【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計－超聲波料位計 專 業(yè)：自 動 化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 202151222 指導(dǎo)教師： 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 西安建筑科技大學(xué) 畢業(yè)論文 (設(shè)計 )開題報告 院 （系） 信 控 學(xué) 院 專業(yè)班級 自動化 0102 班 課題名稱： 超聲波料位計 學(xué)生姓名： 李 凱 學(xué)號： 202151222 指導(dǎo)教師： 何 波 畢業(yè)論文 (設(shè)計 )起止 時間： 2021 年 03 月 28 日 ～ 06 月 25 日 (共 13 周 ) 2021 年 04 月 15 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 1．文獻(xiàn)綜述 （含主要參考文獻(xiàn)） 第一部分：我們對超聲波的了解 通常把振動頻率 20kHz以上的機械波稱為超聲波，超聲波穿透性較強，具有一定的方向性，傳輸過程中衰減較小，反射能力較強。它的用途廣泛，可用于探傷、測距、測厚和自動控制等。 第二部分：超聲波的基本原理 單片機發(fā)出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時間差 tr，然后求出距離 S＝ Ct／ 2，式中的 C為 超聲波波速。在測距時由于溫度變化，可通過溫度傳感器自動探測環(huán)境溫度、確定計算距離時的波速 C，較精確地得出該環(huán)境下超聲波經(jīng)過的路程，提高了測量精確度。 第三部分：軟硬件的設(shè)計和實現(xiàn) 我們會以實驗室的要求，而并不是工地的要求來設(shè)計硬件。這樣可以大大簡化電路圖的復(fù)雜程度，節(jié)省時間和精力來完成對軟件的設(shè)計。但是在軟件設(shè)計之前，必須把硬件原理搞懂，這是是否能完成軟件編寫的關(guān)鍵。軟件的編寫我們采用匯編語言和 C語言相結(jié)合的方法。 第四部分：調(diào)試 用 51系列單片機系統(tǒng)仿真工具（或?qū)嶒炑b置）對系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。 主要 參考文獻(xiàn)： 1． 《單片機原理及應(yīng)用》 李建忠編著 西安電子科技大學(xué)出版社 2021 年 2 月 2．《單片微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全》 王福瑞編著 北京航空航天大學(xué)出版社 1998 月 12 月 3．《傳感器技術(shù)及其應(yīng)用》 丁鎮(zhèn)生編著 電子工業(yè)出版社 1998 年 4．《中國集成電路大全》 中國集成電路大全編委會編 國防工業(yè)出版社 1985 年 5．《機器人超聲測距數(shù)據(jù)的采集與處理》 杭州浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院 紀(jì)良文 蔣靜坪 6．《超聲波測距儀的設(shè)計》 成都理工大學(xué)電子信息工程系 路錦正 王建 勤 楊紹國 趙珂 趙太飛 7．《泊車用超聲波測距儀的研制》 北方交通大學(xué)電氣電力工程學(xué)院 邱瑞昌 8．《 用 AT89C2051 設(shè)計超聲波測距儀》 天津理工學(xué)院光電信息與電子工程系 姜道連 寧延一 袁世良 9．《傳感器技術(shù)及應(yīng) 用》 北京航空航天大學(xué)出版社 何希才 2021 年 4 月 10．《單片機的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計》（修訂 版） 北京航空航天大學(xué)出版社 馬忠梅、籍順心、張凱、馬巖 2021 年 2 月 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 2．任務(wù)書提出的要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 1．設(shè)計超聲波料位計系統(tǒng)接口電路和外圍電路，畫出硬件線路圖。 2．根據(jù) 51系列單片機指令系統(tǒng)編制相應(yīng)的程序。 3．用 51系列單片機系統(tǒng)仿真工具（或?qū)嶒炑b置）對系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。 3． 需要重點研究的內(nèi)容和關(guān)鍵問題及解決的思路 研究內(nèi)容 : 1．了解常用的超聲波料位計工作原理； 2. 熟悉常用的接口芯片工作原理及單片機接口設(shè)計方法； 3．用 51系列單片機完成超聲波料位計的軟件 及硬件設(shè)計。 問題 : 1．設(shè)計超聲波料位計系統(tǒng)接口電路和外圍電路。 2．軟件的編程。 3．用 51系列單片機系統(tǒng)仿真工具（或?qū)嶒炑b置）對系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。 思路 : 采用 AT89C51 單片機作為主控制器，用動態(tài)掃描法實現(xiàn) LED 數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號用單片機的定時器完成 . ． 所須的工作條件 (如工具書、實驗設(shè)備或?qū)嶒灜h(huán)境條件、調(diào)研、計算機輔助設(shè)計條件等 )及解決的辦法 參考書： 《單片機原理及應(yīng)用》 李建忠編著 西安電子科技大學(xué)出版社 2021 年 2 月 硬件： AT89C51 單片機和其他電阻電容三極管等 電力電子元件 軟件：單片機匯編語言，單片機 C 語言等 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 5．工作方案及進(jìn)度計劃 進(jìn)度計劃： 1 安排設(shè)計內(nèi)容，擬定設(shè)計題目 1 周 2 查找相關(guān)書籍和資料 2～ 4 周 3 明確設(shè)計任務(wù)，選擇設(shè)計方案 5 周 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計 6～ 8 周 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計與調(diào)試 9～ 13 周 6 撰寫畢業(yè)論文 14～ 15 周 7 畢業(yè)設(shè)計答辯 16 周 6．指導(dǎo)教師審 閱意見 指導(dǎo)教師 (簽字 )： 年 月 日 開題報告答辯會意見（含指導(dǎo)教師至少三人參加） 參加人 (簽字 )： 年 月 日 說明： (設(shè)計 )任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文 (設(shè)計 )任務(wù)書”、正式開始做畢業(yè)論文 (設(shè)計 )的第 2 周或第 3 周末之前獨立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。 (設(shè)計 )課題撰寫本報告一份，作為指導(dǎo)教師審查學(xué)生能否 承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計 (論文 )課題任務(wù)的依據(jù)，并接受學(xué)校的抽查。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 摘 要 本論文 詳細(xì)介紹了我們設(shè)計超聲波料位計的結(jié)構(gòu)和功能，并從課題背景、系統(tǒng)組成、工作原理、軟硬件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試等方面加以論述。 論文首先從超聲波的產(chǎn)生和特性入手對超聲波料位計和超聲波測距技術(shù)進(jìn)行了闡述，并得出了本論文的主要研究內(nèi)容和研究的可行性分析。 然后通過對超聲波測距原理的理解和最近幾年來 超聲波發(fā)射和接收電路的認(rèn)識重點進(jìn)行了 51 系列單片機的功能介紹和 軟硬件方面的設(shè)計，對電路圖和流程圖做出了詳細(xì)的介紹和分析，還提出了一些關(guān)于系統(tǒng)調(diào)試方面 的建議。 最后在結(jié)論中對整個設(shè)計過程進(jìn)行分析和總結(jié)，得出了一些成果，但發(fā)現(xiàn)了諸多設(shè)計上的問題，我會在以后的時間里將它解決。 關(guān)鍵詞： 超聲波 ， 單片機 ， 測距技術(shù) Abstract This dissertation was detailedly introduced us and is designed the ultraaudible sound and anticipates position and the meritorous service capacity calculateed ， Moreover through the task backdrop 、 System is makeed up 、 Work rule 、 Software and hardware design 、 The respects such as system debug and so on are expounded 。 Dissertation ing into being first of all through the ultraaudible sound with the property is begined with to anticipate the ultraaudible sound to calculate to elaborate with the ultrasonic ranging technique ， Moreover obtain the feasible quality analysis with 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 researcies of main research substance of native dissertation 。 Afterwards knowledge by means of the ultraaudible sound of understanding to the ultrasonic ranging rule with nearer year fireing and the receiving electric circuit has stressly been carried on The function introductions of 51 serial SingleChip Microputers and the software and hardware respect design ， Detailed introduction and analysis were make to circuit diagram and flow diagram ， Still propose some proposals on the system debug respect 。 Finally being living in the conclusion analyses and sums up to the entire design process ， Obtain some fruit ， Yet discover the problem on much designs ， After I be able to be living time in by it resolves 。 Keyword ： Ultraaudible sound ， SingleChip Microputer ，ranging technique 目 錄 1 緒論 .........................................................1 1． 1 引言 ....................................................1 1． 2 單片機簡介 ..............................................1 1． 3 超聲波產(chǎn)生和特性 ........................................2 1． 3． 1 超聲波的定義 .......................................2 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 1． 3． 2 聲波的波型 .........................................2 1． 3． 3 超聲波的產(chǎn)生和特性 .................................3 1． 4 超聲波測距技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 ..........................4 1． 4． 1 超聲波測距的優(yōu)勢 ...................................4 1． 4． 2 超聲波測距的應(yīng)用 ...................................5 1． 4． 3 超聲波測距的發(fā)展現(xiàn)狀 ...............................6 1． 5 本論文的主要研究內(nèi)容及可行性分析 ........................7 2 超聲波測距原理 ...............................................8 2． 1 超聲波測距傳感器 ........................................8 2． 1． 1 超聲波測距傳感器的工作原理 .........................