資料資料.中北大學畢業設計開題報告學生姓名： 學號：學院、系： 信息與通信工程學院專業： 通信工程設計題目： 基于單片機的超聲測距儀設計指導教師： 丁永紅2012年3月10日-總結資料-畢業設計開題報告1.結合畢業設計情況，根據所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：文獻綜述1、課題研究目的意義隨著科學技術的快速發展，超聲波將在傳感器中的應用越來越廣。在人類文明的歷次產業革命中，傳感技術一直扮演著先行官的重要角色，它是貫穿各個技術和應用領域的關鍵技術，在人們可以想象的所有領域中，它幾乎無所不在。傳感器是世界各國發展最快的產業之一，在各國有關研究、生產、應用部門的共同努力下，傳感器技術得到了飛速的發展和進步。但就目前技術水平來說，人們可以具體利用的傳感技術還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發展而又有無限前景的技術及產業領域［1］。超聲波測距與其它非接觸式的檢測方式方法相比，如電磁的或光學的方法它不受光線，被測對象顏色，電磁干擾等影響。超聲波對于被測物體處于黑暗，有灰塵，煙霧，電磁干擾，有毒等惡劣的環境有一定的適應能力［2］。因此在液位測量，機械手控制，車輛自動導航，物體識別等方面有廣泛應用。特別是應用于空氣測距，由于空氣中波速較慢，其回波信號中包含的沿傳播方向上的結構信息很容易檢測出來，具有很高的分辯力，因而其準確度也較其它方法高，而且超聲波傳感器具有結構簡單，體積小，信號處理可靠等特點［3］。超聲波是一種指向性強，能量消耗慢的波。它在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用于距離的測量，可解決超長度的測量［4］。超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸的基本物理特性、反射、折射、干涉、衍射、散射與物理緊密聯系，應用靈活。并且更適合與高溫、高粉塵、高濕度和高強電磁干擾等惡劣環境下工作。超聲波可用于非接觸測量，具有不受光、電磁波以及粉塵等外界因素的干擾的優點，是利用計算超聲波在被測物體和超聲波探頭之間的傳輸來測量距離的，對被測目標無損害［5］。而且超聲波傳播速度在相當大圍與頻率無關。超聲波的這些獨特優點越來越受到人們的重視。2、國外發展狀況社會在進步，隨著經濟生活的發展，隨著人們生活水平的提高，在當今社會，車輛已經逐漸成為了人們日常生活中至關重要的一部分，我們知道我們越來越離不開汽車了，以車代步已經成為生活的一部分。關于汽車的各種新技術也層出不窮，但是放眼望去，絕大多數的廠家和研究機構的研究方向過多的集中在了設備本來已經相當高級的車上。而在平日的生活當中我經常會遇到這樣的問題，如來到一個大型的停車場，要來購物或者有非常著急的事情，但是卻往往找不到要停車的位置［6］。然而現在通常在有的有顯示空車位停車場當中又不能智能引導汽車走到空著的車位。在這種特殊的情況下，有通常會發生各種各樣棘手問題而束手無策，譬如：有很多車會堵在停車場門口處，又譬如浪費了很長時間找到車位又被其他車輛所占據，會導致打架的事情，直接導致家用車貨車的擱淺，引起極大的不便。再如長時間駕駛后在沒有需要的停車位置的情況下停車休息，由于極度疲勞導致的貴重錢物丟失現象以及大型長途貨車在停車場門口馬路很窄的情況下由于很多待于停車的車輛堵車引起的倒車不便等等。針對這些具體而實際的問題提出解決方案，節約資源時間，所以我們做一個智能車輛引導系統更具有現實意義。隨著計算機技術、自動化技術發展，測距與識別問題在工業中變得十分重要。例如，傳統的如鋼卷尺接觸式測量儀器在測量一定距離時，這種儀器對高于3m的頂板安設困難，且測量不準確；對于橫向變形量的測量，若安設于兩側之間，則妨礙人、車來往，如果不固定安設裝，則測量精度很低，難以監測微小變形。在自動化裝配、檢測、分類、加工與運輸等過程中，要對隨意放置的工件進行作業，這就必須對工件的位置、形狀、姿勢、種類自動地進行判別，尤其在在工件運輸過程中進行識別，則問題更為復雜與困難，因此人們急切需要各種非接觸式的測距儀［7］。我們目前的非接觸式測距儀常采用超聲波、激光和雷達，紅外線等。但激光和雷達測距儀造價偏高，紅外線測量距離又太短，不利于廣泛的普及應用，在某些應用領域有其局限性，相比之下，超聲波方法具有明顯突出的優點：.對于設計停車場來說，超聲波的傳播速度僅為光波的百萬分之一，并且指向性強，能量消耗緩慢，因此可以直接測量較近目標的距離，很合適；.針對停車場停車當中有的車有天窗，是玻璃或其他透明物質制的。超聲波對色彩、光照度不敏感，可適用于識別透明、半透明及漫反射差的物體（如玻璃、拋光體）；.停車場應該是日夜工作的，超聲波對外界光線和電磁場不敏感，可用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強、有毒等惡劣環境中；.超聲波傳感器結構簡單、體積小、費用低、信息處理簡單可靠，易于小型化與集成化，并且可以進行實時控制。因此，超聲波方法作為非接觸檢測和識別的手段，已越來越引起人們的重視。在機器人避障、導航系統、機械加工自動化裝配及檢測、自動測距、無損檢測、超聲定位、汽車倒車、工業測井、水庫液位測量等方面已經有了廣泛的應用［8］。智能車輛引導系統是近年來隨著汽車在生活中的普及而發展起來的一個研究熱點。有效的車輛探測裝置對智能車輛引導系統的后續設計起著至關重要的作用。超聲傳感器是一種將其他形式的能轉變為所需頻率的超聲能或是把超聲能轉變同頻率的其他形式的能的器件［9］。