毕业设计(论文)开题报告学生姓名:梁立人学号:P1403110411所在学院:浦江学院专业:通信工程设计(论文)题目:超声波测距仪的设计和实现指导教师:(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3.“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册);,应当按照国标GB/T7408—94《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“2004年4月26日”或“2004-04-26”。毕业设计(论文)(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2000字左右的文献综述:文献综述一、超声波及简介超声波是指振动频率大于20KHz以上的声波,由于其震动的频率非常高,超过了人耳听觉的频率范围,因此人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声波具有聚束、定向、反射、透射等性能,利用这些性能及其与其他物体作用产生的各种效果而制作的传感器叫做超声波传感器,由于其检测方便、迅速、计算方法简单且有较高的精度,所以在距离测量方面得到了广泛的应用。二、非接触测距的意义在现在的社会发展中,越来越多的场合需要精确且高效的距离测量,传统的测距方法在精确度和测量效率方便不能满足现代社会的需要,在电站,隧道等工程的建设和维护中都会需要用到距离的测量,而传统的接触式测量方法不能满足实际测量要求,因此,较为先进的现代非接触测量方法将得到较多的利用。三、非接触测距技术的分类非接触测距包括激光测距,雷达测距和超声波测距。1、激光测距激光测距是把激光器作为光源来测距的。根据激光工作的方式可分为脉冲激光器和连续机激光器。氦氖,氪镉,氩离子等气体激光器工作在连续输出状态,用于相位式激光测距;双异质砷化镓半导体激光器用于红外测距;红宝石,钕玻璃等固体激光器用于脉冲式激光测距。2、雷达测距雷达测距是采用电磁波探测目标对象的电子仪器。发射电磁波来照射目标并接收其反射的回波,由此得到目标到电磁波发射点的距离、移动速度、方位、高度等信息。3、超声波测距超声波测距是利用超声波来测量基准位置和物体表面之间距离的方法,被称作超声波测距法,由于超声波的传播速度比光速要小的多,故其传播时间较容易测量,并且易于定向发射,强度好控制,方向性好。四、超声波测距仪相关技术理论基础1、超声波测距的原理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○1:L=s/2=(c?t)/2○1其中,L为被测物与测距仪的距离,s为声波的来回的路程,c为声速,t为声波来回所用的时间。2、温度补偿的理论基础声波在空气中传播会受到温度、湿度、大气压强的影响,因此在超声波测距中,需要考虑到温度所带来的误差,因此需要设计“温度补偿”部分超声波在空气中的传播速度公式为○2:rv=RT?○2式中,r为气体的比热;μ为气的摩尔质量;R为气体常数;T为热力学温度。由上式可知,挡温度为0℃时,,因此在空气中声速的表达式为○3:00tv=?○3式中,t为空气温度(℃),T0=℃五、超声波测距仪系统结构、各模块分析及核心部件介绍1、超声波测距系统的结构结构图如下(图1):按键电路控制处理器开始/结束测量,处理器向超声波发射电路发出开始发射指令,同时(并行)向超声波接收电路发出开始接收指令,并计算发出超声波与接收反射波的时间。温度补偿电路测出当前测量环境的温度并将其传送给处理器,处理器将测量的发射/接收时间和温度补偿电路测得的数据按照设定好的公式计算出数值(测试距离),然后将计算好的数值发送给语音电路和显示电路,语音电路播报出测得的数据,显示电路显示出测得的数据。2、各个模块电路的具体分析(1)超声波发射电路超声波传感器的发射电路主要由方波发生芯片,40KHz和MAX232芯片构成,单片机给方波发生芯片触发信号后,方波发生芯片开始工作,产生40kHz的方波信号,电平转换芯片MAX232将TTL电平转换成可以驱动振荡器的高电压,进而产生所需的40kHz的超声波。(2)超声波
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