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基于ADAMS对汽车前悬架的建模与仿真分析
本文将用ADAMS/View创建的汽车前悬架模型中包括主销（Kingpin）、上横臂(UCA)、下横臂(LCA)、拉臂(Pull_arm)、转向拉杆(Tie_rod)、转向节(Knuckle)、车轮(Wheel)以及测试平台(Test_Patch)等物体，如图1所示，并且将前悬架的主销长度、主销内倾角、主销后倾角、上横臂长度、上横臂在汽车横向平面的倾角、上横臂轴水平斜置角、下横臂长度、下横臂在汽车横向平面的倾角和下横臂轴水平斜置角等参数设置为设计变量，通过优化这些设计变量以达到优化前悬架的目的。通过该例的介绍，重点来学习ADAMS从创建模型、测试和验证
模型、到细化模型和迭代、以及优化设计模型的整个过程。
通过本文的学习，使读者能够掌握在ADAMS中如何对一个复杂的机构进行分析简化，以及如何利用ADAMS提供的强大仿真功能分析设计模型，从而在不断优化物理模型的过程中，找寻机构的最优解，进而加深对多体动力学分析软件ADAMS的认识。

图1 汽车前悬架模型

1.1 汽车前悬架模型参数
汽车前悬架模型的主销长度为330mm，主销内倾角为10°，主销后倾角为2.5°，上横臂长度350mm，上横臂在汽车横向平面的倾角为11°，上横臂轴水平斜置角为-5°，下横臂长500mm，下横臂在汽车横向平面的倾角为9.5°，下横臂轴水平斜置角为10°，车轮前束角为0.2°。
1.2 汽车前悬架模型创建
1.2.1 启动并设置工作环境
（1）开启
双击桌面上的ADAMS/View2010的快捷图标,打开ADAMS/View，出现新建图2对话框，在欢迎对话窗口中选择“Create a new model”，在模型名称（Model Name）栏中输入：FRONT_SUSP,此处也可更改文件保存目录，单位制及重力方向等，这里先采用系统默认设置，直接点OK，进入ADAMS2010主界面，如图3所示，图中的浮动条即是ADAMS的主工具箱。

图2 创建新文件图 图3 ADAMS主界面
（2）设置工作环境。
在ADAMS/View的菜单栏中，选择Setting菜单中的Units命令，将模型的长度单位、质量单位、力单位、时间单位、角度单位和频率单位分别设置为毫米、千克、牛顿、秒、度和赫兹。单位设置如图4所示，然后点OK确定即可。
（3）设置工作网格。
在ADAMS/View的菜单栏中，选择Setting菜单中的Working Grid命令，将网格X方向和Y方向的大小分别设置为750和800，将网格的间距设置为50.设置如图5所示，其中Size表示网格的大小，以及Spacing表示网格的间距。

图4 设置单位命令 图5 设置工作网格
1.2.2 创建机构杆件
（1）创建设计点
点击ADAMS/ View中零件库中的点（Point），选择“Add to Ground”和“Don’t Attach”,如图6所示，它们的名称和位置见表1，可以右键点击创建的点，光标移动到Point选项选择Rename，然后改变创建点名称。
如果创建的设计点位置不够准确，点击Point Table可以用列表编辑器修改它们的坐标位置，如图7所示。

图6 创建设计点
表1 设计点的位置和名称
设计点
X坐标
Y坐标
Z坐标
LCA_outer
0
0
0
UCA_outer
57.25
324.68
14.39
UCA_inner
399.51
391.21
44.90
LCA_inner
485.65
81.27
-86.82
Tie_rod_outer
-26.95
100
-170.71
Tie_rod_inner
439.55
181.19
-252.50
Knuckle_inner
18.91
107.24
4.75
Knuckle_outer
-235.05
102.81
3.86

图7 列表编辑器
（2）创建主销
点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为20，选择设计点“LCA_outer”和“UCA_outer”，创建主销，如图8所示，并将其重新命名为Kingpin。

图8 创建主销
（3）创建上横臂
点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为20，选择设计点“UCA_outer”和“UCA_inner”,创建上横臂，将其重新命名为UCA。
点击ADAMS/ View中零件库中的球体（Sphere），选择“Add to Part”,定义球体的半径（Radius）为25，选择上横臂为参考物体，球体的位置为设计点“UCA_outer”，如图9所示。
（4）创建下横臂
点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为20，选择设计点“LCA_outer”和“LCA_inner”,创建下横臂，将其重新命名为LCA。
点击ADAMS/ View中零件库中的球体（Sphere），选择“Add to Part”,定义球体的半径（Radius）为25，选择下横臂为参考物体，球体的位置为设计点“LCA_outer”。 如图10所示。

