李俊森毕业设计(论文)开题报告.doc

毕 业 设 计（论 文）任 务 书 设计(论文)题目：基于51单片机的超声波测距 -数据的测量与发送 学生姓名： 李俊森 学号： 0921125007 专业： 电子信息工程 所在学院： 龙蟠学院 指导教师： 陈 美 君 职称： 高级工程师/副教授 发任务书日期：2012年10月 8日任务书填写要求1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系（院）领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生。2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写，不得涂改或潦草书写；或者按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，要求正文小4号宋体，1.5倍行距，禁止打印在其它纸上剪贴。3任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系（院）主管领导审批后方可重新填写。4任务书内有关“学院”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后2位或1位数字。5任务书内“主要参考文献”的填写，应按照金陵科技学院本科毕业设计（论文）撰写规范的要求书写。6有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月2日”或“2002-04-02”。毕 业 设 计（论 文）任 务 书1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不少于1000字的文献综述:一、课题背景概述及研究意义随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较大发展，其状况不断改善。但是，由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素，城市给排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。因此，经常出现开挖已经建设好的建筑设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制的核心部分。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。本设计采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、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，实现超声波测距仪的各种功能。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。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。经实验证明，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，可以有效地解决汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控。二、研究内容本课题是做一个基于51单片机的超声波测距系统-数据的测量与发送电路的实物，本课题模拟汽车倒车测距系统，由测距发送模块和测距接收模块组成。本课题要求利用无线传输，单片机和传感器等技术制作测距发送模块。通过本次毕业设计使学生能够将所学的51单片机基础、C语言基础、超声波传感器的原理及应用，MedWin3.0编译环境应用及仿真器和编程器的使用，Protel99SE电路绘图软件的等知识和硬件电路设计相结合，熟悉单片机电路的设计开发与应用，以及学会文件检索和阅读一般专业英文文献、写作一般论文的方法和步骤。为以后工作培养独立设计的能力。三、本课题强调实践的重要性面向21世纪发展需要复合型人才，社会对我们提出了许多新的要求，集中反映在：大学生应该具有扎实的基础理论知识，也需要较强的实践能力。我们的课题是基于51单片机的超声波测距系统-数据的测量与发送。要求熟悉一般硬件电路的设计和实现，以及学会文件检索和阅读一般专业英文文献、写作一般论文的方法和步骤。为以后工作培养独立设计的能力。它既要考察我们的理论基础知识，也要考察我们的实际动手能力和创新能力，如能将所学课程融会贯通起来，相信我们可以顺利完成此课题的设计。参考文献：1王彦朋等.大学生电子设计与应用M.北京：中国电力出版社，20072赵捷.高精度热疗灌注机温度测量系统的设计与实现J.南开大学学报(自然科学版),2007,05期3求是科技.8051系列单片机C程序设计完全手册M.北京：人民邮电出版社，20064邹振春.MCS-51系列单片机原理及接口技术M.北京：机械工业出版社，20055李朝青.单片机原理与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，20056李全利.单片机原理及应用M.北京：清华大学出版社.20047胡汉才.单片机原理及其接口技术（第2版）M.北京：清华大学出版社，20048黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程M.电子工业出版社，20059王俊峰.电子产品开发设计与制作M.北京：人民邮电出版社，200510胡伟，季晓衡.单片机C程序设计及应用实例M.北京：人民邮电出版社，200311李华 MCS51系列单片机实用接口技术M 北京 北京航空航天大学出版社 199312方景杰. 智能温度检测系统的设计.J.中国西部科技,2009年,第18期13 胜全.D18B20数字温度计在微机温度采集系统中的序编制. 南京：南京大学出版社1998. 314 恒清，张靖.加强单片机系统抗干扰能力的方法.通化师范学院学报，2004 .1015 晗晓，袁慧梅.单片机系统的印制板设计与抗干扰技术.电子工艺技术，2004 .616 丰，薛红宣.采用软件抗干扰设计提高微机系统的可靠性.电子产品世界，2004.117 占操，梁厚琴，曹燕.单片机系统中的软件抗干扰技术.电子技术，2003.318 华兵.MCS-51单片机原理应用.武汉：武汉华中科技大学出版社，2002 .519 继兴，刘霞.单片机系统软件抗干扰措施分析.电子测量技术，200320 田华等.可编程单总线数字式温度传感器DS18B2的原理与应用.电子质量，2004.721MA Nan-qi.An intelligent instrument for measuring exhaust temperatureof marine engine.J.Journal of Marine Science and Application,2006, No.4.22HE Jian-jun.Temperature Intelligent Control System of Large-Scale Standing Quench Furnace.J.Journal of Electronic Science and Technology of China,2005, Vol.3 No.123 CHEN Xue li.Design and Research on New Intelligent Temperature Control System for Stove.J.Journal of China University of Mining & Technology，2001，No.2. 2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、课题研究的问题完成一个基于51单片机的超声波测距系统-数据的测量与发送电路的实物，本课题模拟汽车倒车测距系统，由测距发送模块和测距接收模块组成。本课题要求利用无线传输，单片机和传感器等技术制作测距发送模块。本课题要求系统结构设计合理，功能电路实现较好，系统性能稳定。要有设计框图，具体电路图和原理分析，PCB图以及具体设计的稳定实物。二、 课题研究的手段（途径）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。设计思路1、超声波测距原理发射器发出的超声波以速度在空气中传播，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（）-30-20-100102030100声速（ms）3133193253233383443493862、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。超声波发射器放大电路超声波接收器放大电路锁相环检波电路定时器单片机控制显示器3、单片机实现测距原理 单片机发出超声波测距是通过不断检测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tr，然后求出距离SCt2，式中的C为超声波波速。限制该系统的最大可测距离存在4个因素：超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。为了增加所测量的覆盖范围、减小测量误差，可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射接收的设计方法。由于超声波属于声波范围，其波速C与温度有关4、超声波发射电路超声波发射电路原理图如图2-2所示。发射电路主要由反相器74LS04和超声波发射换能器T构成，单片机P1.0端口输出的40kHz的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器的两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采两个反向器并联，用以提高驱动能力。上位电阻R1O、R11一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡时间。压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器内部有两个压电晶片和一个换能板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器；反之，如果两电极问未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。超声波发射换能器与接收换能器在结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。图2-2 超声波发射电路原理图5、超声波测距仪的算法设计 超声波测距的原理为超声波发生器T在某一时刻发出一个超声波信号，当这个超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器R所接收到。这样只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。距离的计算公式为：d=s/2=(ct)/2三、本毕业设计（论文）课题工作进度计划起 讫 日 期工 作 内 容2011年12月1日-12月15日准备阶段：搜集有关资料，准备参考资料，学习掌握开发方法、开发工具，准备开题报告。 12月16日-12月25日完成开题报告和文章的翻译，进行系统分析、初步拟出总体设计框架。12月26日-2012年1月10日确定系统方案框图，具体模块设计（含主要芯片确定）。根据要求用仿真器和编程器进行仿真测试。2012年2月10日-3月1日在实验环境进行程序的调试，实现数据的采集和控制实验。改进电路，完成各模块的设计（含辅助电路的设计），绘制电路原理图。3月2日-3月30日绘制PCB图；选购器件；开始硬件制作、焊装、模块调试等。开始撰写毕业论文。4