超聲檢測的原理主要是利用超聲波作為載體，即通過超聲在媒質中的傳播、散射、吸收、波形轉換等，提取反映媒質木身特性或部結構的信息，達到檢測媒質性質、物體形狀或幾何尺寸、部缺陷或結構的目的。我國無損檢測技術是從無到有，從低級階段逐漸發展到應用普及的現階段水平。超聲波檢測儀器的研制生產，也大致按此規律發展變化［10］。五十年代，我國開始從國外引進超聲波儀器，多是笨重的電子管式儀器。如英國的UCT-2超聲波檢測儀，重達24Kg，各單位積極開展試驗研究工作，在一些工程檢測中取得了較好的效果。五十年代末六十年代初，國科研單位進口了波蘭產超聲儀，并進行仿制生產。隨后，同濟大學研制出CTS—10型非金屬超聲檢測儀，也是電子管式，儀器重約20Kg，該儀器性能穩定，波形清晰。但當時這種儀器只有個別科研單位使用，建工部門使用不多。直至七十年代中期，因無損檢測技術仍處于試驗階段，未推廣普及，所以儀器沒有多大發展，仍使用電子管式的UCT-2,CTS—10型儀器。1976年，國家建委科技司主持召開全國建筑工程檢測技術交流會后，國家建委將混凝土無損檢測技術列為重點攻關項目，組織全國6個單位協作攻關。從此，無損檢測技術開始進入有計劃，有目的的研究階段。隨著電子工業的飛速發展，半導體元件逐漸代替了電子管器件，更有利于無損檢測技術的推廣普及。如羅馬尼亞N2701型超聲波測試儀，是由晶體管分立元件組成，具有波形和數碼顯示，儀器重量10Kg。七十年代，英國CN.S公司推出僅有3.5Kg重的PLJNDIT便攜式超聲儀⑴］。1978年10月，中國建筑科學院研制出JC-2型便攜式超聲波檢測儀。該儀器采用TTL線路，數碼顯示，儀器重量為5Kg。同期研制出的超聲檢測儀器還有SC-2型，CTS-25型，SYC-2型超聲波檢測儀。從此，我國有了自己生產的超聲波儀器，為推廣一應用無損檢測技術奠定了良好的基礎。隨著檢測技術研究的不斷深入，對超聲檢測儀器的功能要求越來越高，單數碼顯示的超聲檢測儀測讀會帶來較大的測試誤差。進一步要求以后生產的超聲儀能夠具有雙顯及帶有單板機的微處理功能。隨后具有檢測、記錄、存儲、數據處理與分析等多項功能的智能化檢測分析儀相繼研制成功。超聲儀研制呈現一派繁榮景象［12］。其數字和波形都比較清晰穩定，操作簡單.，可靠性高，具有斷電存儲功能，其串口可以方便用戶對儀器的測試數據進行后處理及有關程序的開發。與國同類產品相比，設計新穎合理，功能齊全，在儀器設計上有重大突破和創新，達到了國際先進水平。目前，計算機市場價格大幅度下降，采用非一體化超聲波檢測儀器，計算機可發揮它一機多用的各種功能，實際上是最大的節約。過去那種全功能的儀器設置，還不如單獨的超聲儀，計算機可充分發揮各自特點。高智能化檢測儀器只能滿足檢測條件，使用環境，重復性測試容等基木情況一樣，才可充分發揮其特有功能。儀器設計也應從實際情況出發，才能滿足用戶的要求。［13］綜上所述，我國超聲波儀器的研制與生產，有較大發展，有的型號已超過國外同類儀器水平目前常用的超聲傳感器有兩大類，即電聲型與流體力型。電聲型主要有：1壓電傳感器；2磁致伸縮傳感器；3靜電傳感器。流體動型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。由于工作頻率與應用目的不同，超聲傳感的結構形式是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在超聲檢測和診斷中習慣上都超聲傳感器稱作探頭，而工業中采用的流體動力型傳感器稱為“哨”或“笛”［14］。電子測距儀要求測量圍在0.10?5.00m,測量精度1cm,測量時與被測物體無直接接觸，能夠清晰穩定地顯示測量結果。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，公式L=(4t/2)*C簡單易算，因而超聲波經常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現。超聲波測距器，可以應用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業現場的位置監控，也可用于液位、井深、管道長度的測量等場合［15］。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業實用的要求。所以就順其自然的選擇用超聲波探測儀來進行探測停車位是否有車了。參考文獻：［1］瑩.基于單片機的超聲測距系統［M］.碩士學位論文.：華中科技大學，2004［2］羅忠輝，黃世慶.提高超聲測距精度的方法叫］.：機械設計與制造，2009年1月第1期：22-23［3］史曉華，杜新培.超聲波測距系統［M］.：科技廣場，ScienceMosaic,2008年05期：18-19［4］周應華，蔡雪梅，燕飛.超聲測距系統設計［M］.：裝備制造技術，EquipmentManufacturingTechnology,2008年11期：19-22［5］童峰，許水源，許天增.一種高精度超聲波測距處理方法叫］.：大學學報(自然科學版)，JournalofXiamenUniversity(NaturalScience),2004年7月，第37卷，第4期：30-31[6]文祥.基于單片機的超聲測距系統[M].碩士學位論文.：大學.2007[7]力.略論我國非金屬超聲波檢測儀器的發展狀況J].：工程質量，1998年01期：8-10[8]胡永峰，石景波.一種應用于超聲波檢測中的自相關算法J].：現代電子技術，2005(2):10-12[9]仲明，簡盈，王躍科.大作用距離超聲波傳感技術研究[