1. 研究目的与意义

超声波测距是一种传统而实用的非接触测量方法，和激光、涡流和无线电测距方法相比，具有不受外界光及电磁场等因素的影响的优点，超声测距传感器因其性能好、价格低廉、使用方便、指向性强、能量消耗缓慢、在介质中传播的距离较远，在现场机器人定位系统、车辆自动导航、车辆安全行驶辅助系统、城市交通管理和高速公路管理监测系统，以及河道、油井和仓库及料位的探测中都有应用。目前超声波测距解决方案主要有模拟电路实现、数字电路实现、单片机实现以及CPLD实现，综合上述四种方案，基于传统电路构建的测距系统可靠性差，调试困难，可扩展性差，而单片机因其电路简单，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到工业生产等自动化的使用要求，成本低等的优点，具有广泛的应用前景。

本课题采用单片机作为主控制器，构建超声波发射和接收系统、信号控制和处理系统以及信号的输出和显示系统硬件模块和相应的软件程序，实现超声波测距仪的各种功能。

2. 课题关键问题和重难点

1.关键问题：1）解决超声波接收电路设计问题；

2）解决测距仪的掉电存储能力和显示的驱动能力；

3）解决超声波接收电路的灵敏度和抗干扰能力。

3. 国内外研究现状（文献综述）

随着经济的发展，人们的生活水平越来越高。当今，对许多人来说，汽车进入家庭已不再是奢望，但随之而来的事情就是如何保证汽车使用过程中的安全问题，特别是如何防止汽车与其他物体碰撞的事情发生。据初步调查统计，l5%的汽车事故是由汽车倒车后视不良造成的。因此，增强汽车的后视能力，对于提高行车安全，减轻司机的劳动强度和心理压力，是十分重要的。如果车辆能适时检测与周围障碍物的距离并给出警告信息，使司机及早采取行动，可避免车辆相撞事故的发生。

随着科学技术的发展，用超声波进行无接触测量得到了广泛的应用。超声波是由机械振动产生的,可在不同介质中以不同的速度传播，它具有定向性好、能量集中、在传输过程中衰减较小，反射能力较强，在恶劣工作环境下具有一定的适应能力等优点。因此可用于液位测量、车辆自动导航等领域。

本设计采用单片机作为主控制器，用四位数码管作为显示仪器来显示所测的距离。由单片机发射和接受超声波信号，再经过单片机计算输出显示被测距离，即超声波发生器t在某一时刻发出一段超声波信号，当超声波遇到障碍物（被测物体）后返回被接收器r接受。

4. 研究方案

两种常用的超声波测距方案。

方案一，基于cpld的超声波测距系统，这种测距系统采用cpld器件，运用vhdl编写程序，使用max plusii软件进行软硬件设计的仿真和调试，最终实现测距功能。该系统利用cpld器件控制超声波的发射，并对超声波发射至接收的往返时间进行计数，将计算结果在led上显示出来。cpld开始计数后，只要传感器收到回波，cpld就立即停止计数，即只有最先返回的超声波才起作用，也就是说超声波测距仪总是测得离传感器最近的物体的距离。

方案二，基于单片机的超声波测距系统，是利用单片机编程产生频率为40khz的方波，经过发射驱动电路放大，使超声波传感器发射端震荡，发射超声波，超声波遇到障碍物，反射回来后，由传感器接收端接收，再经接收电路放大、整形，控制单片机中断口，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,通过四位数码管显示测试距离。

5. 工作计划

第1周：接受任务书，领会课题含义，查找和阅读相关资料，理解课题，掌握步进电机的工作原理；

第2周：继续查阅相关资料，并翻译不少于3000字的外文文献，论证设计的可行性，研究设计方案和设计思路；

第3周：确定设计方案和关键技术，拟定采取的解决措施，撰写毕业设计开题报告；