超声波测距仪开题报告_1.pdf

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1、 附件：附件 1：毕业设计工作实施方案封面 附件 2：毕业设计课题申报表 附件 3：毕业设计课题汇总表 附件 4：学生毕业设计选题统计表 附件 5：学生毕业设计任务书 附件 6：学生毕业设计开题报告书 附件 7：学生毕业设计说明书书 附件 8：学生毕业设计成果报告书 附件 9：学生毕业设计答辩名单统计表 附件 10：学生毕业设计评阅、答辩及成绩评定表 附件 11：毕业设计成绩汇总表 附件 5：湖南信息职业技术学院 13 届学生毕业设计任务书 学生姓名 邓怡兵 学 号 201315030115 专业 应用电子 班级 电子 1301 毕业设计题目 基于 51 单片机的超声波测距仪 课题类型1 产品

2、设计类 课题来源2 教学科研 毕业设计时间 2015 年 10 月 20 日至 年 月 日 课题简介 1.课题目标 本课题旨在综合运用所学的单片机应用技术、传感器应用技术、PCB 设计与制作技术、电子产品装配与调试等专业知识和技能设计制作电子产品的实际应用能力；同时提高查阅文献资料、搜集和整理技术文档、撰写专业技术论文的能力。2.课题说明 超声波测距是学院以专业教学用于应用电子技术专业课题之一；本课题要求是设计并制作出以超声波的发出与接收来感知前方的物体，再由单片机根据发出与接收的时间来计算出前方物体的距离，再通过 LCD 显示器显示距离数值；通过完成该测距仪的设计与制作，可以提高综合运用所学

3、专业知识和技能设计和制作智能电子产品的实际应用能力，具有一定的专业综合性和典型性、符合应用电子技术专业的专业培养目标。课题任务 要求 主要内容：本课题要求学生设计出以单片机为核心、超声波传感器为感知元件、LCD 液晶模块为状态显示器的“基于 51 单片机的超声波测距仪”，主要任务包括硬件的设计与制作和控制软件的设计，并完成毕业设计论文和设计成果报告书的撰写；1技术要求（1)通过比较筛选确定系统总体设计方案,并给出系统的总体设计思路和系统框图；（2)完成基于 51 单片机的基于 51 单片机的超声波测距仪硬件电路设计与制作（安装、调试）；（3)采用 protel DXP 软件完成基于 51 单片

4、机的超声波测距仪的原理图绘制。（4)要求采用 51 系列单片机作为主控芯片，系统控制程序采用 C 语言或汇编语言编写；（5)了解各功能模块的电路所需芯片的功能、参数和工作原理；（6)在 keil 编译环境中采用 C 语言或汇编语言完成系统控制程序的编写、编译和调试。（7)采用 Proteus 仿真软件对系统进行仿真调试；（8)采用专用下载工具软件将系统控制程序的烧录到单片机的程序存储器；（9)对系统的软硬件进行联调，最终实现超声波测距仪的功能要求；2.工作要求（1)查阅相关文献、搜集并整理相关技术资料；（2)撰写开题报告，确定总体设计方案；（3)介绍详细设计方法；（4）做出基于 51 单片机的

5、超声波测距仪硬件，并设计出该系统的控制程序；（5)阐述系统的仿真、软硬件联合调试过程和并附上系统的源程序代码；（6)按照格式要求整理和完善毕业设计论文及设计成果报告书；3.要提交的设计成果（1）设计任务书和开题报告；（2）基于 51 单片机的超声波测距仪的实物；（3）相应的软件控制程序；（4）毕业设计说明书和设计成果报告书。4.任务分工 本课题由两个同学分工合作共同完成，我主要负责相关文献资料的收集、整理并完成硬件系统的设计与制作，另一个同学则主要侧重于系统控制程序的设计和系统的软硬联调；实施步骤及时间安排 序号 应完成的主要工作 计划起止时间 1 查阅、收集相关文献和技术资料，写好设计任务书

6、和开题报告 第 6 周 2 比较、筛选、并确定系统总体设计方案 第 7 周 3 元器件的选择和各模块单元电路的设计与制作 第 8-10 周 4 系统控制程序设计和调试 第 11-12 周 5 对系统各功能模块进行仿真、测试 第 13 周 6 系统整体调试 第 14 周 7 撰写毕业设计报告和设计成果报告书 第 15 周 8 准备毕业答辩 第 16 周 作品要求 1.根据设计要求做出超声波测距仪硬件，并设计出系统的控制程序；要求实现如下功能：给系统上电后，超声波测距仪能通过超声波传感器的发出到前方障碍物时能反射并接收到信息，并通过单片机来计算出距离，同时要求在LCD 液晶屏上实时显示出测距；2.

