設(shè)計(jì)開題報(bào)告.pdf

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1、----------------------------CHANGCHUNINSTITUTEOFTECHNOLOGY開題報(bào)告設(shè)計(jì)題目：超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：張學(xué)超學(xué)院名稱：電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)名稱：電子信息工程班級(jí)名稱：電子1041學(xué)號(hào)：1004451112指導(dǎo)教師：倪紅霞教師職稱:副教授學(xué)歷：本科2014年4月20日精選資料----------------------------一、選題依據(jù)1.設(shè)計(jì)目的及意義（1）設(shè)計(jì)目的隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)距離或長(zhǎng)度的測(cè)量要求越來越高。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量。超聲波測(cè)距

2、由于其能進(jìn)行非接觸測(cè)量和相對(duì)較高的精度，越來越被人們所重視。超聲波測(cè)量技術(shù)利用回波測(cè)距原理，技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成熟，應(yīng)用也積累了很多經(jīng)驗(yàn)。對(duì)我而言，通過對(duì)簡(jiǎn)易的超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)，需要學(xué)習(xí)使用單片機(jī)的控制功能和用超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)測(cè)量距離，并且掌握使用Proteus99、AltiumDesigner進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和制圖的方法步驟，能將設(shè)計(jì)出的電路原理圖下載到PCB板進(jìn)行仿真，最終制作出實(shí)物。理解超聲波傳感器的超聲波發(fā)生機(jī)制及發(fā)射、接受，放大裝置和以單片機(jī)AT89C51為中心控制單元，實(shí)現(xiàn)超聲波發(fā)射及其遇到障礙物發(fā)生反射形成回波信號(hào)，并根據(jù)超聲波在介質(zhì)中的傳播速度及超聲波從發(fā)射到接收到回波的

3、時(shí)間，計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離，以完成設(shè)計(jì)目標(biāo)，熟悉51單片機(jī)軟件編程及調(diào)試環(huán)境KeilC51軟件?？傮w而言該畢業(yè)設(shè)計(jì)課題涉及了部分大學(xué)專業(yè)課程的的主要專業(yè)知識(shí)，對(duì)我的專業(yè)技能進(jìn)行了一次考驗(yàn)。（2）意義超聲波在測(cè)距方面具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：1、環(huán)境介質(zhì)可為空氣、液體或固體等，適用范圍廣泛；2、對(duì)外界光線和電磁場(chǎng)不敏感，可用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強(qiáng)等惡劣環(huán)境中，可以降低勞動(dòng)強(qiáng)度；3、超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，費(fèi)用低，信息處理簡(jiǎn)單可靠，易于小型化和集成化；精選資料----------------------------由于超聲波具有以上特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于測(cè)量物體的距離、厚度

4、、液位等領(lǐng)域。在超聲波探傷、自動(dòng)泊車系統(tǒng)和倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)中，超聲波測(cè)距有其重要的應(yīng)用。隨著雷達(dá)技術(shù)、激光技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展，超聲波技術(shù)也得到和不斷的更新和發(fā)展，超聲波技術(shù)己經(jīng)從最初的理論研究發(fā)展到大范圍地應(yīng)用在無損探傷、測(cè)溫、測(cè)距、流量測(cè)量、液體成分測(cè)量、巖體檢測(cè)等方面。在這期間，超聲波技術(shù)不斷得到完善并趨于成熟，與發(fā)達(dá)國家相比，目前我國所研制出的超聲波測(cè)距系統(tǒng)在性能方面有了很大的改善，但在精度等方面仍然很落后。高速度和高效率是現(xiàn)代化工業(yè)的標(biāo)志，這些都是建立在高質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，精度作為高質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，需要加大力度對(duì)其進(jìn)行研究。另外，我國正在使用的高精度超聲測(cè)距系統(tǒng)大多從國外

5、進(jìn)口，很大程度制約了工業(yè)的發(fā)展，增加了工業(yè)生產(chǎn)線投資成本，由于工業(yè)發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)成本的制約，在超聲波測(cè)距系統(tǒng)的研制和使用方面我國迫切的需要加大國產(chǎn)化的力度。因此，為了使我國的工業(yè)化生產(chǎn)與裝配立足國內(nèi)、走向世界，對(duì)超聲波測(cè)距系統(tǒng)精度和實(shí)時(shí)性問題進(jìn)行研究具有很高的實(shí)際意義。2.設(shè)計(jì)擬解決的工程實(shí)際問題接觸式液位測(cè)量存在易滲漏、易腐蝕、不便于檢修和維護(hù)等問題，利用超聲波測(cè)距可以實(shí)現(xiàn)液位的非接觸式測(cè)量，解決上述問題。與其他測(cè)位方法相比，超聲波液位測(cè)量具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非接觸、安裝和維護(hù)方便、性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢(shì)。移動(dòng)機(jī)器人需要裝備多種傳感器來獲取環(huán)境信息以確定自身的位置（定位）和繞開障礙物（避障

6、），其中比較常用的傳感系統(tǒng)是視覺系統(tǒng)和超聲波測(cè)距系統(tǒng)。超聲波傳感器已經(jīng)被廣泛用作測(cè)距傳感器，并應(yīng)用于機(jī)器人的定位和避障。隨著汽車擁有量的增長(zhǎng)，汽車的安全和使用便捷性能受到了空前的關(guān)注。由于存在視覺盲區(qū)，人們?cè)诘管嚂r(shí)無法看清楚車子后面的障礙物，很容易刮傷汽車或發(fā)精選資料----------------------------生事故。通過在車身前后安裝超聲測(cè)距傳感器可以有效測(cè)量車身距障礙物間距離，解除了駕駛員泊車、倒車和起動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。大多數(shù)曲面外形尺寸很難通過傳統(tǒng)測(cè)量方式獲得，而超聲波測(cè)距可以通過采用

7、多傳感器多角度測(cè)距，確定其外形特征，以實(shí)現(xiàn)對(duì)曲面的檢測(cè)。著科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市發(fā)展建設(shè)加快，城市給排水系統(tǒng)也有較大發(fā)展，其狀況不斷改善。但是，由于歷史原因合成時(shí)間住的許多不可預(yù)見因素，城市給排水系統(tǒng)，特別是排水系統(tǒng)往往落后于城市建設(shè)。因此，經(jīng)常出現(xiàn)開挖已經(jīng)建設(shè)好的建筑設(shè)施來改造排水系統(tǒng)的現(xiàn)象。城市污水給人們帶來了困擾，因此箱涵的排污疏通對(duì)大城市給排水系統(tǒng)污水處理，人們生活舒適顯得非常重要。而設(shè)計(jì)研制箱涵排水疏通移動(dòng)機(jī)器人的自動(dòng)控制系統(tǒng)，保證機(jī)器人在箱涵中自由排污疏