1. 研究目的与意义（文献综述）

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，众所周知，传感器是目前世界上令人瞩目的高新技术。传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其广泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

随着科学技术的不断发展，在基础学科研究中，传感器具有突出的地位。现代科学技术的发展进入了许多新领域，而在测距方面先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距。超声波是指频率在20khz以上的声波，它属于机械波的范畴。由于超声波是一种频率比较高的声音，其指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远等优点，而经常用于距离的测量。超声波测距离传感器，采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测传感器与目标物之间的距离，采用小角度，小盲区超声波传感器，具有测量精确，无接触，防水，防腐蚀，低成本等优点。可应用于液位，物位检测，特有的液位，料位检测方式，可保证在液面有泡沫或大的晃动，不易检测到回波的情况下有稳定的输出，应用行业：液位、物位、料位检测，工业过程控制等。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固定中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。

超声波测距传感器也有一些不足的地方，比如容易受到环境的影响，像温度，风向等都会干扰到声音，有可能被吸音面给吸收。不过相对于另外一些传感器，比如红外测距的来说，测量距离要相对比较远一些。而且输出方式很多，几乎什么协议都有。

2. 研究的基本内容与方案

本课题的基本内容：利用超声波遇到障碍物立即返回原理，设计一款工业用超声波测距传感器，可以显示测量的距离。单片机at89c51发出短暂的40khz信号，经放大后通过超声波换能器作为系统的输入信号，锁相环对此信号锁定，产生锁定信号启动单片机中断程序，读出时间t，再由系统软件对其进行计算、判别后，相应的计算结果被送至led数码管进行显示。

本课题的目标：能够精准的测量物体至超声接收管的距离，完成硬件电路的设计及软件的编写并对整个系统进行软硬件调试。

本课题的基本技术方案：由单片机at89c51发出短暂的40khz信号，经放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波接收头接收到信号，通过接收电路的检波放大、积分整形及一系列处理，送至单片机。单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离，并由单片机控制显示出来。系统的总体框图如图1：

3. 研究计划与安排

1～3周：查阅相关文献资料，明确研究方向，确定研究内容，完成开题报告；

4～6周：完成距离测量与显示系统硬件电路设计；

7～9周：完成距离测量与显示系统软件设计；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张洋, 刘军. 原子教你玩stm32(库函数版)[m]. .北京:北京航空航天大学出版社, 2013.

[2] 汤晓君, 张勇, 李世维等. 智能传感器系统[m]. 西安:西安电子科技大学出版社, 2010.

[3] horla, dariuszl. robust performance of sampled of sampled-data adaptive control of a servo deive from simulation to experimental resultes[j]. 2015,9(2)2-6.

[4] 宋雪臣, 单振清. 传感器与检测技术(第2版). 北京:人民邮电出版社, 2012年4月.