7、提交毕业设计说明书和设计成果报告书；要求阐述超声波测距仪的详细设计方法，包括控制流程图、功能模块、数据流图、程序框图、开发关键技术、总结存在的问题及技术展望，最终实现的设计成果说明等；主要参考文献3 1佘明辉.模拟电子技术M.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2010 2谢佳奎.电子线路 M.4 版.北京：高等教育出版社，1999 3郁有文.常健，程继红.传感器原理及工程应用M.西安：西安电子科技大学出版社，2008 4宋宇澄，宋万杰.ALTER 系列器件的几种配置方法M.北京：电子科技出版社，2000 5江晓安.数字电子技术M.西安：西安电子科技大学出版社，1998 6 沈红卫.单片机应用系统设

8、计实例与分析M.北京航空航天大学出版社，2001 7 张毅刚.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社，2001 指导老师 意见 指导教师签字：年 月 日 专业教研室意见 教研室主任：年 月 日 所在学院 意见 院 长：年 月 日 备注：1 课题类型：产品设计类、工艺设计类、方案设计类等。2 课题来源：教学科研、生产实际、社会实际、模拟等。3 期刊文献：编号 作者.题名J.刊名，年，卷(期):起止页码.图书文献：编号 著者.书名M.出版地：出版社，出版年：起止页码.附件 6：学生毕业设计 开 题 报 告 书 课题名称：基于 51 单片机的超声波测距仪 姓 名 邓怡兵 学 号 201315030

9、115 班 级 电子 1301 专 业 应用电子技术 院 系 电子工程学院 指导教师 何忠悦 2015 年 10 月 21 日 学生姓名 邓怡兵 学 号 201315030115 专业 应用电子 班级 电子 1301 毕业设计课题 基于 51 单片机的超声波测距仪 课题类型1 产品设计类 课题来源2 教学科研 毕业设计时间 2015 年 10 月 21 日至 年 月 日 一、选题依据 1.课题目的 本课题的目的是设计和制作出一种基于 51 单片机的超声波测距仪 2.课题意义（1）通过此次毕业设计进一步学习和巩固单片机技术、传感器技术、PCB 设计与制作技术、电子产品安装与调试等专业知识和技能，

10、并能在设计过程中综合运用所学的知识内容。（2）通过此次毕业设计提高查阅文献资料、搜集和整理技术文档、撰写专业技术论文的能力。3.课题背景 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

11、，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。传感器技术是现代信息技术的主要内容之一，信息技术主要包括计算机技术、通信技术和传感器技术，计算机技术相当于人的大脑，通信相当于人的神经，而传感器就相当于人的感官。比如温度传感器、光电传感器、湿度传感器、超声波传感器、红外线传感器、压力

12、传感器等等，其中超声波传感器在测量方面有着广泛、普遍的应用。利用单片机控制超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且测量精度较高。超声波测距系统主要应用于汽车的倒车雷达、机器人自动避障行走、建筑施工工地以及一些工业现场例如：液位、井深、管道长度等场合。因此研究超声波测距系统的原理有着很大的现实意义。对本课题的研究与设计，还能进一步提高自己的电路设计水平，深入对单片机的理解和应用。二、基本内容及解决的主要问题 1.基本内容：本课题主要涉及电子技术、单片机应用技术、传感器应用技术、PCB 设计与制作技术，电子产品装配与调 试等知识和技能,其内容主要包括：超声波测距是通过不断检测

13、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t,然后求出距 S=Ct/2，式中的 C 为超声波波速。由于超声波也是一种声波，其声速 C 与温度有关。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。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理，单片机(AT89C51)发出短暂的 40kHz 信号,经放大后通过超声波换能器输出;反射后的超声波经超声波换能器作为系统的输入,锁相环对此信号锁定,产生锁定信号启动单片机中断程序,得出时间 t,再由系统软件对其进行计算、判别后,相应的计算结果被