图9 创建上横臂

图10 创建下横臂
(5)创建拉臂
点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为15，选择设计点“Knuckle_inner”和“Tie_rod_outer”,创建拉臂，将其重新命名为Pull_arm。
(6)创建转向拉杆
点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为15，选择设计点“Tie_rod_inner”和“Tie_rod_outer”,创建转向拉杆，将其重新命名为Tie_rod。
点击ADAMS/ View中零件库中的球体（Sphere），选择“Add to Part”,定义球体的半径（Radius）为20，选择转向拉杆为参考物体，球体的位置为设计点分别为“Tie_rod_outer”和”Tie_rod_inner”。
(7)创建转向节
点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为20，选择设计点“Knuckle_inner”和“Knuckle_outer”,创建转向节，将其重新命名为Knuckle。
这时创建的前悬架模型如图11所示。

图11 创建中的前悬架模型
（8）创建车轮
点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“New Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为375，定义圆柱体的长度（Length）为215。选择设计点“Knuckle_outer”和“Knuckle_inner”（不能把先后顺序颠倒）,创建车轮，将其重新命名为Wheel，如图12所示。
点击ADAMS/ View中零件库中的倒圆（Fillet），定义倒圆半径（Radius）为50，选择车轮圆柱体的两条圆边，然后单击鼠标右键，完成倒圆，如图13所示。

图12 创建车轮

图13 车轮倒圆
（9）创建测试平台
点击ADAMS/ View中零件库中的点（Point），选择“Add to Ground”和“Don’t Attach”,创建设计点“POINT_9”,它的位置为（-350，-320，-200）。
单击主工具箱零件库中的，然后在主工具箱的下面出现拉伸体相应的操控栏，如图14所示设置相应的值。选择设计点“POINT_9”，创建长方体。
点击ADAMS/ View中零件库中的圆柱体（Cylinder），选择“Add to Part”，定义圆柱体的半径（Radius）为30，定义圆柱体的长度（Length）为350，如图15所示,选择长方体为参照物，选择长方体的质心为圆柱体的起始点，垂直向下创建圆柱体，它与长方体组合成测试平台如图16所示，将其重新命名为Test_Patch。

图14 设置长方体选项 图15 设置圆柱体选项

(10)创建弹簧
点击ADAMS/ View中零件库中的点（Point），选择“Add to Part”和“Don’t Attach”,在上横臂（UCA）上,它创建设计点“Spring_lower”的位置为（174.6，347.89，24.85）。 点击ADAMS/ View中零件库中的点（Point），选择“Add to Ground”和“Don’t Attach”, 创建设计点“Spring_upper”的位置为（174.6，637.89，24.85）。
点击ADAMS/ View中力库的弹簧（Spring），设置弹簧的刚度（K）和阻尼（C）分别为129.8和6000，如图17所示，选择设计点Spring_lower和Spring_upper创建弹簧。

图16 创建测试平台模型 图17 创建弹簧模型
1.2.3 创建约束
（1）创建球副
点击ADAMS/ View中约束库的球副（Spherical Joint），设置球副的选项如图18所示，选择上臂杆（UCA）和主销（Kingpin）为参考物，选择设计点UCA_outer为球副的位置点，创建上横臂和主销之间的约束副。
点击ADAMS/ View中约束库的球副（Spherical Joint），设置球副的选项如图18所示，选择下臂杆（LCA）和主销（Kingpin）为参考物，选择设计点LCA_outer为球副的位置点，创建下横臂和主销之间的约束副。
点击ADAMS/ View中约束库的球副（Spherical Joint），设置球副的选项如图18所示，选择转向拉杆（Tie_rod）和拉臂（Pull_arm）为参考物，选择设计点Tie_rod_outer为球副的位置点，创建转向拉杆和拉臂之间的约束副。
点击ADAMS/ View中约束库的球副（Spherical Joint），设置球副的选项如图19所示，选择设计点Tie_rod_inner为球副的位置点，创建转向拉杆和大地之间的约束副。
（2）创建固定副
点击ADAMS/ View中约束库的固定副（Fixed Joint），设置固定副选项为“2 Bod-1 Loc”和“Noemal To Grid”,如图20所示。选择拉臂（Pull_arm）和主销（Kingpin）为参考物，选择设计点Knuckle_inner为固定副的位置点，创建拉臂和主销之间的约束副。
点击ADAMS/ View中约束库的固定副（Fixed Joint），设置固定副选项为“2 Bod-1 Loc”和“Noemal To Grid”,选择转向节（Knuckle）和主销（Kingpin）为参考物，选择设计点Knuckle_inner为固定副的位置点，创建转向节和主销之间的约束副。
点击ADAMS/ View中约束库的固定副（Fixed Joint），设置固定副选项为“2 Bod-1 Loc”和“Noemal To Grid”,选择车轮（Wheel）和转向节(Knuckle)为参考物，选择设计点Knuckle_inner为固定副的位置点，创建拉臂和主销之间的约束副。

