓名 学号毕设地点指导老师职称2022 年 3 月 22 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1.结合毕业设计（论文）课题任务情形,依据所查阅的文献资料,每人撰写15002000 字左右的文献综述：名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 超声波是频率高于 20000 赫兹的声波,它方向性好,穿透才能强,易于获得较集中 的声能,在水中传播距离远,可用于测距,测速,清洗,焊接,碎石、杀菌消毒等；在 医学、军事、工业、农业上有很多的应用；因其频率下限大约等于人的听觉上限而得 名；随着电子测量技术的进展,运用超声波作出精确测量已成可能；随着经济进展,电 子测量技术应用越来越广泛,而超声波测量精确高,成本低,性能稳固就备受青睐；超 声波属于机械波的范畴,超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律,如在介质 的分界面处发生反射和折射现象,在进入介质后被介质吸取而发生衰减等；正是由于具 有这些性质,使得超声波可以用于距离的测量中；如今,人们对距离或长度测量的要求越来越高；超声波在气体、液体及固体中以不 同速度传播,定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射才能较强；超声波能以 肯定速度定向传播、遇障碍物后形成反射,利用这一特性,通过测定超声波来回所用时 间就可运算出实际距离,从而实现无接触测量物体距离；超声波测距由于其能进行非接 触测量和相对较高的精度,越来越被人们所重视；超声波测量在国防航空航天、电力石 化、机械材料、医疗等众多领域具有广泛的作用,它不但可以保证产品质量保证安全,仍可以起到节省能源,降低成本的作用；超声波与光波、电磁波、射线等检测相比,其 最大特点是穿透力强,几乎可以在任何物体中传播,明白被测物体内部情形；超声检测 设备仍具有结构简洁,成本低廉,使用便利的优点,有利于工程实际使用；近十年来,由于微机技术,现代电子技术,信号处理技术以及超声波产生和接收技术的进展,突破 了常规超声测量的限制,进一步开拓了其适用范畴；由此可见,由于超声测距是一种非 接触检测技术,不受光线、被测对象颜色等的影响,在较恶劣的环境 如含粉尘 具有一 定的适应才能；因此,利用超声波测距,在很多方面有很多优势；总之,本课题的讨论 是特别有有用和商业价值；参考现阶段的超声波测距仪设计和应用,从技术角度上讲,超声波发生器可以分为 两大类：一类是用电气方式产生超声波,一类是用机械方式产生超声波；电气方式包括 压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等；它们所产 生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同,因而用途也各不相同；目前较为常用的 是压电式超声波发生器；通过超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时 开头计时,超声波在空气中传播,途中遇到障碍物就立刻返回来,超声波接收器收到反名师归纳总结 射波就立刻停止计时；超声波在空气中的传播速度为340m/s,依据计时器记录的时间第 3 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - t,就可以运算动身射点距障碍物的距离s,即： s=340t/2；最常用的超声测距的方法是回声探测法,超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时计数器开头计 时,超声波在空气中传播,途中遇到障碍物面阻挡就立刻反射回来,超声波接收器收到 反射回的超声波就立刻停止计时；超声波在空气中的传播速度为 340m/s,依据计时器记录的时间 t,就可以运算动身射点距障碍物面的距离s,即： s=340t/2；由于超声波也是一种声波,其声速 V 与温度有关；在使用时,假如传播介质温度变化不大,就可近似认为超声波速度在传播的过程中是基本不变的；假如对测距精度要求很高,就应通过温度补偿的方法对测量结果加以数值校正；声速确定后,只要测得超声波来回的时间,即可求得距离；依据设计要求并综合各方面因素,可以采纳AT89S52单片机作为主掌握器,用动态扫描法实现 LCD 数字显示,超声波驱动信号用单片机的定时器完成,其中硬件部分主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成；采纳AT80C52 来实现对超声波转换模块、语音电路和显示电路的掌握；计数器所计的数据就是超声波所经受的时间,通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离；软件部分主要有主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序；其中超声波测距系统的核心电路设计如下：1、40kHz 脉冲的产生与超声波发射测距系统中的超声波传感器采纳TCT-40 的压电陶瓷传感器,它的工作电压是40kHz 的脉冲信号,这由单片机执行程序来产生；前方测距电路的输入端接单片机 P1.0端口,单片机执行上面的程序后,在 P1.0 端口输出一个 40kHz 的脉冲信号,经过三极管 T 放大,驱动超声波发射头 TCT-40T,发出 40kHz 的脉冲超声波,且连续发射200ms；右侧和左侧测距电路的输入端分别接 路相同；2、超声波的接收与处理P1.1和 P1.2端口,工作原理与前方测距电接收头采纳与发射头配对的 TCT-40R,将超声波调制脉冲变为交变电压信号,经运算放大器 IC1A 和 IC1B 两极放大后加至 IC2；IC2 是带有锁定环的音频译码集成块LM567 ,内部的压控振荡器的中心频率f0=1/1.1R8C3,电容 C4 打算其锁定带宽；调剂R8 在发射的载频上,就LM567 输入信号大于25mV,输出端 8 脚由高电平跃变为低电平,作为中断恳求信号,送至单片机处理；主要参考文献：名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1、单片机原理与应用作者: 刘湘涛等主编 出版社 : 电子工业出版2、单片机实例指导作者 :李光飞 楼然苗等主编出版社 :北京航空航天高校出版社3、ADC0808/ADC0809 8-BituPCompatibleA/D Converters with 8-channel Multiplexer ；2. A Mobile Robot Localization Using Ultrasonic Sensors in Indoor Environment 3. 毕业设计任务要讨论或解决的问题和拟采纳的方法：名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 超声波发生器的挑选问题；超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生 超声波,一类是用机械方式产生超声波；目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波 换能器； 本次设计的超声波传感器采纳压电效应的传感器,材料是压电陶瓷；由于超声 波在空气中传播时会有相当的衰减,衰减的程度与频率的高低成正比；而频率高辨论率 也高,故短距离测量时挑选频率高的传感器,而长距离的测量时挑选低频率的传感器；回波处理方式的挑选问题；回波的处理方式上有相位差法与脉冲回波法；本次设计 采纳由超声波换能器接收端获得调制声波的回波,经放大电路转换后,得到与放大的相 位完全相同的电信号,此电信号放大后与光源的驱动电压相比较,测得两个正弦电压的 相位差,依据所测相位差就可算得所测距离；由于采纳的是相位比较,使得测距精确度 大大提高；依据设计要求并综合各方面因素,本次设计采纳AT89S52单片机作为掌握器,用动态扫描法实现 LCD 数字显示,超声波驱动信号用单片机的定时器；并通过西门子TC35I GSM 短信模块实现将测得数据无线传输至手机显示；指导老师看法（对课题的深度、广度及工作量的看法和对毕业设计（论文）结果的预测）：指导老师签字 : 年月日系审查看法：系主任签字：年月日说明： 开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对同学答辩资格审查的依据材料之一,此报告应在导师指导下,由同学填写,经导师签署看法及系审查后生效；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页