14、送至 LED 显示电路进行显示。设计内容：分为硬件电路设计、系统程序设计和调试及性能测试 1、硬件电路设计：硬件电路的设计主要包括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。单片机采用 AT89C51 或其兼容系列。采用 12MHz 高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用 P1.0 端口输出超声波换能器所需的 40kHz 的方波信号，利用外中断 0 口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的 4 位共阳 LED 数码管，段码用 74LS244 驱动，位码用 PNP 三极管 8550 驱动 主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波

15、检测接收电路三部分组成。采用 AT89S51 来实现对超声波模组进行控制，然后单片机不停的检测 INT0 引脚，当 INT0 引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。2、系统程序设计：超声波测距器的软件设计主要由主程序，超声波发生子程序，超声波接收中断程序及显示子程序组成，由于 C 语言程序有利于实现较复杂的算法，汇编语言程序则具有较高的效率并且容易精确计算程序行动的时间，而超声波测距器的程序既有较复杂的计算（计算距离时），又要求精确计算程序运行时间（超声波测距时），所以控制程序可采用 C 语言编程

16、。3、超声波测距器的制作和调试都较为简单，其中超声波发射和接收采用 15 的超声波换能器 TCT4010F1（T 发射）和 TCT4010S1（R 接收），中心频率为 40KHz，安装时应保持两换能器中心轴线平行并相距48cm，其余元件无特殊要求。若能将超声接收电路用金属壳屏蔽起来，则可提高抗干扰性能。根据测量范围要求不同，可适当地调整与接收换能器并接的滤波电容C4 的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。硬件电路制作完成并调整好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。根据实际情况，可以修改超声波子程序每次发送的脉冲个数和两次测量的间隔时间，以适应不同距离的测量需要。2.拟解决的关键问题：

17、（1）超声波测距仪的电路设计与 PCB 制作的关键技术；（2）超声波测距仪系统控制程序的编写问题；3.技术路线 调研与收集资料确定研究方案系统软件设计系统硬件设计软硬件协同设计整理技术论文技术专利实际产品 4.工具设备要求（1）工具设备：万用表，示波器，电子装配工具（含尖嘴钳，斜口钳，电烙铁，镊子，螺丝刀等），PC 机，编程器，程序下载数据线等；（2）软件平台：Keil 编译器，Protel DXP 2004，Proteus 仿真软件等；三、设计步骤与进度安排 1、查阅、收集相关文献和技术资料，写好设计任务书和开题报告；2、元器件的选择和各模块单元电路的设计与制作；3、系统控制程序设计和调试；

18、4、系统整体调试；四、方法、措施 拟采取的研究方法有：（1）调查研究法：调查了解国内超声波测距仪的设计研发进展情况。（2）文献检索法：通过文献检索与理论分析，借鉴其先进的设计理念和控制方法，建立与完善智能玩具控制器的系统仿真模型。（3）实验研究法：对目标原型进行仿真和反复实验，并采用多种试验手段对软硬件进行调试、测验。对实验结果和数据进行认真分析总结。（4）比较分析法：将模拟仿真与实物调试的结论数据进行研究对比，找出其差别，分析其产生的原因，然后加以改进，最终整理出使系统最为稳定、合理、科学的技术指标和参数。五、设计成果 预期设计成果有：1.设计并制作出实际产品基于 51 单片机的超声波测距仪

19、实物；2.设计出基于 51 单片机的超声波测距仪的控制程序；2.写出毕业设计论文及设计成果报告书；六、主要参考文献3 1佘明辉.电工电子实验实训M.北京：北京理工大学出版社，2009 2佘明辉.模拟电子技术M.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2010 3谢佳奎.电子线路 M.4 版.北京：高等教育出版社，1999 4郁有文.常健，程继红.传感器原理及工程应用M.西安：西安电子科技大学出版社，2008 5宋宇澄，宋万杰.ALTER 系列器件的几种配置方法M.北京：电子科技出版社，2000 6江晓安.数字电子技术M.西安：西安电子科技大学出版社，1998 7田静.声学一科学、技术与艺术M.北京：科学

