便攜式超聲波測距儀的設(shè)計(jì)開題報告

1、<p>　　一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義</p><p>　　1.1選題的依據(jù)和意義</p><p>　　高速度，高效率是當(dāng)今工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志，但是這是建立在高質(zhì)量的基礎(chǔ)上。設(shè)計(jì)和工藝人員在了解非均一的組織結(jié)構(gòu)的時候，隨機(jī)出現(xiàn)的圍觀或宏觀的缺陷，常?；蛏踔林荒芤揽繜o損檢測技術(shù)。在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家無損檢測在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，研發(fā)，使用部門已經(jīng)卓有成效的運(yùn)用。在測距方面

2、，由于很多時候不能夠人為的達(dá)到測量效果，需要憑借無損檢測技術(shù)來測量，比如樓距的測量、車距的測量、船舶行駛中對前方障礙物距離的測量等等，因此，對超聲波的研究起到促進(jìn)作用。</p><p>　　目前主要的非接觸式測距方法有：CCD探傷、雷達(dá)測距、激光測距、超聲波測距等等。其中CCD探傷具有使用方便、無需信號發(fā)射源、同時獲得大量的場景信息等特點(diǎn)，但視覺測距需要額外的開銷。雷達(dá)測距具有全天候工作，適合惡劣環(huán)境中進(jìn)行短距離

3、、高精度測量的優(yōu)點(diǎn)，但是容易受電磁波的干擾。激光測距具有高方向性，高單色、高亮度、測量速度快等優(yōu)勢，尤其對雨霧有一定的穿透能力，抗干擾能力強(qiáng)，但是成本高，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜。</p><p>　　與以上幾種測距方法比較，超聲波對色彩和光照度不敏感，可用于識別透明及漫反射性差的物體(如玻璃、拋光體)；對外界光線和電磁場不敏感，可用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強(qiáng)、有毒等惡劣環(huán)境中；超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、費(fèi)用低、技

4、術(shù)難度小、信息處理簡單可靠、易于小型化和集成化。因此超聲波作為一種測距識別手段，已越來越引起人們的重視。</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究動態(tài)</p><p>　　1.2.1國外研究現(xiàn)狀</p><p>　　超聲波測距儀是非接觸測距儀中發(fā)展最快的一種。該技術(shù)基于超聲波在空氣中的傳播速度及遇到目標(biāo)障礙物表面產(chǎn)生反射的原理。智能化的超聲波測距儀帶有一個功能很強(qiáng)的智能

5、回波分析軟件包。它可以將各種干擾過濾出來，識別多重回波，分析信號強(qiáng)度和環(huán)境溫度等有關(guān)信息，這樣即使實(shí)在擾動下讀數(shù)也是基本精確的。新型的氣密結(jié)構(gòu)、耐腐蝕的超聲換能器測量可高達(dá)12m，當(dāng)超聲波測距儀用在液位測量時，E+H公司研制的Proeonic FMU860/861/862超聲液位儀精度可達(dá)0.2%，F(xiàn)MU40/41超聲液位儀精度可達(dá)12mm，輸出信號符合HART協(xié)議或profibus總線標(biāo)準(zhǔn)或FF總線標(biāo)準(zhǔn)。</p><

6、;p>　　1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　國內(nèi)超聲波技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，穩(wěn)定度也相當(dāng)高，適合大部分環(huán)境使用；應(yīng)用領(lǐng)域包括：測距、避障、機(jī)器人定位、曲面仿真等等。目前在國內(nèi)的主要研究成果有：超聲波回波處理方面，最小均方自適應(yīng)時延估計(jì)的算法、基于小波包絡(luò)原理的峰值監(jiān)測法等等；新型超聲波換能器，連續(xù)窄帶調(diào)頻超聲波測距的方法；超聲波發(fā)射脈沖的選取，通過選用偽隨機(jī)二進(jìn)制序列作為超聲波發(fā)射的脈沖壓縮信號，并在

7、接收端對回波進(jìn)行處理，從而獲得窄脈沖的方法。并且兼顧測距和精度，提出通過采用40kHz和20kHz的兩種超聲波進(jìn)行測距的雙頻超聲波測距的方法。</p><p>　　二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 </p><p>　　2.1本課題研究的基本內(nèi)容</p><p>　　本課題主要運(yùn)用超聲波測距原理設(shè)計(jì)一個基于stm8單片機(jī)的超聲波測距儀。儀器的核心是單片機(jī)的控制系

