超声波测距-科研立项申请表.doc

江苏师范大学科文学院 学生科研课题立项申请表 项目编号__________________ 申请课题 超声波测距仪 申 请 人 宋加亮 班 级 08电信 所 在 系 信息科学系 申请日期 2011-9-23 徐州师范大学科文学院学务部制 研 究 课 题 名称 超声波测距仪 起止 年月 2011-9-25—2011-4-25- 申请 金额 500 成果形式 实物 申请人 姓名 性别 男 系别 信科 班级 08电信 指导老师 姓名 性别 男 专业 计算机 职称 讲师 课 题 组 成 员 姓名 性别 系别 班级 在本项目中分工 男 信科 08电信 总体方案的设计 男 信科 08电信 焊接电路及调试 男 信科 08电信 编写主程序 男 信科 08电信 查阅资料 研 究 项 目 主 要 内 容 超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到日常使用的要求。超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。 设计的超声波测距器利用超声波传输中距离与时间的关系，采用以AT89S52单片机为核心进行控制及数据处理，最终完成低成本、 研 究 项 目 主 要 内 容 高精度、微型化数字显示超声波测距器的硬件电路和软件设计。该测距器主要由超声波发射器电路、超声波接收器电路、单片机控制电路、系统电源电路及显示电路构成。整个程序采用模块化设计，由主程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距器的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。 经过实验表明，这套系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，还能有效地解决汽车倒车，液位、水深、管道长度的测量问题 通过该设计能进一步了解和加深智能化仪器设计的一般原则；熟练掌握智能化仪器与装置的软、硬件设计方法；掌握仪器的软件调试及软硬件联合统调方法与技能。掌握仪器的接口技术和程控方法；熟练掌握仪表总线的工作原理、设计步骤、编程及调试；掌握C语言设计软件的编程与调试方法；掌握网络化仪器设计编程与调试方法。 拟采取的研究方法和技术路线（包括研究工作的总体安排、步骤和进度等）： 一、设计任务与技术要求 设计一超声波测距仪，任务： （1） 了解超声波测距原理。 （2） 根据超声波测距原理，设计超声波测距器的硬件结构电路。 设计一超声波测距仪，要求： （1） 设计出超声波测距仪的硬件结构电路。 （2） 对设计的电路进行分析能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离。 （3） 对设计的电路进行分析。 （4） 以数字的形式显示测量距离。 二、总体设计思路 （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／s） 313 319 325 323 338 344 349 386 (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，得出距离数并送LED显示。 （3）系统软件的设计 超声波测距仪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。我们知道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且容易精细计算程序运行的时间，而超声波测距仪的程序既有较复杂的计算（计算距离时），又要求