20、出版社，2002 8何希才.传感器及其应用电路M.北京：电子工业出版社，2001 9 沈红卫.单片机应用系统设计实例与分析M.北京航空航天大学出版社，2001 10 张毅刚.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社，2001 11 杨恢先，黄辉先.单片机原理及应用M.上海：复旦大学出版社,2002 12 耶晓东.超声波测距仪的设计与制作J.中国科技核心期刊.2008 13卜英勇,王纪婵,赵海鸣.基于单片机的高精度超声波测距系统J.仪表技术与传感器,2007 14纪良文,蒋静坪.机器人超声测距数据的采集与处理J.电子技术应用，2001 15曹建海,路长厚,韩旭东.基于单片机的超声波液位测量系统J

21、.仪表技术与传感器,2004 指导教师意见 指导教师：年 月 日 专业教研室意见 教研室主任：年 月 日 附件 7：姓 名 学 号 班 级 专 业 院 系 指导教师 年 月 日 （此处用小二号黑体写毕业设计题目）毕 业 设 计 湖南信息职业技术学院毕业设计 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计文本和成果，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果。成果不存在知识产权争议，本毕业设计不含任何其他个人或集体已经发表过的作品和成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计者签名：年 月 日 湖南信息职业技术学院毕业设计说明书（方案）规范 一、基本撰写内容与要求 毕业设计说

22、明书（方案）由封面、诚信声明、目录、摘要、关键词、正文、结束语（致谢）、参考文献、附录等组成。1、封面 毕业设计课题名称应简短、明确、有概括性，一般不超过 20 个字，其余各项要填写清楚完整。2、诚信声明 毕业设计说明书纸质文档中，学生应当手写签名。3、目录 应是论文的提纲，也是论文组成部分大小标题。目录一般列至二级标题或三级标题，要求层次清晰，目录应独立成页，所用格式应全文统一，可采用如下几种格式。目 录 一、1(一)1 1.1 2.2(二)3 二、5 目 录 1 1 1.11 1.1.11 1.1.22 目 录 第 1 章 1 1.11 1.1.11 1.1.2 2 4、摘要 摘要一般不分

23、段，不用图表，而以精练的文字对论文(设计)的内容、观点、方法、成果和结论进行高度概括，具有独立性和自含性，自成一篇短文、富有报导色彩。摘要约 200 字左右。5、关键词 关键词是从课题的题名、摘要和正文中选取出来的，是对表述中心内容有实质意义的词汇。一般选取 3-8 个词汇作为关键词，另起一行，排在“摘要”的左下方。6、正文（字数要求：文科类不少于 5000 字,理工类不少于 8000 字）正文可包括前言、设计方案论证、计算方法、实验过程和测试方法、对实验结果或调研结果的分析与讨论过程（设计、计算或实验）论述、结果分析、结论或总结等相关内容。指导教师可根据专业及课题情况来具体确定正文内容。（1

24、）前言(即概述或引言或绪论等)是毕业设计(论文)的开头，应阐述课题的来源、要求，课题的理论意义、实用价值与范围，本设计应解决的主要问题，完成任务的条件，将采取的对策、手段、步骤和应该达到的目标。如果是一个大课题中子课题，应简述该课题的全貌及本子课题的具体任务。本研究在国内外对其研究现状的综述等。（2）设计方案论证：应说明设计原理并进行适当理论分析、可行性分析，确定方案选择。应说明为什么要选择这个方案（包括各种方案的分析、比较）；还应阐述所采用方案的特点（如采用了何种新技术、新措施、提高了什么性能等）。（3）计算部分：这部分在设计说明书中应占相当的比例。（4）设计部分：这也是设计说明书的重要组成

25、部分。（5）样件或试件的各种实验及测试情况：包括实验方法、线路及数据处理等。（6）方案的校验：说明所设计的系统是否满足各项性能指标的要求，能否达到预期效果。校验的方法可以是理论（即反推算），包括系统分析；也可是实验测试及计算机的上机运算等。（7）结论或总结：本部分不能写成感想、心得，应主要反映学生本人的工作成绩，反映设计(论文)的特点、结果和理论见解，撰写时要简明扼要，措辞严密，留有余地。（如对整个研究工作进行归纳和综合，阐述本设计的情况和价值，分析其优点、特色有何创新，性能达到和水平，指出其中存在的问题和今后 的改进方向，特别是对设计中遇到的重要问题要重点指出并加以研究，也可在结论的讨论中提

