1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

随着时代的变迁，人类的测量方法也在跟着变化，工具更是五花八门。最初是以具体实物测量，如英国女王的脚长，所以英寸叫foot。在19世纪法国人制作了一把标准米尺，用铂铱合金制作的，把子午线长度的四千万分之一设置为一米，但是尺子会有热胀冷缩的现象，还会有一定程度的磨损。随着科学技术的发展，测量技术也有着千变万化，超声波被发现了。

超声波的定义为：人们能听到声音是由于物体振动产生的，它的频率在20hz-20khz范围内，超过20khz称为超声波，低于20hz的称为次声波。常用的超声波频率为40khz。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。超声波技术以广泛的应用于工农业生产，通信、医疗以及家用电器等领域。

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声波可用于非接触测量，具有不受光、电磁波等外界因素干扰的优点，是利用计算超声波在被测物体和超声波探头之间的传输来测量距离的，对被测目标无损害。而且超声波传播速度在相当大范围内与频率无关。所以随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题需要利用所学知识以及查阅有关资料设计基于单片机的超声波测距系统。根据所收集的单片机有关方面的资料，对所需设计的系统进行初步分析，选择 最有效的单片机系统，进一步对测量系统进行构架，画出测量原理图，根据原理图画出结构图，并完善其内部结构。并对整个系统进行检测，逐步完善整个测量系统， 直至测量精度达到要求。

其中拟解决的关键问题：

1. 整个系统的总体设计；

2. 系统各个部分的电路设计；

3. 通过使用Keil uvision编写主程序，让整个系统能够运行。

采用的手段

1. 超声波测距原理：

实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收，直接接收波方式，一般用在测量身高的仪器上面；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。此次设计采用反射波方式。

通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。这与雷达测距原理相似。 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。计算方式如下：

S=V*T/2

S是要测的距离，V是超声波在介质中的传播速度，T是仪器发出超声波到接收的总时间。

2.超声波测距仪总体结构

单片机发出40kHZ的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为t，再由软件进行判别、计算，得出距离。整体结构如图所示：

电源电路

单片机模块

显示模块

超声波发射接收模块

单超声波发射和接收模块都对相应信号进行整形和放大，这样可以保证测量结果更加的精确。整体结构图包括超声波发射、超声波接收模块,单片机电路,显示电路等几部分模块组成。

加入了超声波发生器和超声波接收器的系统图为

超声波接收器

放大电路

锁相环 检波电路

定时器

单片机控制

显示器

超声波发射器

放大电路

3.程序编程模块

利用所学的c语言知识，利用 Keil uvision软件编写符合设计要求的主程序，让设计的整个程序能够正常运行，而且能达到设计要求，能够较为精确的测量出距离，那么整个设计就完成了。