图18 设置球副选项 图19 设置球副选项 图20 设置固定副选项
（3）创建旋转副
首先设置视图为前视图，这个视图方向为基准调整旋转副方向。点击ADAMS/ View中约束库的旋转副（Revolute Joint）, 设置旋转副的选项为“1 Location”和“Normal to Grid”如图21所示。
选择设计点“UCA_inner”为旋转副的位置点，放置旋转副后直接在菜单栏中的Edit菜单中选择Modify命令，修改刚创建的旋转副。系统弹出修改旋转副对话窗口（图22），点击改变位置（Changge Position）按钮，系统弹出移动目标对话窗，如图23所示。
在角度栏（Rotate）中在Y方向上输入一个-5，将旋转副的方向旋转5°，满足上横臂轴水平斜置-5°的要求。
接着在前视图的条件下，点击ADAMS/ View中约束库的旋转副（Revolute Joint）,设置旋转副的选项为“1 Location”和“Normal to Grid”，选择设计点“LCA_inner”为旋转副的位置点，放置旋转副后直接在菜单栏中的Edit菜单中选择Modify命令，修改刚创建的旋转副。系统弹出修改旋转副对话窗口，点击改变位置（Changge Position）按钮，系统弹出移动目标对话窗。
在角度栏(Rotate)中在Y方向上输入一个+10，将旋转副的方向旋转10°，满足下横臂轴水平斜置10°的要求。

图21 设置固定副选项 图22 修改旋转副对话框

图23 移动目标对话窗口
（4）创建移动副
单击主工具栏中约束库的图标，设置如图24所示，选择测试平台（Test_Patch）的质心为移动副的位置点，垂直向上创建测试平台和大地之间的约束副。
（5）创建点-面约束副
点击ADAMS/ View中约束库的点-面约束副（In-plane Joint Primitive），设置如图25所示，选择车轮（Wheel）和测试平台（Test_Patch）为约束的位置点（选择物体的先后顺序不要颠倒），垂直向上的方向为约束副方向，创建车轮和测试平台之间的约束副。

图24 设置移动副选项 图25 设置点—面约束副选项
这时创建的前悬架模型如图26所示。

图26 完整的前悬架模型
1.2.4 检验模型
在窗口右下方的上右点鼠标出现，然后单击，出现图27所示对话框。

图27 验证模型
1.3 测试模型
1.3.1 添加驱动
点击ADAMS/ View中的驱动库的直线驱动（Translational Joint Motion）按钮，选择测试平台和大地的移动副约束，创建直线驱动（TRANS_MOTION_1）。创建直线驱动后，直接在Edit菜单中选择Modify，可以修改直线驱动，在添加驱动对话框中的“Functiom（time）=”栏中，输入驱动的函数表达式：100*sin（360d*time），如图28所示，它表示车轮的上跳和下跳行程均为100mm。
在ADAMS/ View主工具箱中，选择仿真按钮，设置解算参数终止时间为1，工作步长为100.如图29所示，进行仿真。观察前悬架模型的运动仿真情况。

图28 添加驱动对话窗 图29 仿真设置
1.3.2 测量主销内倾角
在主菜单栏中选择Build—Mesure—Function—New，创建测量函数。在函数编辑器对话窗口里其测量名称（Measure Name）、单位（Unit）和主销内倾角的函数表达式如图30所示。
具体编辑过程如下：
首先：输入反正切函数“ATAN( )”;
然后：将光标移动到括号内，在函数编辑器的函数选项中选择“Displacement”中的“Displacement X”,测量两点间X方向的距离，按Assist键，系统弹出助理对话框，在“To Marker ”栏中输入主销设计点“UCA_outer”处的Marker:.FRONT_SUSP.Kingpin.MARKER17,在“From Marker ”栏中输入主销设计点“LCA_outer”处的Marker: Kingpin.MARKER1。如图31所示，系统自动生成两个点在X方向距离表达式。
同样：测量两点在Y轴方向上的距离时选择“Displacement Y”,其余与X方向都一致即可。
最后：一切完成后点“OK”,系统生成主销内倾角变化的测量曲线，如图32所示。