26、出建议、设想等。）7、结束语（致谢）简述自己通过本设计的体会，并对指导教师和协助完成设计的有关人员表示谢意，所写内容要实在，语言要诚恳。8、参考文献 参 考 文 献 内 容 的 书 写 格 式 按 国 家 标 准 文 后 参 考 文 献 著 录 规 则GB/T7714-2005 规定，按正文引用的先后顺序列出，包括文献编号和文献出处，参考文献数量不少于 10 篇。参考文献的著录，按著者/题名/出版事项顺序排列：期刊编号 作者.题名J.刊名，年，卷(期):起止页码.书籍编号 著者.书名M.出版地：出版社，出版年：起止页码.电子文献编号 作者.题名.出处或网址.发表或更新日期/引用日期.论文集中析

27、出的文献编号 析出文献作者.题名A.论文集名C.出版地：出版者，出版年.学位论文编号 作者.题名D.保存地点：保存单位，年份.9、附录 凡不宜放在论文正文中，但与论文有关的研究过程或资料，包括与论文有关的图表、计算机程序、运行结果，主要设备、仪器仪表的性能指标和测试精度等，都可放在附录部分。二、毕业设计说明书装订规范 毕业设计说明书文本按下列次序装订成册：封面（A4 白色纸）；诚信声明 目录 摘要、关键词 正文 结束语（致谢）参考文献 附录 封底 三、毕业设计说明书排版格式规范 1、版面设置 毕业设计说明书一律使用A4 纸打印，可双面使用，版面上边距 2.5cm，下边 距 2.5cm，左边距

28、2.5cm，右边距 2.5cm。2、字体规范 封面：毕业设计题目用小二号黑体，其余信息栏及日期用小三仿宋。目录:“目录”用黑体小三，中间空四格，居中，段后 1 倍行距；目录内容用宋体小四，1.25 倍行距。摘要、关键词：“摘要”用黑体小三，中间空四格，居中，段后 1 倍行距；摘要内容另起一行，用宋体小四，首行缩进二个字符，1.25 倍行距。“关键词”用黑体五号；关键词 3-5 个，字体为宋体五号。正文：一级标题用黑体小三，段后 1 倍行距，新起一页；二级标题用黑体四号，左对齐；三级标题用黑体小四，左对齐；正文内容用宋体小四，1.25 倍行距。结束语（致谢）：“结束语（致谢）”用黑体小三，新起一

29、页，居中；内容用宋体小四，1.25 倍行距。参考文献：“参考文献”用黑体小三，字间空一格，新起一页，居中；内容用宋体（Times New Roman）小四，1.25 倍行距，左对齐。附录：“附录”用黑体小三，中间空四格，新起一页，居中。毕业设计课题 课题类型 课题来源 毕业设计时间 年 月 日至 年 月 日 成果报告（2000 字左右）（可另附页）一、毕业设计的过程及进展 二、毕业设计的收获 三、作品（产品）说明 四、问题及展望 学生签名 签名：年 月 日 附件 9 湖南信息职业技术学院 届学生毕业设计答辩名单汇总表 部门 专业 序号 学生姓名 班级 课题名称 指导老师意见 教研室意见 学院审

30、核意见 备注 备注栏简要说明不能参加答辩原因，如论文不合格、作品未完成、纪律差等 指导老师：教研室主任：学院院长：年 月 日 年 月 日 年 月 日 附件 10：湖南信息职业技术学院 届学生毕业设计 评阅、答辩及成绩评定表 课题名称 姓 名 系别 专业/班级 学号 指导教师 所在 部门 职务 职称 答 辩 与 会 人 员 姓名 职务（职称）姓名 职务（职称）姓名 职务（职称）指导教师评语（主要对学生毕业设计的工作态度、研究内容与方法、工作量、文献应用、创新性、实用性、科学性及存在的不足等进行综合评价）：成绩：指导教师签名：年 月 日 答辩记录：会议主持人：记 录 人：年 月 日 答辩小组意见：评语：成绩：答辩小组（组长）签名：年 月 日 评定成绩：评定等级：答辩委员会（主任）：年 月 日 附件 11：湖南信息职业技术学院 届学生毕业设计成绩汇总表 序号 姓 名 班级 学号 毕业设计 课题名称 指导教师评定的成绩 答辩成绩 总成绩 等级 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 部门（盖章）：填报时间：年 月 日