开题报告-基于ATmega16单片机的超声波测距的设计.docVIP

选题的依据及意义 选题依据 我国社会经济的不断发展，人们对汽车这种交通工具的依赖性也越来越大，导致了车辆的日益增加在给城市交通不断施加压力的同时，也引发了非常多行车的安全问题。一些由驾驶员反应不够迅速而导致的汽碰擦，还有很多时候是由于驾驶员对离障碍物的距离判断不准确而造成的，如果驾驶员能提前知道障碍物的存在并且知道障碍物的距离，那么驾驶员就能及时地采取措施，从而能避免事故的发生。因此，许多安全系统也应运而生，诸如为了避免交通事故发生的主动安全系统和在发生事故时的防护安全的被动安全系统，而主动安全系统对汽车交通事故的发生能起到避免的作用，所以，主动安全系统的研究更为重要。随着汽车数量的增加，停车场的数量也急剧增加，停车车辆密集，停车人多，所以汽车碰撞亦逐渐增多。而本设计的汽车防撞装置就是主动安全系统，通过对汽车与障碍物之间距离的提示报警避免汽车与障碍物之间的擦碰。本设计要求设计的汽车防撞装置能减少驾驶员的驾驶压力和判断错误，使驾驶员泊车倒车更加安全方便，本设计将对提高交通安全起到重要作用。 机械振动可以产生超声波，超声波是能够在不同的介质中以不同的速度进行传播。因为超声波的指向性很强，能量消耗较缓慢，能够在介质中传播距离比较远，因此超声波被经常应用于测量，超声波可以用来实现比如测距仪以及物位测量仪等。超声测距是一种非接触式的检测方法。与别的方式相比，例如光学的或电磁的方法，它不会受被测对象的颜色、光线等影响。对于被测物体处于有灰尘、黑暗、电磁干扰、有毒、烟雾等不良的环境下也是有较强的适应能力的。因此超声波在物体识别、车辆自动导航、机械手控制、液位测量等方面有着广泛的应用。特别是适合应用在空气测距，因为空气中波速比较慢，超声波的回波信号中具有的沿传播方向上的结构信息会被轻易的检测出来，并且分辨力会很高，因此它的准确度也比其它的方法高；并且结构简单、体积小、信号处理可靠等优点都是超声波传感器所具有的。 （二）选题意义 超声波测距仪器主要应用于机器人自动避障行走、建筑施工工地、汽车的倒车雷达以及一些工业现场。比如：井深、液位、管道的长度等场合。尤其在工件生产线中的非接触环节和工业机器人的运动移位中，需要精确的距离测定。所以对研究超声波测距仪器的原理具有很大的现实意义。对于本课题的研究与设计，不仅能够进一步提高自己的电路设计水平，还能更深入的理解单片机及其应用。 以汽车倒车雷达为例，目前的汽车倒车雷达主要是具备数码管或者液晶屏的距离显示并且带有蜂鸣器的语音报警为主的汽车安全系统。这些系统主要采用的是以单片机为控制核心的智能超声波测距传感器和蜂鸣器报警系统，这种汽车安全辅助系统便宜耐用，而且达到了汽车电子系统网络化的发展需求。 国内外研究现状及发展趋势（含文献综述） 超声波技术现在已经相当成熟，市场上产品的精度基本都可达到一毫米，同时稳定度也相当高，适合大部分环境下使用，应用领域包括：测距、避障、机器人定位、曲面仿真等。虽然如此，但也存在一些急待攻克的问题，主要包括：测量精度的级别有待提高，测量距离不够远，普遍只有十米之内，最远也只有几十米；一些高精度或远距离的产品的电路复杂，成本较高；依然存在一定距离的盲区等等；这些问题限制了超声波的应用。针对上述存在的问题，国内外的相关人员进行了努力的攻关。研究主要集中在以下几个方面：超声波回波处理、新型换能器研发、发射脉冲选取等等，并且针对超声测距仪器的常见影响因素提出了温度补偿、接收回路串入自动增益调节环节等提高超声波测距精度的措施。目前在国内的研究成果主要有：超声波回波处理方面，最小均方自适应时延估计算法；一体化换能器；专用脉冲发生器；采用功率驱动芯片和升压变压器等，还通过超声波测距仪专用集成电路通过分析超声波测距误差产生的原因，来提高测量时间差到微秒级，以及用温度传感器来进行声波传播速度的补偿后，其高精度超声波测距仪也可以达到毫米级的测量精度。这些新的技术都大大提高了超声波测距的精度和距离。国内的超声波测量品牌有古大，飞鹰，百特等。他们的技术在国内应该处于领先地位。但是低端的很多。而在国外，超声测量技术也有迅速发展。国外西门子，E+H，HAWK的产品比较齐全，质量比较稳定。 距离测试作为一种电子技术，早已广泛应用于各种测距仪器和车辆制造，但目前所使用的距离测试系统有的电路较复杂不便于制作，可靠性低，实现起来很困难；有的则用一些专用的集成块，而专用集成块的购买又很困难。测量系统多种多样，有超声波、微波、激光等多种设计方法并以投入应用，起重安装设备位置控制；液位料位测量；冶金钢铁过程控制；不宜接近的物体测量，如罐装物、管道、集装箱等；车辆和船舶位置监控；以及江河湖海等的水位测量。距离、位置、液位、料位、生产线料坯传送定位、行吊XY定位、电梯运行测量、大型工件装配定位、运动物体位置监控、大型货架库