图30 函数编辑器

图31 测量两点在X方向的距离

图32 主销内倾角变化曲线
1.3.3 测量主销后倾角
其编辑操作同上如图33所示，其中在“To Marker ”栏中输入主销设计点“UCA_outer”处的Marker:.FRONT_SUSP.Kingpin.MARKER17,在“From Marker ”栏中输入主销设计点“LCA_outer”处的Marker: Kingpin.MARKER1。
然后系统生成主销后倾角变化测量曲线，其如图34所示。

图33 函数编辑器

图34 主销后倾角变化曲线
1.3.4 测量前轮外倾角
其编辑操作同上如图35所示，其中在“To Marker ”栏中输入转向节在设计点“Knuckle_outer”处的Marker:.FRONT_SUSP.Knuckle.MARKER10,在“From Marker ”栏中输入转向节在设计点“Knuckle_inner”处的Marker: Knuckle.MARKER29。
然后系统生成前轮外倾角变化测量曲线，其如图36所示。

图35 函数编辑器

图36 前轮外倾角变化曲线

图37 函数编辑器
1.3.5 测量前轮前束角
编辑同上如图37所示，其中在“To Marker ”栏中输入转向节在设计点“Knuckle_outer”
的Marker:.FRONT_SUSP.Knuckle.MARKER10,在“From Marker ”栏中输入转向节在设计点“Knuckle_inner”处的Marker: Knuckle.MARKER29。
然后系统生成前轮前束角变化测量曲线，其如图38所示

图38 前轮前束角变化曲线
1.3.6 测量车轮接地点侧向滑移量
首先在车轮（Wheel）上创建Marker为Wheel.MAR_5,修改其位置为（-150，-270,0）；然后在大地上创建Marker为ground.MAR_6,其位置与 Wheel.MAR_5相同。
其编辑操作同上如图39所示，其中在“To Marker ”选择Wheel.MAR_5，“From Marker”选择ground.MAR_6。
然后系统生成车轮接地点侧向滑移测量曲线，其如图40所示。

图39 函数编辑器

图40 车轮接地点侧向滑移测量曲线
1.3.7 测量车轮跳动量
其编辑操作同上如图41所示，其中在“To Marker ”选择Wheel.MAR_5，“From Marker”选择ground.MAR_6。
然后系统生成车轮跳动量测量曲线，其如图42所示。

图41 函数编辑器

图42 车轮跳动测量曲线
1.4 前悬架特征曲线
在主菜单栏中选择“Review”菜单中的“Postprocessing”命令，系统进入定制曲线窗口。
选择曲线的数据来源为测量值（Measure）。
在Independent Axis栏中点击Data，选择主销内倾角（Kingpin_Inclination）的测量曲线为定制曲线的X轴，如图43所示，点击“OK”.
选择车轮跳动量（Wheel_Travel）为测量曲线的Y轴，如图44所示，点击Add Curves创建主销内倾角相对车轮跳动量的变化曲线，如图45所示。

图43 选择定制曲线的X轴

图44 选择定制曲线的Y轴

图45 主销内倾角随车轮跳动的变化曲线
在Independent Axis栏中点击Data，选择主销后倾角（Caster_Angle）的测量曲线为定制曲线的X轴，选择车轮跳动量（Wheel_Travel）为测量曲线的Y轴，选择Add Curves选项中的“One Curve Per Plot”点击Add Curves创建主销后倾角相对车轮跳动量的变化曲线，如图46所示。

图46 主销后倾角随车轮跳动的变化曲线
在Independent Axis栏中点击Data，选择前轮外束角（Camber_Angle）的测量曲线为定制曲线的X轴，选择车轮跳动量（Wheel_Travel）为测量曲线的Y轴，选择Add Curves选项中的“One Curve Per Plot”点击Add Curves创建前轮外倾角相对车轮跳动量的变化曲线，如图47所示。

图47 前轮外倾角随车轮跳动的变化曲线
在Independent Axis栏中点击Data，选择前轮前束角（Toe_Angle）的测量曲线为定制曲线的X轴，选择车轮跳动量（Wheel_Travel）为测量曲线的Y轴，选择Add Curves选项中的“One Curve Per Plot”点击Add Curves创建前轮前束角相对车轮跳动量的变化曲线，如图48所示.

