【选题的意义及国内外研究现状】 随着科学技术的快速发展，超声波在测距工程中的应用将越来越广泛。相对于 其他测距方式，超声波测距具有成本低、精度高、使用方便、应用范围广等优点。 无论从精度还是可靠性方面，超声波测距均表现良好，且超声波测距易于做到实时 控制，因此，具有广泛的应用前景。 作为一种检测技术， 超声波测距采用的是非接触式测量， 由于它具有不受光线、 被测对象颜色、材质等因素影响，对环境有一定的适应能力，且操作简单、测量精 度高等优点而被广泛应用。这些特点可使测量仪器不受被测介质的影响，大大解决 了传统测量仪器存在的问题，比如，在较恶劣的环境(如含粉尘)中具有一定的适应 能力。超声波测距技术在自动化技术中应用较多，可以应用于汽车倒车雷达、建筑 施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于井深、液位、管道长度的测量等 场合。此外该技术对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿命加长，而且 还降低了能量耗损，节省人力和劳动的强度。纵观超声波测距仪在现实生产生活中 的应用情况，不难发现超声波测距仪的研究具有非常高的实用且价值和商业价值。 历史上使用超声波来测量距离是从第二次世界大战时海军的声纳技术的发展 开始。国际上对超声波检测数字化技术的研究非常重视，国外生产类似产品和研究 的公司有美国的泛美(PANAMETRICS)公司、METEC 公司，加拿大的 R/D TECH 公司， 德国的 K-K 公司、 法国的 SOFRATEST 公司和西班牙的 TECNATOM 公司等 等，上述这些公司生产的超声波检测采集、分析和成像处理系统的技术水平较高， 在世界上处于领先水平。 国内近几年也相继出现了许多数字式超声波仪器和分析系 统。其中，煤炭科学研究院研制的 2000A 型超声分析检测仪，是一种内带微处理 器的智能化测量仪器，全部操作都处于微处理器的控制管理之下，所有测量值，处 理结果，状态信息均可显示，并可接微型打印机打印。 【研究的主要内容及预期目标】 超声波测距仪的主要研究内容如下： 1.对超声波测距仪在汽车倒车中的应用进行分析，给出系统设计方案。 2.根据超声波测距仪功能进行模块化设计， 绘制电气原理图并选择合适的电子 元件。 3.根据电气原理图用软件模拟电路，编写程序，进行仿真调试。 4.焊接实验电路板，烧写程序并进行调试。 超声波在液体及固体中传播，衰减较小，传播较远。但在空气介质中的传播速 度受温度影响，并且在空气中传播信号强度衰减较快，测量距离越大误差越大。因 此，本测距仪预期测量范围 0.1~1m,测量

精度为 1cm,且要具有较好的重复性。 测量结果利用 LED 显示。

【研究思路及拟采用的研究方法】 硬件电路主要分为单片机系统、显示电路、超声波发射电路、超声波检测接收 电路四部分。单片机系统输出信号驱动超声波发射电路发射超声波，超声波接收电 路接收反射回来的超声波信号，再经单片机系统计算，将结果送至显示电路。 软件设计主要由主程序、超声波发射子程序、超声波接收子程序及显示 子程序组成。超声波主程序用于设置定时器的初值和工作方式等。之后，调 用超声波发生子程序发出一个超声波脉冲。一旦接收到返回超声波信号，立 即进入超声波接收子程序，并调用显示子程序。 硬件电路制作完成且程序编译下载之后，根据实际情况对程序内数据做 出修改。硬件调试和软件调试同步进行，在软件调试过程中排除明显的硬件 错误，然后对系统程序进行优化调整。

【工作进度安排】 起讫日期 2011.09.12~2011.12.31 2012.01.01~2012.02.24 2012.02.25~2012.04.18 2012.04.19~2012.05.04 2012.05.26~2012.06.03 【主要参考文献】 [1] 赵建领,薛园园等主编.51 单片机开发与应用技术详解[M].电子工业出版社, 2009 [2] 李朝青.单片机原理及接口技术 (第 3 版) [M].北京航空航天大学出版社,2005 [3] 薛小玲,刘志群 贾俊荣.单片机接口模块应用与开发实例详解[M].北京：北京 航空航天大学出版社,2010 [4] 于晓东.80C51 单片 c 机原理开发与应用实例[M].中国电力出版社,2008-10 [5] 许江淳,陈显宁,陈焰,付丽霞. 单片机测控技术应用实例解析[M].中国电力 出版社,2010 [6] 刘南平,孙蕙芹 童一帆 苏梅. 单片机实训与开发教程[M]. 科学出版社， 2008 [7]郁有文，常健，呈继红.传感器原理及工程应用[M].西安电子科技大学出版社， [8] 刘湘涛.单片机原理与应用[M].电子工业出版 主要工作内容 选题、调研、收集资料 论证、开题、撰写开题报告 写作初稿 修改、定稿、打印 论文答辩

【指导教师意见】

指导教师： 【指导小组或教研室审核意见】

2012

年 2 月 22 日

负责人： 【院(系)审核意见】

2012

年 2 月 23 日

负责人(院系公章) :

2012

年 2 月 24 日