8、統(tǒng)，還有超聲波接收、發(fā)射模塊，顯示模塊等。</p><p>　　當(dāng)測距儀發(fā)射出超聲波，經(jīng)過放大電路放大后由發(fā)射換能器輸出，超聲波在介質(zhì)中傳播，遇到目標(biāo)障礙物后反射，產(chǎn)生回波，接收換能器接收回波，通過檢測發(fā)射超聲波與接收超聲波的時間差t，求出目標(biāo)障礙物與發(fā)射源的距離，完成測量。這些計(jì)算是經(jīng)過系統(tǒng)軟件進(jìn)行計(jì)算、判別。然后相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，由相應(yīng)的顯示器顯示。</p><p>　　本課題還研究了s

9、tm8單片機(jī)的工作原理、主要特性。設(shè)計(jì)的超聲波測距儀便攜，成本低廉，精度較高。</p><p>　　2.2本課題中擬解決的的問題：</p><p>　　1、應(yīng)設(shè)計(jì)出超聲波測距儀的硬件系統(tǒng)框圖；</p><p>　　2、設(shè)計(jì)能夠產(chǎn)生超聲波的電路圖，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)射與接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波測量距離；</p><p>　　3、對設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析

10、；</p><p>　　4、模塊之間引腳的鏈接；</p><p>　　5、運(yùn)用單片機(jī)編寫c語言程序控制；</p><p>　　6、用數(shù)碼管通過單片機(jī)控制顯示測量的結(jié)果</p><p>　　三、研究步驟、方法及措施 </p><p>　　3.1本課題的研究步驟：</p><p>　　1、要了解本課

11、題的實(shí)行方案包括：單片機(jī)主控模塊、數(shù)碼顯示模塊、超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊四部分組成；</p><p>　　2、熟悉掌握超聲波測距的原理；</p><p>　　3、掌握單片機(jī)的工作原理，及功能特性；</p><p>　　4、用數(shù)碼管通過單片機(jī)控制輸出顯示測量結(jié)果；</p><p>　　5、選擇合適的電器元件，繪制草圖，設(shè)計(jì)工作電路圖，應(yīng)用

12、單片機(jī)編寫程序控制；</p><p>　　6、考慮各種影響測量精度的因素加以改良。</p><p>　　超聲波測距儀系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　3.2方法及措施</b></p><p>　　1、由單片機(jī)發(fā)出脈沖串；</p><p>　　2、脈沖發(fā)生器發(fā)出信號f1，通過脈沖放大器后，其信號

13、為f2。f2被施加于超聲波發(fā)射換能器上，超聲波換能器發(fā)出超聲波信號；</p><p>　　3、單片機(jī)在超聲波發(fā)射換能器發(fā)出超聲波脈沖時刻開始計(jì)時；</p><p>　　4、超聲波信號被超聲波接收換能器收到，輸出信號為f3,當(dāng)單片機(jī)接收到信號時，停止計(jì)時；</p><p>　　5、單片機(jī)讀的時間值；</p><p>　　6、根據(jù)速度值，單片機(jī)計(jì)

14、算數(shù)據(jù)；</p><p><b>　　7、顯示數(shù)據(jù)。</b></p><p><b>　　四、研究工作進(jìn)度 </b></p><p>　　第1周：選取畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，準(zhǔn)備初期工作；</p><p>　　第2—3周：查閱與課題相關(guān)期刊、文獻(xiàn)、論文，與指導(dǎo)老師交流發(fā)現(xiàn)的問題；</p><

15、;p>　　第4周：準(zhǔn)備開題報告，參加開題考核；</p><p>　　第5—9周：根據(jù)查閱的資料，分析課題，研究問題，解決問題；</p><p>　　第10周：準(zhǔn)備中期考核；</p><p>　　第11—15周：完成所設(shè)計(jì)課題；</p><p>　　第16周：打印論文，與指導(dǎo)老師交流。</p><p><b&

16、gt;　　五、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 、邱平，略論我國非金屬超聲波檢測儀器的發(fā)展?fàn)顩r，工程質(zhì)量，1998</p><p>　　[2]、林偉等，便攜式多功能超聲波測距儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，電子測量技術(shù)，2008</p><p>　　[3]、李戈等，國內(nèi)超聲波測距研究應(yīng)用現(xiàn)狀，測繪科學(xué)，2011</p><p>　

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