图48 前轮前束角随车轮跳动的变化曲线
在Independent Axis栏中点击Data，选择前轮接地点侧向滑移量（Sideways_Displacement）的测量曲线为定制曲线的X轴，选择车轮跳动量（Wheel_Travel）为测量曲线的Y轴，选择Add Curves选项中的“One Curve Per Plot”点击Add Curves创建前轮接地点侧向滑移量相对车轮跳动量的变化曲线，如图49所示。

图49 前轮接地点侧向滑移量随车轮跳动的变化曲线
1.5 保存模型
点击按钮，返回到模块型界面，然后保存前悬架模型。

39

参考：

毕业论文（设计）工作记录及成绩评定册

题 目：
学生姓名：
学 号：
专 业：
班 级：
指 导 教 师：
职称：
助理指导教师：
职称：

年 月 日
实验中心制

使 用 说 明

一、此册中各项内容为对学生毕业论文（设计）的工作和成绩评定记录，请各环节记录人用黑色或蓝色钢笔（签字笔）认真填写（建议填写前先写出相应草稿，以避免填错），并妥善保存。
二、此册于学院组织对各专业题目审查完成后，各教研室汇编选题指南，经学生自由选题后，由实验中心组织发给学生。
三、学生如实填好本册封面上的各项内容和选题审批表的相应内容，经指导教师和学院领导小组批准后，交指导教师；指导老师填好《毕业论文（设计）任务书》的各项内容，经教研室审核后交学生签名确认其毕业论文（设计）工作任务。
四、学生在指导老师的指导下填好《毕业论文（设计）开题报告》各项内容，由指导教师和教研室审核通过后，确定其开题，并将此册交指导老师保存。
五、指导老师原则上每周至少保证一次对学生的指导，如实按时填好《毕业论文（设计）指导教师工作记录》，并请学生签字确认。
六、中期检查时，指导老师将此册交学生填写前期工作小结，指导教师对其任务完成情况进行评价，学院中期检查领导小组对师生中期工作进行核查，并对未完成者提出整改意见，后将此册交指导老师保存。
七、毕业论文（设计）定稿后，根据学院工作安排，学生把论文（打印件）交指导老师评阅。指导老师应认真按《毕业论文（设计）指导教师成绩评审表》对学生的论文进行评审并写出评语，然后把论文和此册一同交教研室。
八、教研室将学生的论文和此册分别交两位评阅人评阅后交回教研室保存。
九、学院答辩委员会审核学生答辩资格，确定答辩学生名单，把具有答辩资格学生的论文连同此册交各答辩小组。
十、学生答辩后由答辩小组记录人填好《毕业论文（设计）答辩记录表》中各项内容，然后把学生的论文和此册一同交所在答辩小组，答辩小组对其答辩进行评审并填写评语后交教研室。
十一、学院答辩委员会进行成绩总评定，填好《毕业论文（设计）成绩评定表》中各项内容，然后把论文（印刷版和电子版（另传））和此册等资料装入专用档案袋中，教教研室后由实验中心统一保存。

目 录

1．毕业论文（设计）选题审批表
2. 毕业论文（设计）任务书
3．毕业论文（设计）开题报告
4. 学生毕业论文（设计）题目更改申请表
5．毕业论文（设计）指导老师工作记录
6．毕业论文（设计）中期检查记录
7．毕业论文（设计）指导教师成绩评审表
8．毕业论文（设计）评阅人成绩评审表
9. 毕业论文（设计）答辩申请表
10．毕业论文（设计）答辩记录表
11．毕业论文（设计）答辩成绩评审表
12．毕业论文（设计）成绩评定表

毕业设计（论文）选题审批表
题目名称
基于单片机的超声波测距
题目性质
□工程设计　　□理论研究
□实验研究　　□计算机软件
□综合论文　　□其它
题目来源
□科研题目 　□生产现场
□教学　 　□其它
□自拟题目
选题理由：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。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，精度也能达到使用要求，超声波测距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，在粉尘多情况下对人引起的身体接触伤害，腐蚀性质的被测物对测量仪器腐蚀，触电接触不良造成的误测等。此外该技术对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿命加长，而且还降低了能量耗损，节省人力和劳动的强度。因此，利用超声波检测既迅速、方便、计算简单，又易于实时控制，在测量精度方面能达到工业实用的要求。

