1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一、超声波简单介绍

超声波（supersonic waves），超声波是因其频率下限大约等于人的听觉上限#8212;#8212;20000赫兹而得名的声波，其方向性好，穿透力强，易于获得较集中的声能，在水中传播的距离也是极远。

超声波与可听声波的规律没有本质上的区别，超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律都与可听声波基本相同。但是超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。与可听声波比较，超声波具有许多奇异特性：

传播特性──超声波的波长很短，通常的障碍物的尺寸要比超声波的波长大好多倍，因此超声波的衍射本领很差，它在均匀介质中能够定向直线传播，超声波的波长越短，该特性就越显著。

功率特性──当声音在空气中传播时，推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。声波功率就是表示声波做功快慢的物理量。在相同强度下，声波的频率越高，它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高，与一般声波相比，它的功率是非常大的。

空化作用──当超声波在介质的传播过程中，由于存在一个正负压强的交变周期，使得在正负压相位时，超声波对介质分子挤压或稀疏，改变介质原来的密度。当用超声波作用于液体介质时，介质分子间的平均距离放大到一定程度，形成微泡小空间。这些小空洞迅速胀大和闭合，会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用，会使液体的温度骤然升高，起到了很好的搅拌作用，从而使两种不相溶的液体（如水和油）发生乳化，且加速溶质的溶解，加速化学反应。

超声波已广泛用于实际，主要有如下几方面：

超声检验#8212;#8212;利用超声波的较好方向性、能透过不透明物质的性质，将超声波用于探伤、测厚、测距、遥控和超声成像等方面；

超声处理#8212;#8212;利用超声波的机械作用、空化作用和化学效应等，将超声波用于焊接、钻孔、固体的粉碎、乳化清洗、灭菌以及促进化学反应等方面。

基础研究#8212;#8212;主要包括由物质对超声的吸收规律可探索物质的特性和结构等形成的有关的声学分支。

二、研究现状

在历史上，使用超声波来测量距离可以上述到第二次世界大战时期海军的声纳技术的发展。声纳是一种在水下测定目标距离和运动速度的仪器。经过几个世纪，科学家们对此反复研究，最终发现了超声波的原理。

超声波测距被广泛应用于各种工业领域，如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识别等方面。超声波作为一种检测技术，采用的是非接触式测量，由于它具有不受外界因素影响，对环境有一定的适应能力，且操作简单、测量精度高等优点而被广泛应用。这些特点可使测量仪器不受被测介质的影响，大大解决了传统测量仪器存在的问题，比如：腐蚀性质的被测物对测量仪器的腐蚀，接触不良造成的误差等。此外该技术对被测量仪器牢固耐用，使用寿命加长，还降低了能量损耗，节省人力和劳动强度。因此，利用超声波测距既简单、方便，又易于适时控制，在测量精度方面能达到工业实用的要求。

在机器人技术方方面，随着机器人技术在其诞生后的几十年里迅猛发展，它的应用也逐步的走向工业生产，走向人们的生活，需要人们对机器人的了解也越发的显得重要。机器人是通过其感知系统察觉前方障碍物距离和周围环境来实现绕障、自动寻线、测距等功能。超声波测距相对其他测距技术而言成本低廉,测量精度较高,不受环境的限制,应用方便，同时将它与红外、灰度传感器等结合共同实现机器人寻线和绕障功能会显得更为完美。

本系统硬件主要由单片机系统及显示电路、存储电路、超声波测距模块四部分组成。采用89C52来实现对超声波测距模块、显示模块等的控制。

电路控制模块主要使用89C52单片机。89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

89C52主要参数功能包括：

　　1. 新增加较多功能，性能有了较大提升，价格便宜。

　　2. 增强型8051单片机，6 时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统8051。

　　3. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程 序，数秒即可完成一片。

　　4. 具有3 个16 位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2。

　　5. 具有看门狗功能，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。

　　6. 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。

　　7. 外部中断4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒。

三、简要小结

在老师的指导下，我的毕业设计以及论文课题选择了超声波测距仪的设计。

超声波测距，因其简单、操作方便以及价格便宜等在工业生产和生活中重要性越来越明显。

本系统由标准超声波系统和控制电路组成。控制电路为89C52单片机应用系统

在设计前期主要是掌握C52单片机开发套件，相关接口功能和特征以及超声波模块工作模式。在掌握了超声波工作模式以及C52单片机开发流程的基础上，掌握C52单片机读写程序。

四、参考文献

[1] SIEMENS.TC35i AT Command Set [EB/OL].http://www.rfsolutions.co.uk/acatalog/tc35i_atc_v0301.pdf,2005, 9, 9.

[2] Intel.MCS-51 Family of Single Chip Microcomputer User#8217;s Manual[Z].1990．

[3] 阮一晖. 基于超声波定位技术的障碍探测系统[D]. 苏州大学 2007.

[4] 牛丹，买和木提，周澄等．单片机控制GSM模块实现短信收发的技术及应用[J]．仪器仪表与分析监测，2008，(04)：7～9．

[5] 李鸿．用单片机控制手机收发短信息[J]．电子技术应用，2002，(1)：24～26．

[6] 罗登林,丘泰球,卢群. 超声波技术及应用(Ⅱ)#8212;#8212;声化学技术在日化工业中的应用[J]. 日用化学工业. 2005(06).

[7] 王韧,俞斌. 简易电子钟的设计[J]. 电子世界 , 2005,(07) .

[8] 葛飞. 超声波技术的应用现状及发展前景[J]. 郑州牧业工程高等专科学校学报. 1999(01).

[9] 牛丹，买和木提，周澄等．单片机控制GSM模块实现短信收发的技术及应用[J]．仪器仪表与分析监测，2008，(04)：7～9．

[10] 陈同果，赵永杰.基于DS18B20的单片机温度测量系统[J].科技资讯，2007,（17）：110.

[11] 宇孟涛．现代通讯新技术[M]．西安:西安电子科技大学出版社，2001:93～95．

[12] 老虎工作室.Protel 99入门与提高[M].修订版 .北京：人民有点出版社，2008.

[13]张和生,宋明耀. 车载超声测距仪的研制[J]. 仪表技术与传感器. 2003(02).

[14] 龚华锋. 智能吸尘机器人多传感器信息融合研究[D]. 浙江大学 2004.

[15] 吴正毅著.测试技术与测试信号处理[M]. 清华大学出版社, 1991.

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、本课题要研究或解决的问题

1.熟悉超声波测距仪的作用；

2.熟悉单片机开发环境，基本操作和使用方法；