實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與任務(wù)：
根據(jù)所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一套基于單片機(jī)控制的智能超聲波測(cè)厚系統(tǒng)?；疽?/span>求為：
（1）產(chǎn)生振動(dòng)頻率為 20 kHz 的超聲波脈沖。
（2）通過產(chǎn)生階梯波和小斜波，獲得步進(jìn)系統(tǒng)的取樣信號(hào)，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換成界面波和底波的數(shù)字量，并存貯于存儲(chǔ)器中。
（3）當(dāng)被測(cè)厚度小于 100 mm 時(shí)，要求測(cè)厚系統(tǒng)的測(cè)量精度為 0.01 mm，步進(jìn)時(shí)間為 1.2 µs。
在上述基礎(chǔ)上，進(jìn)行深層次的開發(fā)。要求如下：
（1）當(dāng)被測(cè)厚度大于 100 mm 時(shí)，要求通過“擴(kuò)展延遲”，保證覆蓋整個(gè)測(cè)量范圍，從而實(shí)現(xiàn)寬范圍的高精度測(cè)量。
（2）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)厚、測(cè)速的功能。
超聲波測(cè)厚原理
當(dāng)振動(dòng)頻率為 20 kHz 以上的超聲波在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，其傳播速度不變且基本沿直線傳播。但當(dāng)它通過一種介質(zhì)和另一種介質(zhì)分界面時(shí)，部分超聲波將反射會(huì)形成回波。超聲波測(cè)厚就是根據(jù)超聲波進(jìn)入被測(cè)介質(zhì)和退出被測(cè)介質(zhì)時(shí)所產(chǎn)生回波之間的時(shí)間間隔來測(cè)算被測(cè)介質(zhì)的厚度。
考核要求與方法
本實(shí)驗(yàn)考核的節(jié)點(diǎn)、時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)及考核方法。
（1）基本要求。設(shè)計(jì)與總結(jié)報(bào)告：方案設(shè)計(jì)與論證，操作過程，電路圖，測(cè)試方法與數(shù)據(jù)，結(jié)果分析。時(shí)間 2 h，得分 10 分。
發(fā)射端：① 產(chǎn)生振動(dòng)頻率為 20 kHz 的超聲波脈沖是否達(dá)到所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)；② 階梯波和小斜波的產(chǎn)生，獲得步進(jìn)系統(tǒng)的取樣信號(hào)，考察是否達(dá)到所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)；③ 單片機(jī)的控制是否達(dá)到規(guī)定的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)。時(shí)間 16 h，得分 35 分。接收端：① A/D 數(shù)據(jù)是否達(dá)到規(guī)定的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)；② 設(shè)計(jì)存貯電路和顯示電路，是否達(dá)到所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)；③ 數(shù)字濾波能否削弱漂移因素的影響。時(shí)間 16 h，得分 35 分。
（2）創(chuàng)新設(shè)計(jì)。①“擴(kuò)展延遲”電路，能否保證覆蓋整個(gè)測(cè)量范圍，從而實(shí)現(xiàn)寬范圍的高精度測(cè)量；② 所設(shè)計(jì)的測(cè)厚系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)厚、測(cè)速的功能。時(shí)間 6 h，得分 15 分。
（3）討論與交流。① 單片機(jī)在本系統(tǒng)中的作用；② 比較分析如何保證測(cè)厚系統(tǒng)覆蓋整個(gè)測(cè)量范圍，如何實(shí)現(xiàn)寬范圍的高精度測(cè)量。時(shí)間 1 h，得分 5 分。
結(jié)語(yǔ)
該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的主導(dǎo)思想是在教師指導(dǎo)下提倡學(xué)生自主設(shè)計(jì)與自主實(shí)驗(yàn)，通過該實(shí)驗(yàn)可提高學(xué)生的設(shè)計(jì)與研究興趣，全面培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用控制系統(tǒng)的能力[1-10]，加強(qiáng)他們的實(shí)踐及獨(dú)立動(dòng)手技能，并使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到不斷增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)涉及超聲波測(cè)厚、數(shù)據(jù)處理、微機(jī)原理、數(shù)字電路、模擬電子線路、單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多門學(xué)科，極大地提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手技能。
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