指导教师意见：

签名：
年 月 日
院（系）领导小组意见：

签名： 年 月 日
注：此表由学生填写
毕业论文（设计）任务书
1、毕业论文（设计）应达到的目的：
（1）能对学生在学期间所学知识的检验与总结，培养和提高学生独立分析问题和解决问题的能力，使学生受到科学研究、工程设计和撰写技术报告等方面的基本训练。
（2）提高学生对工作认真负责、一丝不苟，对事物能潜心观察、用于开拓、用于实践的基本素质；
（3）培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的工作能力。
（4）对学生的知识面、掌握知识的深度、运用理论结合实际去处理问题的能力、实践能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行考核。
2、毕业论文（设计）的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：

以单片机为核心设计了基于激光测距的防撞预警系统，采用TDC-GP2芯片作为激光飞行计时单元,给出激光发射及回波接收放大电路，基于模块化思想设计、完成系统软件设计流程；最后通过实验测试，系统要能很好测出前方车辆距离及运行状态，并能及时发出报警，利用Matlab对其测试结果进行验证，修正。

3、对毕业论文（设计）成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：

设计完成后，要提供电路图，实验电路版，控制原始程序，实验要保存大量的原始数据。完成设计论文。

4、毕业论文（设计）工作进度计划：
序号
论文（设计）工作进度
日期（起止周数）
1
根据所出题目，结合自身所学知识，选择合适课题，确定毕业设计论文题目。
13-14-1
第16周止
2
根据所定题目，全面搜集素材，列出各种设计方案，并一一比较，选择出最好的设计方案。
13-14-1
第18周止
3
联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导老师的认同与指点，开始设计。
13-14-1
第19周止
4
根据方案，确定所要用的器材。设计总体框架结构，分出各大的模块，并将其展开，以得到比较细的设计模式。
13-14-2
第1周止
5
根据所列框图，结合自己所学知识，开始各分支电路模块的设计。
13-14-2
第2周止
6
完成初稿，将所做的模块给指导老师查阅，看是否有不当之处，再进行改进。并将大电路的设计方案告之老师，得到老师更好的建议。
13-14-2
第3周止
7
大胆进行设计，将每一个小的电路，大的模块，都精心设计好，完成整个硬件和软件部分的设计过程。
13-14-2
第6周止
8
将所有设计整理结合，形成设计论文，交与指导老师检查，并经老师指点，做进一步的改进工作。
13-14-2
第7周止
9
改进毕业设计论文，得到自己及老师认为满意的论文。
13-14-2
第10周止
指导教师

日期
年 月 日
教研室审查意见：

签字：
年 月 日
学院负责人意见：

签字：
年 月 日
学生签字：

接受任务时间： 年 月 日
注：任务书由指导教师填写。
毕业论文（设计）开题报告
题　目
基于单片机的超声波测距
1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势
近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。

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。但就目
前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在
蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波测距仪作为一种新
型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高
精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具
有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发
展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制
更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇
自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智
能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，
测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新
的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。

2、本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施
利用单片机控制超声波测距，发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t,由即可算出被测物体的距离。
预计可能遇到的问题是受温度的影响，测量精度不高，则应通过温度补偿的方法加以校正。

报告人签名：
2015年 3 月 20 日
3、本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析
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。利用超声波检测距离，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农业生产等自动化的使用要求。
超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方
式产生超声波。电气方式包括压电型、电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气
流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率、和声波特性各不相同，因而用途也
各不相同。目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并
综合各方面因素，本文采用AT89C51 单片机作为控制器，用动态扫描法实现LED 数
字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器。

4、进度计划
序号
日期
进度安排
1
13-14-1
第16周止
根据所出题目，结合自身所学知识，选择合适课题，确定毕业设计论文题目。
2
13-14-1
第18周止
联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导老师的认同与指点，开始设计。
3
13-14-1
第19周止
联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导老师的认同与指点，开始设计。
4
13-14-2
第1周止
根据方案，确定所要用的器材。设计总体框架结构，分出各模块，并将其展开，以得到比较细的设计模式。
5
13-14-2
第2周止
根据所列框图，结合自己所学知识，开始各分支电路模块的设计。
6
13-14-2
第3周止
完成初稿，将所做的模块给指导老师查阅，看是否有不当之处，再进行改进。并将大电路的设计方案告之老师，得到老师更好的建议。
7
13-14-2
第6周止
大胆进行设计，将每一个小的电